Тема занятия: Конденсаторы. Энергия электрического поля.

Тема занятия: Конденсаторы. Энергия электрического поля.
Вид занятия - смешанный.
Тип занятия: комбинированный.
Учебные цели занятия: сформировать понятия электрической ёмкости, единицы ёмкости; изучить зависимость ёмкости от размеров проводника, диэлектрической проницаемости среды и расстояния между пластинами конденсатора. Научить учащихся анализировать и сопоставлять, делать выводы, высказывать свою точку зрения; развивать интерес к предмету, познавательные и творческие способности обучающихся
Задачи занятия:
Обучающая – сформировать содержание понятия "электрическая ёмкость».
Развивающая – продолжить работу по формированию навыков самостоятельной и групповой работы с большими массивами информации, поиска и переработки, выполнение умозаключений по выполненным опытам, а также практического применения этой информации.
Воспитательная – продолжить формирование навыков рефлексии, развитие интереса к научным историческим опытам.
Планируемые образовательные результаты:
В результате изучения темы обучающиеся должны знать:
понятия электрической ёмкости, единицы ёмкости; зависимость ёмкости от размеров проводника, диэлектрической проницаемости среды и расстояния между пластинами конденсатора
уметь: применять полученные знания при решении задач
Ход занятия:
1. Организация начала урока (отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к уроку, ответы на вопросы студентов по домашнему заданию) – 2-5 мин.
2. Актуализация знаний (формулировка темы занятия вместе с обучающимися) – 2-3 мин.
3. Проверка выполнения домашнего задания и опрос студентов (указать формы опроса и по каким вопросам программы, методы активизации работы студентов и др. –10-15 мин: сообщения по биографиям ученых 4. Повторение ранее изученного материала 3-5 мин.
Физический диктант - проверка ранее изученного . игра «Верно или неверно»
Вещества проводящие электрический ток, -…?
Существует ли электрическое поле внутри проводника?
В чем измеряется разность потенциалов?
Металлы проводят электрический ток, потому что внутри них есть….
Мы уже с вами на предыдущих занятиях говорили о том, что такое электрический заряд, определились с этим понятием и выяснили для себя это определение. Мы с вами говорили, что электростатика это тема в которой изучают взаимодействие покоящихся зарядов и о законе кулона - основном законе электростатики. Обсудили так же вопрос связанный с электизацией. Именно электизация говорит нам о возможности разделения и накопления электрических зарядов некоторыми телами. Это свойство имеет практическую значимость. И сегодня мы с вами об этом поговорим. Давайте обратимся к эксперименту.
Заряд в банки поступил одинаковый, а потенциал разный.
Вывод: Накопление эл.заряда может происходить по разному. Значит существует величина которая характеризует способность проводника накапливать эл. заряд-это электроёмкость
Проводники которые используются в конденсаторе называются обкладками
Если обкладки получают заряд то зарядка
Если обкладки соединить, то разрядка
Слово ''конденсатор'' происходит от латинского слова condensare, что означает ''сгущение''. В учении об электрических явлениях этим словом обозначают устройства, позволяющие сгущать электрические заряды и связанное с этими зарядами электрическое поле.
Простейший конденсатор состоит из двух проводников, разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника.
Свойство конденсатора накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле характеризуется особой величиной, называемой электроёмкостью.
Чтобы выяснить смысл этой величины, обратимся к исследованиям.
Электрической ёмкостью конденсатора называется скалярная величина, характеризующая его свойство накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с этими зарядами электрическое поле. Электроёмкость конденсатора равна отношению заряда одной из пластин к напряжению между ними:
За единицу электроёмкости в СИ принимается электроёмкость конденсатора, напряжение между обкладками конденсатора которого равно 1В, когда на его обкладках имеются разноимённые заряды по 1Кл. Эта единица названа фарад в честь М.Фарадея: . На практике применяются:
Из рассмотренных исследований делаем вывод, что С конденсатора зависит от площади S пластин и расстояния d между ними: . Выведем формулу для расчёта электроёмкости плоского конденсатора. По определению . Учитывая, что U = Ed, а , получаем:
Если у нас имеется система проводников, то в этом случае эта система обладает энергией. По закону сохранения энергии при зарядке конденсатора мы совершаем работу по разделению эл.заряда и именно эта работа позволяет нам определить энергию конденсатора.
Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. (Схемы)
При параллельном соединении конденсаторов напряжения на конденсаторах одинаковы: U1 = U2 = U, а заряды равны q1 = С1U и q2 = С2U. Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости C, заряженный зарядом q = q1 + q2 при напряжении между обкладками равном U. Отсюда следует
Таким образом, при параллельном соединении электроемкости складываются.
Параллельное соединение конденсаторов. C = C1 + C2.
Последовательное соединение конденсаторов.
При последовательном соединении одинаковыми оказываются заряды обоих конденсаторов: q1 = q2 = q, а напряжения на них равны и Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками U = U1 + U2. Следовательно.
При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей.
Формулы для параллельного и последовательного соединения остаются справедливыми при любом числе конденсаторов, соединенных в батарею.
В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное устройство. Технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга и от металлического корпуса бумажными лентами, пропитанными парафином. Алюминиевая фольга и бумажные ленты туго свёрнуты в пакет небольшого размера. Бумажный конденсатор, имея размеры спичечного коробка, обладает электроёмкостью до 10 мкФ (металлический шар такой же ёмкости имел бы радиус 90 км).
В радиотехнике широко применяют конденсаторы переменной электроёмкости. Такой конденсатор состоит из двух систем металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут входить одна в другую. При этом меняется площадь перекрывающейся части пластин и, следовательно, их электроёмкость. Диэлектриком в таких конденсаторах служит воздух.
Значительного увеличения электроёмкости за счёт уменьшения расстояния между обкладками достигают в так называемых электролитических конденсаторах. Диэлектриком в них служит очень тонкая плёнка оксидов, покрывающих одну из обкладок. Второй обкладкой служит бумага, пропитанная раствором специального вещества (электролита). При включении электролитических конденсаторов надо обязательно соблюдать полярность.
В слюдяных конденсаторах в качестве диэлектрика используют слюду, а обкладками служит металлическая фольга или тонкий слой металла, нанесённый непосредственно на слюду. Слюдяные конденсаторы устанавливают, главным образом, в электрических цепях высокой частоты.
В радиотехнике широкое распространение получили керамические конденсаторы, имеющие небольшие размеры, но обладающие хорошими электрическими свойствами. Конструктивно их выполняют в виде трубок или дисков из керамики, а обкладками служит слой металла, нанесённый на керамику.
Закрепление изученного материала
1.Определите толщину диэлектрика конденсатора, электроёмкость которого 1400 пФ, площадь покрывающих друг друга пластин 14 см2, если диэлектрик – слюда.
2.Определить электроёмкость батареи конденсаторов, если C1=0,1мкФ, С2=0,4мкФ и С3=0,52 мкФ
Домашнее задание: самостоятельная работа № 15
Преподаватель _________________________________