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 Воспитательная – продолжить   формирование   навыков   рефлексии,       развитие 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.  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) – 2­5 мин. 2. Актуализация знаний (формулировка темы занятия вместе с обучающимися) – 2­3 мин. 3. Проверка выполнения домашнего задания и опрос студентов (указать формы опроса и по каким вопросам программы, методы активизации работы студентов и др. –10­15 мин: сообщения по биографиям ученых  4. Повторение ранее изученного материала 3­5 мин. Физический диктант ­ проверка ранее изученного . игра «Верно или неверно»  Вещества проводящие электрический ток, ­…?  1. Существует ли электрическое поле внутри проводника?  2. В чем измеряется разность потенциалов?  3. 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. заряд­это 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 _________________________________