Elektrostatyka — prawo Coulomba i pole elektryczne

Lekcja wprowadza podstawy elektrostatyki — działu fizyki opisującego oddziaływania nieruchomych ładunków elektrycznych, obowiązkowego na maturze podstawowej. Uczeń poznaje pojęcie ładunku elektrycznego, zasadę jego zachowania oraz trzy sposoby elektryzowania ciał: przez tarcie, dotyk (przewodzenie) i indukcję, ucząc się rozróżniać te mechanizmy na konkretnych przykładach. Centralnym elementem lekcji jest prawo Coulomba F = k·q1·q2/r², opisujące siłę oddziaływania między dwoma ładunkami punktowymi — uczeń ćwiczy zarówno obliczanie wartości siły dla konkretnych ładunków i odległości, jak i analizę jakościową: jak zmienia się siła przy zmianie odległości (zależność odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości). Lekcja wprowadza również pole elektryczne jako obszar, w którym na ładunek próbny działa siła, oraz natężenie pola E = F/q jako wielkość wektorową opisującą to pole w danym punkcie. Omówione są linie pola elektrycznego — ich kierunek dla ładunku dodatniego (na zewnątrz) i ujemnego (do wewnątrz), zmiana ich gęstości z odległością, a także szczególny przypadek pola jednorodnego w kondensatorze płaskim, gdzie linie są równoległe i równomiernie rozmieszczone. Na koniec uczeń poznaje różnicę między przewodnikami (materiały ze swobodnymi nośnikami ładunku, jak metale) a izolatorami (materiały, w których ładunki są związane, jak szkło czy guma), w tym klasyczne zadanie na rozkład ładunku po zetknięciu dwóch identycznych przewodzących kulek. Fiszki podsumowują wszystkie wzory i definicje przydatne do powtórki przed sprawdzianem lub maturą.

• Wyjaśnić zasadę zachowania ładunku i sposoby elektryzowania ciał
• Obliczyć siłę oddziaływania między ładunkami punktowymi z prawa Coulomba
• Wyjaśnić zależność siły Coulomba od odległości między ładunkami
• Obliczyć natężenie pola elektrycznego i siłę działającą na ładunek w polu
• Opisać linie pola elektrycznego dla ładunku punktowego i pola jednorodnego
• Rozróżnić przewodniki od izolatorów i obliczyć rozkład ładunku po zetknięciu przewodników

Temat obejmuje ładunek elektryczny, zasadę zachowania ładunku, elektryzowanie ciał, prawo Coulomba F = k·q1·q2/r², natężenie pola elektrycznego E = F/q, linie pola oraz przewodniki i izolatory — zgodnie z podstawą programową matury z fizyki, poziom podstawowy.