Эквипотенциалды беттер. Біртекті электр өрісінің кернеулігі мен потенциалдар айырмасы арасындағы байланыс. Физика, 1 сынып, презентация.

Электр өрісінің кернеулігі мен потенциалдар айырымының арасындағы байланыс. Эквипотенциал беттер.

10 сынып

Оқу мақсаттары

10.4.1.5-есептерді шешу кезінде электростатикалық өрістің күштік және энергетикалық сипаттамаларын байланыстыратын формуланы қолдану;

10.4.1.6-гравитациялық және электростатикалық өрістердің күш және энергетикалық сипаттамаларын салыстыру;

Электр өрісі күштерінің жұмысы

++++++++

-------

+

Зарядты +q электр өрісіне қояйық.

Өрістің әсерінен заряд күш сызықтарының бойымен орын ауыстырды.

Суреттен:

S = d1 – d2

Қозғалыс кезінде зарядқа F =qE күш әсер етедіжәне ол мынадай жұмыс атқарады:

A = FScos(0°) = qE(d1 – d2) = -(qEd2 – qEd1) = - ΔWp

Wp = qEd

Ауырлық күшінің жұмысымен ұқсастығы

Wp = qEd

Aэл.өр = -ΔWp

Aау = -ΔWp

Wp = mgh

A = FScos(0) = mg(h1 – h2)

= -(mgh2 – mgh1) = - ΔEp

Заряд q электр өрісінде орын ауыстырады.

Дене массасы m ауырлық күші өрісінде орын ауыстырады

Потенциал энергияның таңбасы

Wp = mgh > 0

m > 0

h > 0

m > 0

h < 0

Wp = mgh < 0

Потенциал энергияның таңбасы биіктіктің таңбасына ғана тәуелді. («0» деңгейді таңдауға)

Wp = +|qEd| > 0

Потенциал энергияның таңбасы

Wp = -|qEd| < 0

- - - -

+ + + +

Электр қрісінде орналасқан зарядтың энергиясының таңбасы зарядтың таңбасына, өрістің бағытына және«0» деңгейді таңдауға тәуелді

мысал 1

мысал 2

мысал 3

Потенциал энергияның таңбасы

Потенциал энергияның таңбасы «0» деңгейге зарядты орын ауыстырғанда атқарылатын зарядқа тәуелді

мысал 1

«0» деңгей

S

A = -ΔWp = - (Wp2 – Wp1) = - (0 – Wp1) = Wp1

A = FScos(0°) > 0

Wp = +|qEd|

Потенциал энергияның таңбасы

Потенциал энергияның таңбасы «0» деңгейге зарядты орын ауыстырғанда атқарылатын зарядқа тәуелді

Мысал 2

«0» деңгей

S

A = -ΔWp = - (Wp2 – Wp1) = - (0 – Wp1) = Wp1

A = FScos(180°) < 0

Wp = -|qEd|

«0» деңгейге орын ауыстыру үшін зарядқа сыртқы күш әсер етуі тиіс (суретте көрсетілмеген.

Екінші ереже:

Зарядқа әсер ететін күш «0» деңгейге бағытталса, онда Wp > 0

Әр түрлі траекториямен заряд орын ауыстырғанда атқарылатын күштің жұмысы

A1 = FS1cos(α) = F*AB*cos(α) = F*BC

A1 = F*BC

A3 = FS3cos(0°) = F*CB*cos(0°) = F*BC

A3 = F*BC

A2 = FS2cos(90°) = F*AC*cos(90°) = 0

A2= 0

A2+ A3 = A1

B

C

A

Біртекті электр өрісінде электр күштерінің жұмысы траекторияға тәуелді емес

α

Электр күштерінің жұмысы траекторияға тәуелді емес

2

1

A12 = -ΔW12 = - (W2 – W1)

Заряд энергиясы W1 және W2 траекторияға тәуелді емес. Сәйкесінше, зарядты I және II траекториямен орын ауыстырғанда электр күш жұмысы бірдей

I

II

Түйықталған траекториямен заряд орын ауыстырғандағы электр күштерінің жұмысы

A1 = FS1cos(α) = F*AB*cos(α) = F*BC

A1 = F*BC

A2 = FS2cos(180°) = F*BC*cos(180°) = - F*BC

A2 = - F*BC

A3 = FS3cos(90°) = F*CA*cos(90°) = 0

A3= 0

A123= 0

B

C

A

Тұйықталған траектория бойымен заряд орын ауыстырғанда электр өрісінің күштерінің жұмысы нөлге тең.

α

Электр өрісінің потенциалы

1

Электр өрісінің кернеулігі – электр өрісінің күштік сипаттамасы

Электр өрісінде орналасқан зарядқа F күш әсер етеді

Егер зарядты алып тастасақ, онда нүктеде электр өрісінің кернеулігі «қалады»

Электр өрісінің потенциалы

1

Потенциал – электр өрісінің энергетикалық сипаттамасы

Егер зарядты алып тастасақ онда нүктеде потенциал «қалады»

«0» деңгей

Электр өрісінде орналасқан заряд потениал энергияға ие болады

Wp = |qEd|

Нүктеде не «қалды»?

?

Электр өрісінің кернеулігі және кернеу

1

Зарядты 1 нұктеден 2 нүктеге көшірейік

Электр өрісінің күштерінің жұмысы: A = FS= qEΔd

2

A = - (Wp2 – Wp1) = Wp2 – Wp1

Wp1 = qφ1; Wp2 = qφ2

A = qEΔd = q(φ1 – φ2) = qU

U = φ1 – φ2 - потенциалдар айырымы немесе кернеу

φ1

φ2

Нүктелік зарядтың потенциалы және энергия

Зарядты a нүктеден b нүктеге көшіреміз

Электр өрісінің жұмысы:

A = F1ΔS1 + F2ΔS2 + …

F – өзгереді, сәйкесінше жолды бірнеше кіші бөліктерге бөлеміз ΔSi

Зарядтар және массалар. Ұқсастық.

Зарядтардың өзара әсерлесуі

Массалардың өзара әсерлесуі

q2 < 0 → Wp < 0

Эквипотенциал беттер

Біртекті өріс

Нұктелік заряд өрісі

Барлық нүктелерінде электр өрісінің потенциалы бірдей болатын беттер эквипотенциал беттер деп аталады.

Зарядты электр өрісінің күш сызықтарына перпендикуляр көшіргенде A = q(φ1 – φ2) = 0, сәйкесінше, φ1 = φ2

+

+

Электр өрісінің кернеулік сызықтары эквипотенциал беттерге перпендикуляр, яғни заряд эквипотенциал бетпен орын ауыстырғанда электр өріс күштерінің жұмысы нөлге тең.

Электр өрісінің кернеулігі мен потенциалдар айырымының арасындағы байланыс

Пластиналар арасындағы кернеу болсын. Сонда qсын сынақ зарядты бір пластинадан екінші пластинаға орын ауыстырғанда атқаратын жұмыс

Осы жұмыс F электрлік күштің d жолға көбейтіндісі түрінде де өрнектеуге болады:

Осы екі формуланың оң жақтарын теңестірейік:

Біртекті өрістің кернеулігі сан мәні жағынан кернеулік сызығының бірлік ұзындығына келетін потенциалдар айырымына тең.