Στατικός ηλεκτρισμός: Ο νόμος του Coulomb – Φύλλο εργασίας

ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ……………………………………………………… ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: …………….

Σκοπός μας είναι να εξερευνήσουμε τον τρόπο που αλληλεπιδρούν δύο ακίνητα φορτία και να διερευνήσουμε την σχέση που δίνει την τιμή της ηλεκτροστατικής δύναμης που ασκεί το ένα στο άλλο. Διάβασε τις οδηγίες της πρώτης στήλης, πραγματοποίησε τις δραστηριότητες που περιγράφονται και γράψε τις παρατηρήσεις σου. Θα χρησιμοποιήσουμε την προσομοίωση που βρίσκεται στη ηλεκτρονική διεύθυνση: http://www.seilias.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=74&Itemid=32

Τα φαινόμενα Οι περιγραφές(στην καθημερινή γλώσσα)

Οι έννοιες και οι νόμοι(η γλώσσα της Φυσικής)

1α. Τοποθέτησε τα φορτία που φαίνονται στην οθόνη έτσι ώστε να έχουν απόσταση 3cm. i)Δώσε σε κάθε φορτίο τιμή 1μC.ii) Άλλαξε την τιμή του 2ου φορτίου σε -1μC.

2a. Σχεδίασε τα φορτία καθώς και τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ τους στις δύο περιπτώσεις.

3α. Στην πρώτη περίπτωση οι δυνάμεις είναι ελκτικές/απωστικές.

Στην δεύτερη περίπτωση οι δυνάμεις είναι ελκτικές/απωστικές.

Και στις δύο περιπτώσεις οι δυνάμεις είναι ίσες/αντίθετες.

Υπογράμμισε αυτό που παρατηρείς

Α. Οι ηλεκτρικές δυνάμεις δρουν από …………… . Ετερώνυμα φορτία …………… ενώ ομώνυμα φορτία …………… .

Β. Mετά από την ολοκλήρωση των βημάτων (β) και (γ), είμαστε σε θέση να διατυπώσουμε τον πρώτο εμπειρικό κανόνα. Οι ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ των φορτιών μεγαλώνουν τόσο, όσο ……………………... τα ηλεκτρικά φορτία. Στην γλώσσα των μαθηματικών λέμε ότι το φορτίο και η δύναμη είναι ποσά ……………

Γ. Μετά την ολοκλήρωση του (δ) βήματος μπορούμε να γράψουμε ότιοι ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ των φορτιών μικραίνουν, όταν ………… ………….. η απόσταση των ηλεκτρικών φορτίων. Στην γλώσσα των μαθηματικών μπορούμε να γράψουμε ότι οι ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ δύο φορτίων είναι ………………….. ………………………………………. ……………………………………….

Δ. Η μαθηματική διατύπωση των προηγούμενων εμπειρικών συμπερασμάτων είναι ο ακόλουθος τύπος:

F=Kq1 ∙ q2

r2

Όπου q1, q2 οι τιμές των ηλεκτρικών φορτίων σε C (Κουλόμπ), r η απόσταση μεταξύ τους σε m και Κ είναι μια σταθερά αναλογίας η τιμή της οποίας εξαρτάται από το υλικό στο οποίο βρίσκονται τα φορτία και τις μονάδες που χρησιμοποιούμε. Εδώ Κ=9·109Ν·m2/C2.

i)

ii)

1β. Κράτησε την απόσταση μεταξύ των φορτίων και την τιμή του ενός φορ-τίου σταθερά, και άλλαξε την τιμή του 2ου φορτίου όπως δείχνει ο πίνακας. Συμπλήρωσε τις τιμές για την δύναμη στην 3η στήλη.

q1 q2 F 3β. Όταν η τιμή του ενός φορτίου διπλασιάζεται τότε η τιμή της δύναμης ………………….

Όταν η τιμή του ενός φορτίου τριπλασιάζεται τότε …………………... ………………………………………

Όταν η τιμή του ενός φορτίου …….. ………………………………………

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1γ. Επανέλαβε την προηγούμενη διαδι-κασία μεταβάλλο-ντας ταυτόχρονα την τιμή των δύο φορ-τίων όπως δείχνει ο πίνακας. Συμπλήρω-σε την 3η

στήλη.

q1 q2 F 3β. Όταν η τιμή του γινομένου των φορτίων εξαπλασιάστηκε η τιμή της δύναμης ……………………… . Όταν η τιμή του γινομένου των φορτιών δωδεκαπλασιάστηκε …………. ……………………………………… Όταν η τιμή του γινομένου των φορτίων ……………………………….. ………………………………………

1 1

2 3

4 3

4 5

6 5

1δ. Δώσε στο πρώτο και το δεύτερο φορτίο τιμές 3μC, τοποθέτησέ τα σε απόσταση 1 cm και σημείωσε την τιμή της δύναμης. Άλλαξε την απόσταση σύμφωνα με τον διπλανό πίνακα και συμπλήρωσε την 3η στήλη .

r F F·r24β. Όταν η απόσταση μεταξύ των φορτίων τριπλασιάστηκε η τιμή της δύναμης ………………………. .Όταν η απόσταση μεταξύ των φορτίων εννιαπλασιάστηκε …………… …………….………………………. .Για όλες τις μετρήσεις που πήραμε, παρατηρούμε πως το γινόμενο της δύναμης (F) επί την απόσταση (r) είναι ………………………….. .

1

2

3

5

9

Ερώτηση: Προσπάθησε να εξηγήσεις γιατί ο τύπος F=Kq1 ∙ q2

r2 εκφράζει τους δυο εμπειρικούς κανόνες που περιέγραψες στη

δραστηριότητα 3. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Άσκηση: Δύο σημειακά σφαιρίδια φέρουν φορτία -2 μC και +3 μC αντιστοίχως και απέχουν κατά 2·10-2 m. α) Να σχεδιάσεις τα δυο σφαιρίδια και τη δύναμη που ασκείται σε καθένα από αυτά. β) Ποια η είναι η τιμή της δύναμης αυτής;

Γραμματόσημο με την προσωπογραφία του Κουλόμπ (1736-1806)