Ребят Протон движется со скоростью 3·107м/с, после столкновения с ядром гелия, которое находится в состоянии покоя, отлетает назад со скоростью 1,8·107м/с. Масса протона в 4 раза меньше массы ядра гелия. Определить скорость ядра гелия после столкновения.

Мета: дати поняття електроємності, сформулювати поняття конденсатора та на прикладі плаского конденсатора встановити залежність ємкості від властивостей діелектричної середи та лінійних розмірів конденсатора; навчити учнів розв’язувати задачі комбінованого типу на застосування законів механіки в електричних полях.

1. Електроємність.

2. Конденсатори.

3. Залежність електроємності конденсатора від діелектричної проникності і лінійних розмірів конденсатора

4. Енергія електричного поля

Ключові слова: електроємність, конденсатор, плоский конденсатор, поле конденсатору, енергія конденсатору

Електроємністю провідника С називають чисельну величину заряду, яку необхідно повідомити провідник, щоб змінити його потенціал на одиницю. 

Ємність провідника залежить від його форми, лінійних розмірів і діелектричної проникності середовища, яке оточує провідник, і не залежить від величини розташованого на ньому заряду. Одиницею ємності в системі СІ є фарада (Ф) - ємність провідника, в якому зміна заряду на 1 кулон змінює його потенціал на 1 вольт.

Конденсатором називається система двох (або декількох) різнойменно заряджених провідників з рівними за величиною зарядами. Якщо провідники є паралельними пластинами, то такий конденсатор називається плоским. Ємність плоского конденсатора: ,

де 1- 2 - різниця потенціалів між його пластинками. Ємність характеризує систему обох пластин в їх взаємному розміщенні, а не одну окрему пластину. Ємність плоского конденсатора можна також записати у вигляді: ,

де S - площа однієї з пластин, d - відстань між пластинами (товщина діелектрика). Якщо розміри пластинок набагато більші, ніж відстань між ними, то між пластинами (за винятком країв) створюється однорідне поле:

, де U- різниця потенціалів між пластинками, d- відстань між ними.

Ємність конденсатора, що складається з n пластин 

Ємність кулі радіусу r: C = 4 or

Ємність батареї конденсаторів:

а) при послідовному з'єднанні 

б) при паралельному з'єднанні Спар = С1+С2+...+Сn

Конденсатори за геометричною формою діляться на плоскі, циліндричні та сферичні.

Ємність циліндричного конденсатора рівна:

, де r1 та r2 - це радіуси зовнішнього та внутрішнього циліндрів, а l – це довжина конденсатора.

Ємність сферичного конденсатора рівна:

, де r1 та r2 – це радіуси зовнішньої та внутрішньої сфер конденсатора.

За діелектриком конденсатори діляться на повітряні, паперові, парафінові, слюдяні, керамічні, композитні та інше.

Електричну енергію поля зарядженого провідника We

,

де С - ємність провідника, q - його заряд і  - потенціал провідника. Для конденсатора  - різниця потенціалів між його пластинками, і С - його ємність.

1. В науке на сегодняшний день известно около 92 вида атомов, которые отличаются по весу.Есть например атом водорода , атом кислорода, атом углерода, атом азота. 2. Вещества в основном состоят из молекул. Каждая новая молекула (новая комбинация атомов) соответствует новому веществу (таким образом, из 118 видов атомов можно составить миллионы различных молекул и, соответственно, получить миллионы различных веществ). 3. Мир молекул, атомов и их составляющих называют микромиром. Характеризуя чрезвычайно малые объекты микромира, для короткого записи ученые используют стандартный вид числа (запись числа в виде произведения a • 10n, где 1 Атом (в переводе с греческого это слово означает «неделимый») представляет собой ядро, окруженное легкими частицами - электронами (расстояние от ядра до электронов превышает размер ядра в 100 000 раз). Внутреннее строение атома наглядно описать невозможно, поэтому для объяснения процессов, происходящих в атоме, создан его физические модели (например планетарную модель атома).
Электроны могут оставлять одни атомы и присоединяться к другим. Если атом потерял один или несколько электронов, то атом превращается в положительный ион. Если же к атому присоединились один или несколько электронов, то атом превращается в отрицательный ион. 4. Молекулы, приближаясь на расстояние, соизмеримое с размерами самих молекул, начинают отталкиваться.

Наличие промежутков между молекулами следует, например из опытов
смешения различных жидкостей: объем смеси всегда меньше суммы объемов
смешанных жидкостей.

Опыт №6. Пытаюсь сложить две стеклянные палочки срезами, почему они не соединяются, а кусочки пластилина при этом опыте соединились?

Вывод: Между частицами есть промежутки. Если расстояния между молекулами слишком большое для сил взаимодействия, соединения частей вещества не происходит.

Если бы между молекулами не существовало сил притяжения, то вещество бы при любых условиях находилось в газообразном состоянии, только благодаря силам притяжения молекулы могут удерживаться около друг друга и образовывать жидкости и твердые тела.

Если бы не было сил отталкивания, то мы свободно могли бы проткнуть пальцем толстую стальную плиту. Более того, без проявления сил отталкивания вещество не могло бы существовать. Молекулы проникли бы друг в друга и сжались бы до объема одной молекулы.

Вывод:

1. силы притяжения и отталкивания действуют одновременно;

2. силы имеют электромагнитную природу.

3. эти силы удерживают молекулы на определенном расстоянии друг от друга.
5. Тепловым движением называют беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела. 2. Внутреннюю энергию тела составляют: кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия.
6. Неравновесный процесс перемещения (молекул и атомов в газах, ионов в плазме, электронов в полупроводниках и тому подобное) вещества из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией, приводящий к самопроизвольному выравниванию концентраций по всему занимаемому объёму[1][2]. Обычно рассматривают диффузию одного вещества в среде, но возможно и диффузия двух веществ, тогда говорят о взаимной диффузии газов. В плазме ионы и электроны имеют заряд и при взаимном проникновении одного вещества в другое вместо взаимной диффузии используют термин амбиполярная диффузия. При этом перенос вещества происходит из области с высокой концентрацией (или высоким химическим потенциалом) в область с низкой концентрацией (или низким химическим потенциалом) против направления градиента концентрации.
7. Примером явлении диффузии могут служить засолка овощей, приготовление варенья, изменение вкуса чая долькой лимона.
Диффузия играет важную роль в жизни живых существ.
Например если открыть проку с флакона с духами, то молекулы духов, самопроизвольно перемешавшись с молекулами воздуха, распространятся по всей комнате.
8. Сила давления тут ни при чем. В твердых и жидких телах сила притяжения молекул более высокая, чем у газообразных. Энергии не хватает, чтобы эту силу преодолеть. При нагревании молекулы получают дополнительную энергию и тела могут распадаться (например, вода превращается в пар)
9. Чем дальше молекулы друг от друга тем сильнее сила притяжения между ними.