Презентация по теме " Конденсаторы" 8 класс

Тема урока : Конденсаторы Мы уже говорили о том, что вокруг любого заряженного тела существует электрическое поле. Также, мы знаем, что создав электрическое поле, можно упорядочить движение заряженных частиц, тем самым, получив электрический ток. Но кроме этого, существует возможность накапливать заряды и, соответственно, энергию электрического поля. Если мы сможем сосредоточить положительные заряды на одном полюсе, а отрицательные на другом — то мы получим электрическое поле. Если такие полюса соединить проводником, то в этом проводнике возникнет электрический ток. Если же, напротив, изолировать эти полюса друг от друга с помощью диэлектрика, то мы сможем продолжать накапливать заряды, тем самым увеличивая силу электрического поля. Устройство, позволяющее осуществить это технически, называется конденсатором. В простейшем конденсаторе в качестве полюсов используются две одинаковые металлические пластины (которые называются обкладками), а качестве диэлектрика — воздух (или бумага). Толщина диэлектрика должна быть небольшой по сравнению с размерами обкладок. В качестве опыта сделаем следующее: зарядим пластины конденсатора с помощью источника тока. После того, как на пластинах конденсатора сосредоточатся заряды с противоположным знаком, мы выключим источник тока. Несмотря на это, между пластинами будет существовать электрическое поле, и если мы соединим пластины проводником, то по нему пройдет ток. Значит, заряженный конденсатор сам является источником тока. Как мы помним, ток не будет проходить через проводник при отсутствии электрического поля. Также, мы знаем, что чем больше заряд, тем больше его электрическое поле, а электрическое поле имеет такую характеристику, как напряжение. Напомним, что напряжение характеризует отношение работы электрического поля по переносу заряда к величине этого заряда: Проводя многочисленные опыты, ученые выяснили, что для одного и того же конденсатора отношение заряда к электрическому напряжению остается неизменно: Электрическое напряжение между обкладками конденсатора увеличивается ровно во столько раз, во сколько увеличивается количество заряда, сосредоточенного на пластинах. Но у разных конденсаторов соотношение заряда и напряжения было различным, из чего можно сделать вывод, что мы имеем дело со свойством самого конденсатора. Это свойство назвали электроёмкостью, хотя иногда вместо слова «электроёмкость» употребляют просто слово «ёмкость»: Единицей измерения электроёмкости является фарад, в честь Майкла Фарадея: 1 Ф 1 Ф — это очень большая ёмкость для конденсатора. Чаще всего конденсаторы имеют электроёмкость порядка одного мкФ или нФ. Надо сказать, что конденсатор, как и любое заряженное тело, обладает определенной энергией. Ведь, чтобы разделить положительные и отрицательные заряды для зарядки конденсатора, нужно совершить работу. Эта работа и будет равна энергии конденсатора, исходя из закона сохранения энергии: Как мы помним, работа электрического поля равна Но дело в том, что в процессе разрядки конденсатора напряжение не постоянно, поэтому для расчетов следует использовать среднее напряжение: Для нахождения среднего напряжения используется довольно сложная математическая функция, которую мы не будем рассматривать на данном этапе, и просто примем, так сказать, на веру, формулу по которой рассчитывается энергия конденсатора: В этой формуле мы можем вместо количества заряда подставить произведение напряжения и электроёмкости. Тогда получим, что энергия конденсатора прямо пропорциональна электроёмкости и квадрату напряжения между пластинами: Несмотря на то, что конденсаторы могут достаточно долго накапливать энергию, отдают они эту энергию очень быстро. Это свойство конденсаторов широко используется людьми. Почти в любой аппаратуре есть конденсаторы. Например, в радиоэлектронике конденсаторы используются для того, чтобы настраиваться на ту или иную частоту. Только там используются конденсаторы с переменной электроёмкостью. Дело в том, что ёмкость конденсатора зависит от площади пластин. Вращая подвижную часть такого конденсатора, мы можем изменять площадь пластин и, таким образом, электроёмкость. Более подробно такие конденсаторы будут изучены позже. Упражнения. Задача 1. При напряжении 220 В, заряд на конденсаторе составляет 30 мкКл. Какова электроёмкость этого конденсатора? Задача 2. Конденсатор накопил заряд, равный 300 мкКл. Какая на это была затрачена энергия, если ёмкость конденсатора составляет 1 мкФ? Задача 3. К заряженному конденсатору с электроёмкостью 0,1 мФ подключили лампочку. По ней прошел ток силой 20 мА, а через 2 с лампочка погасла. Какое напряжение было изначально между пластинами конденсатора? Давайте подумаем, что именно произошло? Конденсатор накопил заряд, а как только его включили в цепь, он начал разряжаться и был источником тока. Когда конденсатор разрядился, лампочка погасла, потому что через неё перестал проходить ток. Значит, на разрядку конденсатора ушло 2 секунды. В общем, теоретически, мы всё правильно решили, но на самом деле, эта задача немного упрощённая, потому что в действительности ток бы уменьшался по мере разрядки конденсатора. Но это пока слишком сложные расчёты, мы потом научимся, как их делать.