Электрическое напряжение. Расчёт работы электрического поля. Решение задач
Смысл вольта как джоуля на кулон, формулы A=qU и U=A/q, перевод единиц и задачи § 18 учебника Исаченковой.
Конспект урока
На батарейке написано 9 В. Это не означает, что она уже совершила работу 9 Дж. Маркировка сообщает другое: электрическое поле может совершить 9 Дж работы на каждый 1 Кл перенесённого заряда.
Схема показывает, как читать маркировку: в реальности смотри значение только на исправном элементе и ничего к нему не подключай.
Что показывает напряжение
Из прошлого урока известно: электрическое поле действует на заряд и при его перемещении может совершать работу. Чтобы сравнивать «работоспособность» поля между двумя выбранными точками, вводят электрическое напряжение .
Напряжение численно равно работе поля, приходящейся на единичный заряд:
Здесь:
- — напряжение, измеряемое в вольтах (В);
- — работа электрического поля, измеряемая в джоулях (Дж);
- — перенесённый заряд, измеряемый в кулонах (Кл).
Это схема физического смысла величины, а не фотография электрического поля.
Один вольт
По определению из § 18:
Значит:
- В — это Дж работы на каждый 1 Кл;
- В — это Дж на 1 Кл;
- В — это Дж на 1 Кл.
Как найти работу поля
Из формулы выразим работу:
Работа зависит сразу от двух величин. При неизменном заряде увеличение в 3 раза увеличивает в 3 раза. При неизменном напряжении увеличение в 2 раза увеличивает в 2 раза.
Точки поля остаются теми же, поэтому не изменяется; меняется перенесённый заряд и вместе с ним работа.
Почему высокое напряжение — ещё не большая работа
Фраза «высокое напряжение» указывает, какую работу поле может совершить на каждый кулон. Но фактически совершённая работа равна . Если перенесённый заряд очень мал, работа тоже может быть малой даже при большом напряжении.
Это иллюстрация бытового статического разряда, а не опыт. Не пытайся специально получать искру на теле или одежде.
Важно не сделать неверный вывод: безопасность нельзя оценивать только по формуле и бытовому ощущению. Любые действия с сетью и высоковольтными устройствами опасны и запрещены.
Маршрут решения задачи
- Выпиши данные и искомую величину.
- Переведи приставки в СИ: нано- — , милли- — , кило- — .
- Вырази искомую величину из .
- Подставь числа и вычисли.
- Проверь единицу и смысл результата.
Проверки единиц:
Разобранный пример
Между двумя точками В. Поле перемещает заряд Кл. Найдём работу:
Ответ разумен: на каждый кулон приходится 9 Дж, а кулонов три, поэтому работа равна 27 Дж.
Проверь себя: задачи по § 18
Сначала реши все задания самостоятельно. Ответы расположены после разделителя.
1. Прочитай маркировку
Закончи фразу: «Напряжение на элементе равно 4,5 В. Это означает, что при переносе заряда 1 Кл поле может совершить работу …»
2. Упражнение 13 № 4
Какую работу совершает электрическое поле, перемещая заряд нКл между точками, напряжение между которыми В?
3. Упражнение 13 № 5
В электронных часах за сутки перемещается заряд мКл. Каково напряжение, если работа электрических сил Дж?
4. Упражнение 13 № 7
Изменится ли напряжение между двумя выбранными точками поля и совершённая работа, если переносимый заряд увеличить в 4 раза? Обоснуй ответ формулой.
5. Найди ошибку
Ученик написал: « В Дж». Что пропущено в этой записи?
6. Выходной расчёт
Найди работу электрического поля при В и Кл.
Ответы после попытки
1
Дж.
2
Сначала переведём заряд:
Тогда
3
Грубая оценка В подтверждает верный порядок результата.
4
Напряжение между теми же точками поля не изменится. По формуле работа увеличится в 4 раза.
5
Пропущен заряд, к которому отнесена работа. Верная запись: В Дж/Кл. Работа будет равна 12 Дж только при переносе заряда 1 Кл.
6
Типичные ошибки
- Не переведены нКл или мКл. Сделай отдельную строку СИ до выбора формулы.
- Перепутаны и . Работа измеряется в джоулях, напряжение — в вольтах.
- Считают, что зависит от пробного . Для тех же двух точек поля напряжение остаётся прежним.
- Ответ записан без единицы. Проверь, что для работы получилось Кл·В = Дж.
Короткий итог
- Напряжение показывает работу электрического поля на 1 Кл.
- В Дж/Кл.
- Работа рассчитывается по формуле .
- Для одних и тех же точек поля не зависит от переносимого пробного заряда.
- Высокое напряжение не означает, что большая работа уже совершена: нужно учитывать .
Домашнее задание без телефона
Прочитай § 18, устно ответь на контрольные вопросы 1–3. Реши две задачи-аналога: а) нКл, В — найди ; б) Дж, мКл — найди . Дома можно только прочитать маркировку исправного низковольтного элемента. Ничего не подключай, не вскрывай и не замыкай.
10 вопросов по теме «Электрическое напряжение. Расчёт работы электрического поля. Решение задач». Выбери ответ, прочитай объяснение и попробуй ещё раз, если ошибся.
Открыть отдельноВопрос 1 из 10
ТренировкаБез отметки и ограничения времени. Первый ответ учитывается отдельно от исправлений. При обновлении страницы ответы сбросятся.
Скачать и открыть
Материалы урока
3 материалаПодготовка к уроку
2 материала· для учителей
Урок по § 18 учебника Исаченковой: физический смысл 1 В, формулы U = A/q и A = qU, перевод единиц, разобранный пример и задачи упражнения 13 с отсроченными ответами.
Презентация · MediaSchool
Электрическое напряжение и работа поля по § 18 учебника Исаченковой: смысл вольта, формулы U = A/q и A = qU, перевод единиц, упражнения 13 № 4, 5 и 7, рабочий лист и ключи.
Методичка · MediaSchool
Проверка знаний
1 материал· для учеников
10 вопросов с объяснениями и повторной попыткой.
Проверочная
От сообщества
Материалы сообщества0
Дополнения от учителей к этому уроку. Проверены модерацией, но не являются редакционным контентом MediaSchool.
Поделитесь первым материалом
Рабочий лист, презентация или методичка помогут другим учителям подготовиться к уроку.
Комментарии
Войдите, чтобы оставлять комментарии.
Пока нет комментариев. Будьте первым!