НПК



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

ГБОУ “СИБАЙСКАЯ ГИМНАЗИЯ-ИНТЕРНАТ”

Научная работа по теме:

Моделирование потенциала электростатического поля.

Выполнил

ученик 11 «В» класса

Марков Артур

Научный руководитель

учитель информатики и ИКТ

Киньябаев Арсен Рамилевич

г. Сибай, 2012 год

Содержание

Электрическое поле………………………………………………………………… 3

Работа кулоновских сил в электрическом поле. Потенциал………………….3

Потенциальная энергия зарядов………………………………………………….3

Потенциал как физическая величина……………………………………………3

Разность потенциалов………………………………………………………………4

Компьютерное моделирование (Задача)…………………………………………4

Возможности программы…………………………………………………………..5

Приложение Листинг программы ………………………………………………..6

Список используемой литературы………………………………………………..7

Электрическое поле

Электрическое поле – особый вид материи, создаваемый электрическими зарядами, основное свойство которого заключается в действии на другие электрические заряды.

Материальность электрического поля удалось доказать только тогда, когда доказали, что заряд q1 при перемещении действует на заряд q2, находящийся на расстоянии r, не сразу, а спустя некоторое время t=r/c, где c — скорость света в вакууме (≈3*108 м/с). Запаздывание изменений взаимодействия электрических зарядов доказывает справедливость теории поля.

Работа кулоновских сил в электрическом поле. Потенциал.

Потенциальная энергия зарядов

Заряды притягивают и отталкивают друг друга, а, следовательно, совершают работу. Из механики известно, что система способная совершать работу благодаря взаимодействию сил друг с другом, обладает потенциальной энергией. Следовательно, система зарядов обладает потенциальной энергией, называемой электростатической.

С точки зрения теории близкодействия, непосредственно на заряд действует электрическое поле, в которое он внесен. При перемещении заряда это поле совершает работу, поэтому можно говорить о том, что заряженное тело (или заряд) в электрическом поле обладает энергией.

Потенциал как физическая величина

Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле пропорциональна величине заряда. Это справедливо как для однородного электрического поля, так и для любого другого. Поэтому отношение потенциальной энергии к заряду есть величина для данной точки поля постоянная и независящая от заряда.

Это позволяет ввести такую характеристику электрического поля как потенциал.

Потенциал в данной точке электрического поля – физическая величина численно равная отношению потенциальной энергии, которой обладает пробный заряд, помещенный в данную точку электрического поля к величине этого заряда. Потенциал – величина скалярная.

Для поля, образованного одним точечным зарядом формула потенциала будет выглядеть следующим образом:

Если электрическое поле задается не одним, а рядом электрических зарядов, то в этом случае потенциал равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемыми всеми электрическими зарядами в данной точке, то есть:

Разность потенциалов

Разностью потенциалов называют алгебраическую разность потенциалов двух точек пространства.

Разность потенциалов между двумя точками также называют напряжением.

Работа по перемещению электрического заряда между двумя точками в электрическом поле пропорциональна разности потенциалов между двумя данными точками, а именно: разность потенциалов между двумя точками равна отношению работы поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную, к величине этого заряда. Или:

Компьютерное моделирование

В дальнейших пунктах я хочу рассказать о возможностях программы и дать краткие описания алгоритмам, реализованным в программе. Описание алгоритмов носит, в основном, общий, ознакомительный характер, и содержит углублений в область информатики.

Для углубленного изучения рассмотрим следующую задачу:

Три точечных заряда имеют координаты (), (), (). Рассчитайте потенциал электростатического поля во всех точках плоскости, содержащий эти заряды.

Задача решается с помощью программы ПР.

То́чечный заря́д — идеализация, вводимая для упрощения описания поля заряженного тела или системы тел. Иногда также определяется как электрически заряженная материальная точка.

Более простыми словами, точечный заряд — заряд, размерами носителя которого по сравнению с расстоянием, на котором рассматривается электростатическое взаимодействие, можно пренебречь.

Именно для точечных зарядов сформулирован закон Кулона.

Пусть Точки плоскости (пиксели экрана) задаются целочисленными параметрами i и j. Учитывая координаты точек плоскости (пиксели экрана) берем координаты зарядов . Пусть .

При этом вычисляются расстояния от данной точки до каждого заряда и находится алгебраическая сумма потенциалов: , где

В зависимости от ставится точка соответствующего цвета

Возможности программы

Программа может применяться как демонстрация теоретического материала, изложенного на уроке физики. Кроме того, программа позволяет заниматься поверхностной исследовательской деятельностью. При решении таких задач с «большими» числами как где мы будем пренебрегать коэффициенты пропорциональности.

Приложение

Листинг программы

Список используемой литературы

Буховцев Б.Б., Климонтович Ю.Л., Мякишев Г.Я., «Физика. Учебное пособие для 9 класса», М: «Просвещение», 1975.

Угринович Н.Д. «Информатика и ИКТ» Профильный уровень: учебник для 10 класса. Бином. Лаборатория знаний, 2010.



sitemap
sitemap