Розділ презентації на тему закону кулону. Розділ презентації на тему закон кулона Формулювання закону Кулону

Закон кулону

Шарль Огюстен де Кулон

Під точковим зарядом розуміють заряджене тіло, розмір якого набагато менше відстані його можливого на інші тіла. У такому разі ні форма, ні розміри заряджених тіл не впливають на взаємодію між ними. Закон Кулона експериментально вперше було доведено приблизно 1773 р. Кавендишем, який використовував при цьому сферичний конденсатор. Він показав, що усередині зарядженої сфери електричне поле відсутнє. Це означало, що сила електростатичної взаємодії змінюється обернено пропорційно квадрату відстані, проте результати Кавендіша не були опубліковані. У 1785 р. закон був встановлений Ш. О. Кулон за допомогою спеціальних крутильних ваг. Досліди Кулона дозволили встановити закон, який напрочуд нагадує закон всесвітнього тяжіння. Сила взаємодії двох точкових нерухомих заряджених тіл у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів заряду і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Сила взаємодії між зарядами також залежить від середовища між зарядженими тілами.У повітрі сила взаємодії майже відрізняється від такої у вакуумі. Закон Кулона виражає взаємодію зарядів у вакуумі.

Кулон – одиниця електричного заряду. Кулон (Кл) – одиниця СІ кількості електрики (електричного заряду). Вона є похідною одиницею і визначається через одиницю сили струму - 1 ампер (А), яка входить до основних одиниць СІ. За одиницю електричного заряду приймають заряд, що проходить через поперечний переріз провідника за силою струму 1 А за 1 с. Тобто 1 Кл = 1 А · с. Заряд 1 Кл дуже великий. Сила взаємодії двох точкових зарядів по 1 Кл кожен, розташованих на відстані 1 км один від одного, трохи менше сили, з якою земна куля притягує вантаж масою 1 т. Повідомити такий заряд невеликому тілу неможливо (відштовхуючись один від одного, заряджені частки не можуть утриматися) в тілі). А ось у провіднику (який загалом електронейтральний) привести в рух такий заряд просто (струм в 1 А - цілком звичайний струм, що протікає по дротах у наших квартирах). Коефіцієнт k у законі Кулона при його запису в СІ виявляється у Н · м2/Кл2. Його чисельне значення, визначене експериментально за силою взаємодії двох відомих набоїв, що знаходяться на заданій відстані, становить: k = 9 · 109 Н · м2/Кл2.

Закон Кулон справедливий для точкових заряджених тіл. Практично закон Кулона добре виконується, якщо розміри заряджених тіл набагато менші за відстань між ними. Коефіцієнт пропорційності k законі Кулона залежить від вибору системи одиниць. У Міжнародній системі СІ за одиницю заряду прийнято кулон (Кл). \large k=\frac(1)(4\pi \varepsilon _0) Зазначимо, щоб виконувався закон Кулона необхідно 3 умови: 1 умова: Точність зарядів - тобто відстань між зарядженими тілами набагато більша за їх розміри 2 умова: Нерухомість зарядів. Інакше набувають чинності додаткові ефекти: магнітне поле заряду, що рухається, і відповідна йому додаткова сила Лоренца, що діє на інший заряд, що рухається. 3 умова: Взаємодія зарядів у вакуумі

Наприкінці XVIII Кулон встановив досвіді кількісний закон взаємодії електричних зарядів. Для заряджених тіл довільної форми такого закону сформулювати не можна, оскільки сила взаємодії протяжних тіл залежить від їхньої форми та взаємного розташування. Але іноді розміри тіла незначно малі в порівнянні з відстанню до інших зарядів. Таке заряджене тіло називають точковим зарядом. Для точкових зарядів можна сформулювати закон взаємодії, що має загальне значення. В результаті своїх дослідів Кулон встановив, що сила взаємодії двох точкових зарядів спрямована вздовж лінії, що з'єднує обидва заряди, обернено пропорційна квадрату відстані між зарядами і пропорційна величині обох зарядів. Таким чином: F=k·(q1·q2)/r2. У цій формулі k – коефіцієнт пропорційності, що залежить від вибору системи одиниць. У системі СІ k = 1/4pe0 = 9 · 109 н · м2 / k2. Одиниця виміру електричного заряду у системі СІ - [Кулон]. У будь-якій замкненій системі заряджених тіл алгебраїчна сума зарядів залишається постійною. Це закон збереження зарядів. Між зарядженими тілами, що входять до цієї системи, заряди можуть перерозподілятися внаслідок дотику до тіл.

Cлайд 1

Cлайд 2

Повторення пройденого матеріалу: 1. Чому при електризації тертям заряджаються обидва тіла? 2. Визначте знак надлишкових зарядів на дереві після того, як про нього потреться кішка. Які по знаку заряди залишаються на шерсті кішки?

Cлайд 3

3. Чи залишається незмінною маса тіла під час електризації? 4. Сформулюйте закон збереження заряду. 5. Газета «Известия» 22 березня 1969 року помістила наступний репортаж «…У Швеції зараз спостерігається цікаве явище… Вітаєшся за руку, і раптом тебе б'є струм, взявся за якийсь металевий предмет – знову удар. В чому справа? У Скандинавії повітря зараз настільки сухе, що статична електрика не йде з організму, а накопичується в ньому у великих кількостях. Від надмірної наелекризованості люди стають дратівливішими і підвищено збудливими». Наскільки з погляду фізики обґрунтовано висновки авторів?

Cлайд 4

У 1785 році французьким ученим Шарлем Огюстеном Кулоном були отримані перші результати дослідів щодо вимірювання сили взаємодії двох точкових зарядів. Для виміру цієї сили Кулон використовував крутильні ваги.

Cлайд 5

Крутильна вага: Незаряджена сфера Нерухлива заряджена сфера Легкий ізолюючий стрижень Пружна нитка Паперовий диск Шкала

Cлайд 6

Точковий заряд – заряджене тіло, розмір якого набагато менше відстані його можливого на інші тіла.

Cлайд 7

Закон Кулону: Сила взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами, що знаходяться у вакуумі, прямо пропорційна добутку модулів зарядів, обернено пропорційна квадрату відстані між ними і спрямована по прямій, що з'єднує ці заряди: q1 * q 2 F 12=k r2

Cлайд 8

де: q1 q2 - величини зарядів [Кл] r - відстань між ними [м] k -коефіцієнт пропорційності F12 - сила Кулона [Н] Кулон електричний заряд, що проходить через поперечний переріз провідника при силі струму 1А за 1 с.

Cлайд 9

У СІ коефіцієнт пропорційності у законі Кулона дорівнює: Н*м2 k = 9* 109 Кл2 1 k = 4πε0 де ε0= 8,85*10-12Кл2/ (Н*м2)- електрична постійна

Cлайд 10

Розглянемо сили взаємодії зарядів: Кулонівська сила підпорядковується 3 закону Ньютона: F12 = F21

Cлайд 11

Кулонівська сила є центральною. Сили взаємодії 2 нерухомих точкових заряджених тіл спрямовані вздовж прямої, що з'єднує ці тіла.

Cлайд 12

Межі застосування закону: Заряджені тіла повинні бути точковими: розміри тіл набагато менші відстаней між ними. Якщо ж розміри та відстані співмірні, то закон Кулона не застосовний. І тут необхідно подумки «розбити» тіло такі малі обсяги, щоб кожен із новачків відповідав умові точковості. Підсумовування сил, що діють між елементарними обсягами заряджених тіл, дає змогу визначити електричну силу. Заряджені тіла би мало бути нерухомими т.к. при русі заряджених тіл проявляється дія магнітного поля, що виникає внаслідок руху.

Шарль Огюстен Кулон

1736 - 1806

Дитинство, роки навчання

Шарль Огюстен Кулон народився 14 червня 1736 року у французькому місті Ангулемі. Його батько, урядовець, незабаром після народження Шарля переїхав із сім'єю до Парижа, де деякий час обіймав прибуткову посаду зі збору податків.

Однак незабаром він збанкрутував і повернувся на батьківщину, на південь Франції, в Монпельє. Шарль із матір'ю залишився у Парижі. Наприкінці 1740-х років його

помістили в одну з кращих шкіл на той час - «Колеж чотирьох націй», відомий також як Колеж Мазаріні.

Дитинство, роки навчання

Рівень викладання у коледжі був досить високим, велика увага приділялася математиці. Юний Шарль настільки захопився точними науками, що рішуче чинив опір намірам його матері обрати для нього професію медика, або, в крайньому випадку, юриста. Конфлікт через це став настільки серйозним,

що Шарль покинув Париж і переїхав до батька у Монпельє.

Військовий інженер

У Монпельє ще 1706 року було засновано наукове суспільство, друге після Московської академії. У лютому 1757 року 21-річний Кулон прочитав там свою першу наукову роботу "Геометричний нарис середньопропорційних кривих" і незабаром був обраний ад'юнктом за класом математики.

Але це приносило лише моральне задоволення, треба було обирати подальший шлях. Порадившись із батьком, Шарль обрав кар'єру військового інженера. Після

складання іспитів (досить важких, так що підготовка до них зажадала дев'яти місяців занять з викладачем) Шарль Кулон попрямував до Мезьєра, до Військово-інженерної школи, одного з найкращих вищих технічних навчальних закладів того часу.

Військовий інженер

Навчання в Школі велося з практичним ухилом: крім математики та фізики вивчалися і багато прикладних дисциплін - від будівельної справи до питань організації праці

(Слухачам доручалося керівництво бригадами селян, мобілізованих на громадські роботи). Кулон закінчив Школу у 1761 році. Хоча відгук про нього керівника Школи виглядає місцями аж ніяк не захоплено («Його робота про облогу гіршу за середню, малюнки зроблені дуже погано, з підчистками та позначками... Він вважає, що деревину для лафетів та возів можна просто знайти в лісі...») ), Шарль Кулон був одним із найкращих випускників.

Перші 10 років служби

Отримавши чин лейтенанта, Шарль Кулон був направлений у Брест, один із великих портів на західному узбережжі Франції. У Бресті Кулону було доручено картографічні роботи, пов'язані з будівництвом і розбудовою укріплень узбережжя. Менше, ніж за два роки Кулону

довелося екстрено включитися

у роботи з будівництва фортеці на острові Мартініка у Вест-Індії для захисту його від англійців.

Перші 10 років служби

Кулон, під керівництвом якого працювали майже півтори тисячі людей, опинився перед безліччю дуже складних завдань. Умови роботи були важкими, клімат – дуже важким, людей не вистачало, та й ті, хто

залишався, тяжко хворіли. Сам Кулон за вісім років роботи на острові тяжко хворів вісім разів і згодом повернувся до Франції з дуже підірваним здоров'ям. Набутий ним великий досвід дістався дорогою ціною.

Після повернення на Батьківщину

Повернувшись до Франції, Кулон в 1772 отримує призначення в Бушен. Умови роботи тут були набагато легшими, і з'явилася можливість знову продовжити наукову діяльність.

У 1775 році Паризька академія наук оголосила конкурсне завдання: «Пошук кращого способу виготовлення магнітних стрілок, їх підвішування та перевірки збігу їх напрямку з

напрямом магнітного меридіана». Завдання про кращий пристрій компаса і підвісу магнітної стрілки захопило Кулона. І в 1777 році Шарль Кулон стає переможцем конкурсу, присвяченого розробці приладу для дослідження магнітного поля Землі, і відразу занурюється в іншу велику роботу: в дослідження тертя.

В Парижі

В 1781 виповнилося давнє бажання Кулона: його перевели в Париж, де 12 грудня 1781 Шарль Огюстен був обраний в академіки за класом механіки.

У столиці на Шарля Кулона майже одразу ж обрушилося безліч справ, у тому числі й адміністративних. Деякі з них мали і політичне забарвлення, і одне з них навіть

закінчилося для Кулона тижневим ув'язненням у в'язницю абатства Сен-Жермен де Пре.

Однак, незважаючи на брак часу, Кулон продовжує займатися науковою діяльністю. Він сформулював закони кручення; винайшов крутильні ваги, які сам же застосував для вимірювання електричних та магнітних сил взаємодії.

Закон Кулону

В 1784 Шарль Кулон представив в академію свою роботу, мемуар про кручення тонких металевих ниток, а 1785-1789 роках - сім мемуарів з електрики і магнетизму, де і був сформульований

закон взаємодії електричних зарядів та магнітних полюсів, названий згодом законом Кулона.

Експериментальне обґрунтування закону Кулона становить зміст першого та другого мемуарів. Там вчений формулює фундаментальний закон електрики: «Сила відштовхування двох маленьких кульок, наелектризованих

електрикою однієї природи, обернено пропорційна квадрату відстані між центрами кульок».

Особисте життя

Коли саме Кулон став сімейною людиною, неясно. Відомо лише, що дружина вченого Луїза Франсуаза, уроджена Дезормо, була значно молодша за нього. Офіційно їх шлюб був зареєстрований лише 1802 року, хоча перший син Кулона, названий на честь отця Шарлем Опостеном, народився 1790 року. Другий син, Анрі Луї, народився 1797 року.

До кінця 1793 політична обстановка в Парижі ще загострилася.

Тому Шарль Кулон вирішив перебратися подалі від Парижа. Він разом із сім'єю переїжджає до свого маєтку поблизу Блуа. Тут вчений проводить майже півтора роки, рятуючись від політичних бур.

Останні роки

Останні роки життя Шарль Кулон присвячує організації нової освіти у Франції. Поїздки країною остаточно підірвали здоров'я

вченого. Влітку 1806 року він захворів на лихоманку, з якою його організм вже не зміг впоратися. Кулон помер у Парижі 23 серпня 1806 року.

Шарль Кулон залишив досить значну спадщину дружині та синам. На знак поваги до

пам'яті про Кулона обидва його сини були визначені державним коштом у привілейовані навчальні заклади.

УРОК ФІЗИКИ В 10 КЛАСІ

• Електризація. Закон Кулону
• ВчительКононов Геннадій Григорович
• ЗОШ №580 Приморський район
м. Санкт-Петербург

ПЛАН УРОКУ

• Будова атома
• Електризація тіл
• Закон збереження заряду
• Закон Кулону
• Самостійна робота (6хв)

ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ВЗАЄМОДІЇ

• 1. Світло, радіохвилі, телебачення
• 2. Утримує атоми та молекули
• 3. Сили пружності та тертя
• 4. Хімічні реакції
• 5. Електродвигуни

ЕЛЕКТРИЗАЦІЯ

• 1. При електризації заряджаються обидва тілау ній що беруть участь
• 2. Електризація- Це процес отримання тілами зарядів при взаємодії (тертя, удар, дотик, опромінення)
• 3. Ступінь електризаціїхарактеризується знаком та величиною електричного заряду

ЕЛЕКТРИЧНИЙ ЗАРЯД - це фізична величина, що визначає силу електромагнітної взаємодіїпозначається буквою q, вимірюється в кулонах Найменший електричний заряд належить електрону та називається елементарним зарядоме = -1,6 · 10 Кл

БУДОВА АТОМА

• У центрі атома знаходиться позитивно заряджене ядро, навколо якого обертаються електрони
• Заряд протонів у ядрі дорівнює заряду електронів, що обертаються навколо ядра, тому атоми є нейтральними.
• Атом здатний втрачати електрони (позитивний іон), або приєднувати зайві (негативний іон)

ОСВІТА ІОНІВ ВИСНОВКИ

• Існує два роду електричних зарядів, умовно названих позитивними та негативними.
• Заряди можуть передаватися від тіла до іншого. ( На відміну від маси тіла, електричний заряд не є невід'ємною характеристикою даного тіла. Те саме тіло в різних умовах може мати різний заряд).
• Одноіменні заряди відштовхуються, різноіменні притягуються. ( У цьому вся виявляється принципова відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили є силами тяжіння).

ЕЛЕКТРОСКОП Електрометр– прилад для виявлення та вимірювання електричних зарядів. Складається з металевого стрижня та стрілки, яка може обертатися навколо горизонтальної осі. Стрижень із стрілкою ізольований від металевого корпусу. При зіткненні зарядженого тіла зі стрижнем електрометра електричні заряди одного знака розподіляються по стрижню та стрілці. Сили електричного відштовхування викликають поворот стрілки на деякий кут, яким можна судити про заряд, переданому стрижню електрометра. ЕЛЕКТРОСКОП Перенесення заряду із зарядженого тіла на електрометр. ДЕЛІМІСТЬ ЗАРЯДУ закон збереження електричного заряду.

• В ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів усіх тіл залишається постійною:
q 1 + q 2 + q 3 + ... +q n=const. Застосування:
• Ядерні реакції
• Реакція дисоціації

ЗАДАЧА 1

• Дві однакові кульки, що мають заряди 3е і – 7е, привели в дотик і розвели в сторони. Яким став заряд на кульках?
• Дано: Рішення
Q1 = 3e Q1 + Q2 = q1 + q2 q1 = q2 Q2 = - 7e q1 = (Q1 + Q2): 2 q1 , q2 - ? q1 = q2 = (3е - 7е): 2 = - 2е

ЗАКОН КУЛОНУ

F – сила взаємодії (Н)

k = 9 · 10 - коефіцієнт

q1, q2 – заряди тел (Кл)

ε – діелектрична

проникність середовища

r – відстані між

зарядами (м)

1 ЗАКОН КУЛОНУ

• Сили взаємодії нерухомих зарядів прямо пропорційні добутку модулів зарядів і обернено пропорційні квадрату відстані між ними
• Сили взаємодії підпорядковуються
Третій закон Ньютона: F1 = - F2 Вони є силами відштовхування при однакових знаках зарядів і силами тяжіння при різних знаках

ЗАДАЧА 2 З якою силою взаємодіють два точкові заряди 10нКл і 15нКл, що знаходяться на відстані 5см один від одного?ЗАДАЧА 2

• Дано: Сі Рішення
q1 = 10нКл 10 · 10 Кл q2 = 15нКл 15 · 10 Кл r = 5см 0,05 м F -? Відповідь:0,54мН

ЗАДАЧА 3 САМОСТІЙНА РОБОТА

• 1. Написати прізвище та варіант
• 2. Надається 6 запитань та по 4 відповіді 3. Правильна відповідь тільки одна
• 4. За підказування та користування чужим результатом відповіді оцінка знижується
• 5. На кожне запитання дається 1 хвилина (60с)
• 6. Слайди змінюються автоматично.

Час минув

• 1. Час, відведений виконання роботи закінчився.
• 2. Перевірте наявність прізвища та номера варіанта
• 3. Здали свої роботи
• 4. Дякую, за вашу працю
• 5. Правильні відповіді розберемо на
наступному уроці

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

• §85 – 88
• Вивчити формули та визначення