Физика, полный курс для 8 класса

Урок: Электрическое поле

Подтема: Понятие электрического поля. Напряжённость электрического поля.

1. Понятие электрического поля

Мы уже знаем, что заряженные тела взаимодействуют друг с другом: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются. Но как именно происходит это взаимодействие? Раньше учёные думали, что заряды действуют друг на друга на расстоянии без какого-либо посредника. Однако позже было установлено, что вокруг каждого заряженного тела существует особый вид материи — электрическое поле.

Электрическое поле — это форма материи, которая существует вокруг заряженных тел и действует на другие заряды.

Свойства электрического поля:

1. Порождается заряженными телами.

2. Действует на заряженные тела.

3. Распространяется с конечной скоростью (скоростью света).

Электрическое поле невидимо, но его можно обнаружить по действию на заряженные тела. Например, если поднести заряженную палочку к электрометру, его стрелка отклонится. Это происходит потому, что поле палочки действует на заряд внутри электрометра.

2. Напряжённость электрического поля

Чтобы количественно описать электрическое поле, вводят понятие напряжённости электрического поля.

Напряжённость электрического поля ($E$) — это физическая величина, которая характеризует силу, действующую на единичный положительный заряд в данной точке поля.

Формула для расчёта напряжённости:

$$E=\frac{F}{q}$$

где:

• $E$ — напряжённость электрического поля (измеряется в вольтах на метр, В/м),

• $F$ — сила, действующая на заряд (измеряется в ньютонах, Н),

• $q$ — величина заряда (измеряется в кулонах, Кл).

Направление напряжённости:
Напряжённость — это векторная величина. Её направление совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.

3. Графическое изображение электрического поля

Для наглядного представления электрического поля используют линии напряжённости.

Линии напряжённости — это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряжённости.

Свойства линий напряжённости:

1. Линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.

2. Чем гуще линии, тем больше напряжённость поля.

3. Линии никогда не пересекаются.

Примеры:

• Поле одного положительного заряда: линии направлены радиально от заряда.

• Поле одного отрицательного заряда: линии направлены радиально к заряду.

• Поле двух разноимённых зарядов: линии начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном.

4. Примеры расчёта напряжённости

Пример 1:
На заряд $q=2\times 10^{-6}$ Кл действует сила $F=4\times 10^{-4}$ Н. Найдите напряжённость поля.

Решение:

$$E=\frac{F}{q}=\frac{4\times 10^{-4}}{2\times 10^{-6}}=200\text{В/м}\mathrm{.}$$

Ответ: $E=200\text{В/м}$.

Пример 2:
В поле с напряжённостью $E=10^3\text{В/м}$ находится заряд $q=5\times 10^{-6}$ Кл. Найдите силу, действующую на заряд.

Решение:

$$F=E\cdot q=10^3\cdot 5\times 10^{-6}=5\times 10^{-3}\text{Н}\mathrm{.}$$

Ответ: $F=5\times 10^{-3}\text{Н}$.

5. Практическое значение электрического поля

Электрическое поле играет важную роль в природе и технике:

1. Молния — это гигантский электрический разряд, возникающий из-за сильного электрического поля между облаками и землёй.

2. Электростатические фильтры используют электрическое поле для очистки воздуха от пыли и вредных частиц.

3. Электронные устройства (телевизоры, компьютеры) работают благодаря управлению электрическими полями.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое электрическое поле?

2. Как можно обнаружить электрическое поле?

3. Что такое напряжённость электрического поля?

4. Как направлены линии напряжённости электрического поля?

5. Как рассчитать напряжённость поля, если известны сила и заряд?

Задачи для закрепления:

1. Заряд $3\times 10^{-6}$ Кл находится в электрическом поле с напряжённостью $2\times 10^3$ В/м. Найдите силу, действующую на заряд.

2. На заряд $4\times 10^{-6}$ Кл действует сила $8\times 10^{-4}$ Н. Определите напряжённость поля.

Этот материал поможет вам понять, что такое электрическое поле, как его описать и рассчитать. Эти знания важны для дальнейшего изучения электромагнетизма и физики в целом.