Ход урока.

1. Решение задач.

1. Два маленьких шарика с одинаковыми зарядами q имеют различные массы m1 и m2. Когда шарики находились далеко друг от друга, первому из них сообщили скорость vо, направленную ко второму шарику, который в этот момент был неподвижен. На какое наименьшее расстояние сблизятся шарики? Как изменится результат, если первый шарик неподвижен, а второму сообщили скорость vо?

1. У поверхности Земли напряженность электрического поля Е1= 120В/м, на высоте h=1,5км Е2=25В/м. Определите электрический заряд в атмосфере от поверхности до высоты h. Плотность электрических зарядов принять постоянной. Вектор напряженности направлен к Земле.

1. В вакуумном диоде, анод и катод которого  - параллельные пластины, сила тока зависит от напряжения как  I = αU³/² , где α – некоторая постоянная. Во сколько раз изменится сила давления на анод, если потенциал его увеличить в 2 раза? Начальной скоростью электронов, вылетающих из катода пренебречь.

1. Разбор задач.

1. Рассмотрим взаимодействие шариков. Так как они заряжены одинаково, между ними возникают силы электростатического отталкивания, следовательно при сближении первый шарик будет замедляться, а второй начнет ускоряться. Очевидно, что расстояние между шариками будет минимальным в тот момент, когда их скорости уравняются. Для данной изолированной системы применим закон сохранения импульса и закон сохранения энергии:

                                        m1vо =( m1 + m2) v                                                          (1)

                                      m1vо²/2 =  (m1 + m2) v²/2 + kq²/r                                      (2)

  Решая совместно уравнения (1) и (2) окончательно получим:

                                       r= 2kq²(m1+ m2)/(m1 m2 vо²).                                          

1. Обозначим заряд Земли Q, заряд слоя атмосферы от поверхности Земли до высоты h =1,5 км обозначим q. Радиус Земли R≈6,4 Мм. В этом случае имеем:

                                              Е1 = kQ/R²,

                                              Е2 = k(Q +q)/(R+h)².

Так как h«R,                         Е2 ≈ k(Q + q)/R².

Следовательно,

                                  q= E2R²/k -Q,

                                 |Q| = E1R²/k ≈ 0,55 мкКл;  Q = -0,55 мкКл.

                                  q = 0,44 мкКл.

1. Давление на анод оказывают электроны с импульсами по mv. За время Δt к аноду подлетают N электронов.

                                           N = q/e = IΔt/e.

Эти электроны передают аноду импульс

                                           Δр =Nmv = mvIΔt/e.

Скорость электронов:

                               eU = mv²/2     →     v = (2eU/m)½.

Таким образом,

                               Δр = √(2meU)/е·(IΔt) = (2mU/e)½·IΔt =

                                   = (2mU/e)½·αU³/²Δt = (2m/e)½·αU²Δt.

По второму закону Ньютона

                                    F = Δp/Δt = (2m/e)½·αU² = kU².

Тогда F2/F1 =U2²/U1² =  n² = 4.

1. Домашнее задание.

4.   В электрическом поле, вектор напряженности которого направлен горизонтально  и равен по модулю 1000 В/м, нить с подвешенным на ней маленьким заряженным шариком отклонилась на угол 45º от вертикали. Масса шарика 1,4 г. Каков заряд шарика?

1. Два одинаковых заряженных маленьких бруска помещают на стол на расстоянии 10см друг от друга и отпускают. Какое расстояние пройдет каждый брусок к моменту, когда его скорость будет максимальной? Масса каждого бруска 800 г, заряд 4 мкКл, коэффициент трения брусков о стол 0,2.

6    Под действием светового облучения с поверхности изолированного     металлического шара радиусом R вылетают электроны с начальными скоростями Vо, в результате чего шар заряжается. До какого максимального заряда можно зарядить шар таким образом?