Основные характеристики и свойства электрического поля

Урок №1

Тема: Основные характеристики и свойства электрического поля

Тип занятия: комбинированный

Вид занятия: лекция

Цели урока:образовательная – сформировать новые понятия об электрическом поле, изучить процессы и явления, происходящие в электрическом поля, а также основные характеристики и свойства электрического поля , проверить и оценить полученные знания

развивающая — развивать интерес к изучаемым вопросам, познавательные способности — внимание, мышление

воспитательная — воспитать чувство ответственности, самостоятельности и умения слушать других

.

Межпредметные связи: физика, химия

Структура и содержание урока

Элементы урока	Способы, приемы и действия		Методы
	Преподавателя	студентов
Организационный момент Задача -создать рабочую обстановку; -мобилизовать внимание студентов	. -отмечает отсутствующих; -проверяет готовность студентов и аудитории	-готовятся к уроку; –повторяют домашнее задание	репродуктивный
2 Актуализация опорных знаний и умений (опрос) Задача -повторить изученный материал; -закрепить знания	-проверяет домашнее задание; -предлагает вспомнить , что такое электрическое поле и как оно образуется	— вспоминают все, что им известно об электрическом поле из курса физики	-словесно-репродуктивный -побуждающе поисковый
3 Формирование новых понятий, знаний, умений, развитие мышления Задача -сформировать новые знания — выявить связь с уже имеющимися знаниями по дисциплине	-подчеркивает практическую значимость новых знаний; -плакат с графическим изображением электрического поля -называет тему и вопросы Тема: «Основные характеристики и свойства электрического поля» План: 1 Электрический заряд 2 Напряженность электрического поля 3 Напряженность поля точечных зарядов 1)объясняет первый вопрос с записью основных понятий — предлагает вспомнить как, образуется электрическое поле- дает понятие электрического заряда 2)раскрывает сущность каждой теории с краткой записью 3)плакат( с графическим изображением электрического поля). Предлагается его проанализировать и зарисовать 4)объясняет сущность вопроса: дает под запись основные понятия и определения	-понимают практическую значимость новых знаний; -записывают новую тему и план 1)студенты слушают: — вспоминают ранее полученные знания 2)записывают основные теории 3)рассматривают плакат — зарисовывают Слушают, задают вопросы	-объяснительно репродуктивный демонстрационные Частично-поисковый самостоятельная работа наглядный активный
4 Закрепление знаний, умений и навыков -осмыслить, систематизировать приобретенные знания	-опрашивает по новой теме; -предлагает практическую ситуацию	-воспроизводят знания; -делают выводы и сообщают результаты	репродуктивный -частично-поисковый

5 Домашнее задание

-подводит итоги занятия -определяет объем домашнего задания -инструктирует о способах и методах выполнения домашнего задания -отвечает на вопросы

-осмысливают итоги занятия; записывают домашнее задания -вникают в правила подготовки домашнего задания -задают вопросы по непонятным моментам занятия

репродуктивный самостоятельная работа -подготовка доклада на тему «Виды электрических зарядов»

Вопросы и задания:

— при опросе:

Из чего состоит любое вещество?

Что входит в состав атомов?

Что сосредоточено в ядре атома?

Как вращаются электроны?

Какое вещество считается электрически нейтрален?

Если атом приобретает один или несколько электронов, то…. .?

— при объяснении:

Как обозначается электрический заряд?

Что является единицей измерения электрического заряда?

Что создают электрический заряд или заряженное тело?

Как называется поле, образованное вокруг неподвижного заряда?

Что значит — вещество положительно заряженным?

— при закреплении:

Как можно обнаружить электрическое поле?

Что называют пробным зарядом?

Что такое напряженность электрического поля?

Как изображают электрическое поле?

Как направлены линии электрического поля?

Что считается точечным зарядом?

Отчего зависти сила взаимодействия двух точечных зарядов?

Что такое диэлектрическая проницаемость среды?

Что такое поток вектора напряженности?

Что такое потенциал электрического поля?

Какой характеристикой является напряжение электрического поля?

-задания для обсуждения:

На какое расстояние распространяется действие электрического поля?

Влияет ли на здоровье электрическое поле?

Вокруг любого вещества образуется электрическое поле?

— объяснить понятия:

— пробный заряд

— точечный заряд

-электростатическое поле

Средства обучения:

-план урока

-плакат с графическим изображением электрического поля

Краткий конспект урока (тезисы)

Каждый химический элемент (вещество) состоит из материальных частиц- атомов. В состав атомов любого вещества входят элементарные частицы, часть которых обладает электрическим зарядом. Атом представляет собой систему, состоящую из ядра, вокруг которого вращаются электроны. Электроны вращаются вокруг ядра по строго определенным орбитам.Вещество (твердое тело, жидкость, газ) считается электрически нейтральным, если количество положительных и отрицательных зарядов в нем одинаково. Если же в нем преобладают положительные или отрицательные заряды, то оно считается положительно или отрицательно заряженным.

Электрический заряд или заряженное тело создают электрическое поле.

Электрическое поле – это пространство вокруг заряженного тела или заряда, в котором обнаруживается действие сил на пробный заряд, помещенный в это пространство.

Электрическое поле, создаваемое неподвижными зарядами, называется электростатическим. Обнаружить электрическое поле можно пробным зарядом, если поместить его в это поле.

Пробнымназывается положительный заряд, внесение которого в исследуемое поле не приводит к его изменению. Пробный заряд не влияет ни на силу, ни на энергию, ни на конфигурацию поля. Величина , характеризующая интенсивность поля в каждой точке называется напряженность. Эта величина векторная. Направление вектора напряженности в любой точке поля совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд, помещенный в эту точку поля.

Для наглядности электрическое поле изображают электрическими линиями, которые иногда называют линиями напряженности электрического поля, или силовыми линиями. Электрические линии направлены от положительного заряда к отрицательному заряду. Электрическое поле называется однородным, если напряженность его в каждой точках поля одинакова по величине и направлению. Однородное электрическое поле существует между пластинами плоского конденсатора.

Точечным, считается заряд, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием, на котором рассматривается его действие. Диэлектрическая проницаемость характеризует электрические свойства среды, т. е. интенсивность поляризации. Для энергетической характеристики каждой точки электрического поля вводится понятие «потенциал».Потенциал в каждой точке электрического поля характеризуется энергией, которая затрачивается полем на перемещение единицы положительного заряда из данной точки за пределы поля, если поле создано положительным зарядом, или из-за пределов поля в данную точку, если поле создано отрицательным зарядом. Потенциал — величина скалярная. Напряжение между двумя точками электрического поля характеризуется энергией, затраченной на перемещение единицы положительного заряда между этими точками. Измеряется напряжение в ВОЛЬТАХ.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/92607-osnovnye-harakteristiki-i-svojstva-jelektrich

Основные характеристики электрического поля. Электрический диполь. Поле диполя. Диполь в электрическом поле

1.3. Основные характеристики электрического поля. Электрический диполь. Поле диполя. Диполь в электрическом поле.

               Электрическим диполем (диполем) называют систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя).

               Основной характеристикой диполя (рис.4) является его электрический, или дипольный момент – вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному и равный произведению заряда на плечо диполя:

                                                       (8)

         

              Рис.4. Электрический диполь.

              Единицей электрического момента диполя является кулон-метр.

              Поместим диполь в однородное электрическое поле напряжённостью  (рис.5). На каждый из зарядов диполя действуют силы =q и

= -q; эти силы противоположно направлены и создают момент пары сил. Как видно из рисунка, он равен

                       M=qEl sina=pEsina,(9)

Или в векторной форме

                       =                                                                          (10)

     

Рис. 5. Диполь в однородном электрическом поле.

              Таким образом, на диполь в однородном электрическом поле действует вращающий момент, зависящий от электрического момента, ориентации диполя в поле и напряжённости поля.

              Рассмотрим теперь диполь в неоднородном электрическом поле. Простоты ради предположим, что диполь расположен вдоль силовой линии. На него действуют силы

                     ₊=₊        и         _—=_— ,

где  ₊ и _— -напряжённости поля соответственно в месте нахождения положительного и отрицательного зарядов (на рис.6 _—>₊). Значение равнодействующей этих сил

                   F= F_ — F+ = qE_ — qE+ = q (E_ — E+).                                   (11)

    

   Рис.6. Силы, действующие на диполь.

                Введём отношение (E_ — E+)/

l, характеризующее среднее изменение напряжённости, приходящееся на единицу длины диполя. Так как обычно плечо невелико, то приближенно можно считать

                   (Е_ — Е+)/l = dE/dx,                                                                 (12)

где  dE/dx – производная от напряженности электрического поля по направлению оси ОХ, являющаяся мерой неоднородности электрического поля вдоль соответствующего направления. Из  (12) следует

                  Е_ — E+ = l dE/dx,        

Тогда формулу (5) можно представить в виде

                  F = ql dE/dx = p dE/dx.

                Итак, на диполь действует сила, зависящая от его электрического момента и степени неоднородности поля  dE/dx.

1.2: Характеристики импульса — Технические тексты LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

44639

• Franz X. Kaertner
• Массачусетский технологический институт через MIT OpenCourseWare

Чаще всего это не изолированный импульс, а серия импульсов.

Рисунок 1.1: Периодическая последовательность импульсов

\(T_R\): время повторения импульсов
\(Вт\) : энергия импульса
\(P_{ave} = W/T_R\): средняя мощность
\(\tau{\text{ FWHM}}\) — полная ширина на половине максимума огибающей интенсивности импульса во временной области.
Пиковая мощность определяется

\[P_p = \dfrac{W}{\tau{\text{FWHM}}} = P_{ave} \dfrac{T_R}{\tau{\text{FWHM}}} \nonumber \]

, а пиковое электрическое поле равно

.

\[E_p = \sqrt{2 Z_{F_0} \dfrac{P_p}{A_{\text{eff}}} \nonumber \]

\(A_{\text{eff}}\) — поперечное сечение пучка, а \(Z_{F_0} = 377 \Omega\) — импеданс в свободном пространстве.

Шкалы времени:

\[\begin{array} {lcl} {\text{1 нс}} & \sim & {30\text{ см (быстродействующая электроника, ГГц}} \\ {\text{1 пс}} & \ sim & {300\ \mu\text{m}} \\ {\text{1 фс}} & \sim & {\text{300 нм}} \\ {1 \text{as} = 10^{-18 } s} & \sim & {\text{0,3 нм = 3} \mathring{A} \text{(typ-постоянная решетки в металле)}} \end{array} \nonumber \]

Самые короткие импульсы, сгенерированные на сегодняшний день, составляют около 4-5 фс на 800 нм \((\lambda/c = 2,7\) фс), менее двух оптических циклов и 250 на 25 нм. Для импульсов длительностью в несколько циклов важным становится электрическое поле, а не только его напряженность!

Рисунок 1.2: Форма волны электрического поля импульса длительностью 5 фс при центральной длине волны 800 нм. Электрическое поле зависит от фазы несущей оболочки.

средняя мощность:

\[\begin{array} {cl} {P_{ave} \sim} & {\text{1 Вт, до 100 Вт в процессе.}} \\ {\ } & {\text{кВт возможно, но пока нет импульсный}} \end{массив} \nonumber \] 9{-1} = f_R = \text{м Гц — 100 ГГц}\номер\]

энергия импульса:

\[W = 1пДж — 1кДж\номер\]

ширина импульса:

\[\tau_{\text{FWHM}} = \begin{array} {ll} {\text{5 fs — 50 пс,}} & {\text{modellocked}} \\ {\text{30 пс — 100 нс,}} & {\text{Q — Switch}} \end{массив}\номер\]

пиковая мощность:

\[P_p = \dfrac{\text{1 кДж}}{\text{1 пс}} \sim \text{1 PW},\nonumber \]

, полученный с использованием Nd:стекло (LLNL — США, [1][2][3]). 9{10} \dfrac{\text{V}}{\text{m}} = \dfrac{10\text{V}}{\text{nm}}\nonumber \]

---

Эта страница под названием 1. 2: Характеристики пульса распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Францем X. Картнером (MIT OpenCourseWare) посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Франц X. Картнер

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Программа OER или Publisher

   MIT OpenCourseWare

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. source@https://ocw. mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-977-ultrafast-optics-spring-2005

Электрический потенциал: что это такое?

Электрический потенциал — это характеристика электрического поля некоторой конфигурацией электрического заряда. Понятие потенциальной энергии в механике существенно помогает связать консервативные силы природы, такие как сила тяжести, сила упругости пружины и т. д. Точно так же в электростатике ученые определяют другую скалярную величину, известную как электрический потенциал, обозначаемый V. Это очень полезно для описания электростатических явлений.

Определение

Итак, что такое электрический потенциал?

Давайте посмотрим на определение электрического потенциала. Существует много следственных форм электрического потенциала. Вот некоторые из них:

Электрический потенциал между точками A и B определяется как количество работы, проделанной для переноса единичного положительного заряда из точки A в B без какого-либо ускорения. В определении говорится без какого-либо ускорения, потому что в противном случае для обеспечения ускорения потребуется некоторая дополнительная энергия.

Математически V=w/q

Разность электростатических потенциалов между точками A и B равна 1 вольту, если для перемещения единичного положительного заряда из одной точки в другую против электростатической силы без какого-либо ускорения требуется работа в 1 джоуль.

Альтернативное определение

Электростатический потенциал в любой точке говорит А в области электрического поля определяется как минимальное количество работы, необходимой для переноса единичного положительного заряда из бесконечности в эту точку.

Электростатический потенциал является скалярной величиной, поскольку он не имеет направления. Единицей электростатического потенциала в системе СИ является вольт (В).

1 В = 1 Дж/1 Кл

Связь между напряженностью электрического поля и электрическим потенциалом:

dV = ─ E dx or,

⇒E=-dV/dx

Знак минус означает, что электрическое поле направлено в сторону уменьшения потенциала.

Электрический потенциал, обусловленный точечным зарядом:

Предположим, что точечный заряд q помещен в любую произвольную точку A.

Рассмотрим точку p, расположенную на некотором расстоянии x от A.

Величина электростатической силы, положительный заряд в точке A равен

. Предположим, что точечный заряд q помещен в точку A.

Пусть P — произвольная точка на расстоянии x от A.

Согласно определению электрическое поле в точке P из точки A определяется как E=1/ 4πε0x2

Работа, совершаемая для перемещения частицы на небольшое расстояние dx, определяется как:

dW=E.dx

On подставляя значения и интегрируя от бесконечности до x, получаем

W=1/ 4πε0x

Примечание: если A находится на бесконечности, т.е. на очень большом расстоянии от P, то значение электрического потенциала стремится к 0.

Потенциал при точка из-за одного заряда сферически симметрична.

Электрический потенциал обратно пропорционален расстоянию. Он стремится к 0 на бесконечности. Также электрический потенциал может быть как положительным, так и отрицательным, в том числе 0.

Электрический потенциал за счет множественных зарядов: Пусть q1,q2,q3……..qn — n электрических зарядов, находящихся на расстояниях r1,r2,r3…..rn от точки p. Тогда электрический потенциал в точке p за счет точечных зарядов определяется выражением V=K(q1/r1+q2/r2+q3/r3+………qn/rn)

Характеристики электрического потенциала

1. Электрический потенциал является скалярной величиной, поэтому он не имеет направления.

2. Электрический потенциал либо уменьшается, либо остается постоянным по мере удаления от источника заряда.
3. Это консервативно. Следовательно, работа, совершаемая при перемещении любого заряда из одной точки в другую, а затем обратно в ту же начальную точку, равна 0

. Другими словами, работа, совершаемая в электрическом поле, равна 0,

4. . точка в качестве ориентира. Обычно электрический потенциал на бесконечности принимается равным 0 для справки.
5. Поверхности с одинаковым электрическим потенциалом называются эквипотенциальными. Работа, совершаемая при перемещении любого заряда по эквипотенциальной поверхности, равна 0.

Пример

1. Предположим, что точечный заряд 1 Кл помещен в начало координат О. Вычислить электрический потенциал на расстоянии 2 м от точечного заряда.

= Мы предполагаем, что электрический потенциал на бесконечности равен 0.

Таким образом, требуемый электрический потенциал = kq/r

=9,1*109*½ В

=4,55*109 В

2. Предположим, что точечный заряд q перемещается из точки А в В, затем в С и обратно в А на эквипотенциальной поверхности. Какую работу выполняет внешний агент?

= Электрическое поле консервативно. Следовательно, работа, совершаемая при перемещении заряда, не зависит от выбранного пути. Кроме того, работа, совершаемая при перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности, равна 0.