Урок по физике в 10 классе «Конденсаторы. Электроёмкость конденсатора. Применение конденсаторов»

Урок по физике в 10 классе по теме

«Конденсаторы. Электроемкость конденсатора. Применение конденсаторов»

Цель урока:создание условий дляформированияи усвоенияпонятий «электроёмкость», «конденсатор», «электроемкость плоского конденсатора»

Задачи:

образовательные:

• формирование представлений об электроемкости, значимости конденсаторов для различных сфер деятельности человека;

• изучение зависимости ёмкости плоского конденсатора от его геометрических размеров, диэлектрической проницаемости среды;

• формирование практических умений по использованию формул для расчета электроемкости конденсатора;

• показать практическую значимость изучаемого материала;

• развивающие:

• развитие познавательных интересов, творческого и логического мышления;

• развитие экспериментальных умений;

• формирование умений по решению физических задач;

• формирование умений логически рассуждать, кратко и четко излагать свои мысли;

• воспитательные:

• формировать интерес к изучению электростатических явлений и их применению;

• содействовать формированию научного мировоззрения;

• содействовать правильному выбору профессии;

• продолжить формирование навыков культуры речи, мышления, коммуникативных навыков учащихся.

План урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний.

3. Подготовка и освоение нового материала. 4.Закрепление материала.

5.Подведение итогов урока. Рефлексия.

6. Домашнее задание

Ход урока

1. Этап начальной организации урока.

Задача: подготовить учащихся к работе на уроке.

Содержание: взаимное приветствие учителя и учащихся, определить отсутствующих, проверить готовность учащихся к уроку, организовать внимание учащихся, проверить готовность оборудования.

2. Актуализация опорных знаний.

Задача: вспомнить изученный ранее материал.

Содержание:

Сегодня на уроке мы более детально рассмотрим явление перераспределения заряда - электризацию.

3. Подготовка и освоение нового материала

Задача: формирование понятий «электроемкость», «конденсатор», «плоский конденсатор»

Содержание:

Проведем мысленный эксперимент.

Возьмем две разные по размеру изолированные от земли стеклянные банки и подключим их к электроскопам.

К каждой из банок поднесем одинаковый заряженный шар на изолированной ручке. Стрелки обоих электроскопов разойдутся, это значит, что в результате взаимодействия с заряженным телом банки приобрели некий заряд, Однако оказывается, что электроскоп большей банки показал меньшее отклонение.

q₁=q₂, ₁₂

Мы видим, что большая банка одним и тем же зарядом зарядилась до меньшего потенциала. Данный опыт доказывает, что различные тела электризуются одним и тем же зарядом по-разному.

Сегодня мы познакомимся с величиной, которая показывает способность тела накапливать электрический заряд.

Во многих электротехнических и радиотехнических приборах используют устройства, которые, несмотря на свои малые размеры, способны накапливать разноименные электрические заряды и запасать связанную с ними электрическую энергию

Конденсатор – набор проводников, служащий для накопления электрического заряда.

Простейший конденсатор – это система , состоящая из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого много меньше размеров проводников.

Проводники, образующие конденсатор, называют его обкладками.

В качестве обкладок часто используют очень тонкие металлические пластины, а в качестве диэлектрика — бумагу, пропитанную соответствующим составом, или воздух (рис. 120)

Зарядка конденсатора - процесс накапливания зарядов на обкладках.

Р азрядка конденсатора – процесс нейтраизации зарядов при соединении обкладок конденсатора проводником

Условное обозначение конденсатора на электрической схеме

Величина, которая количественно характеризует способность конденсатора накапливать электрические заряды, называется электрическая емкость С (электроемкость).

Аналогия – сосуды и одинаковый объем воды в широкий или узкий сосуд и потенциал

Электроемкость (емкость)– физическая скалярная величина, равная отношению заряда одного из проводников к напряжению (разности потенциалов ) между ними.

Или

Электроемкость (емкость)– физическая скалярная величина, равная отношению заряда конденсатора к напряжению между его обкладками.

, где q- заряд на обкладках конденсатора, U – напряжение между его обкладками.

Емкость двух проводников равна 1 Ф, если при сообщении им зарядов в 1 Кл и -1 Кл между ними возникает напряжение 1 В.

1 Ф — очень большая электроёмкость. Электроёмкостью С = 1 Ф обладал бы находящийся в вакууме уединённый шар радиусом R = 9 · 10⁹ м (для сравнения: радиус земного шара R_З = 6,4 · 10⁶ м). Поэтому на практике применяют дольные единицы: микрофарад (1мкФ = 1 · 10^–6 Ф), нанофарад (1 нФ = 1 · 10^–9 Ф) и пикофарад (1 пФ = 1 · 10^–12 Ф).

Например, электроёмкость такого огромного проводника, как земной шар, равна С = 0,71 мФ, а электроёмкость человеческого тела примерно С = 50 пФ.

Емкость конденсатора – не постоянная величина, она зависит от конструкторских особенностей самого конденсатора.

Конденсаторы классифицируются по нескольким признакам: по форме обкладок, по типу диэлектрика и по назначению.

В основном конденсаторы бывают трех форм: плоские, сферические и цилиндрические.

Также конденсаторы разделяют по типу диэлектрика на керамические, бумажные и электролитические конденсаторы.

Кроме этого, конденсаторы классифицируются по назначению.

К онденсатор постоянной емкости – это свернутая в рулон упомянутая выше трехслойная лента (две ленты проводника и лента диэлектрика между ними).

Конденсаторы переменной емкости – приборы, используемые в радиотехнике, позволяющие регулировать параметры, от которых зависит емкость – ширина пластин и расстояние между ними. Конденсаторы с переменной емкостью широко используются в радиотехнике. Например, изменяя емкость конденсатора, можно настраивать радиоприемник на нужную частоту (или, как мы говорим, на нужную волну).

Батарея конденсаторов – это несколько конденсаторов, связанных определенным видом соединения ( последовательным, параллельным или смешанным). 

Электроемкость зависит от формы проводника! Поэтому для каждого вида существует своя формула расчета электроемкости.

На сегодняшнем уроке мы рассмотрим плоский конденсатор (рис.122).

П лоский конденсатор состоит из двух параллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга.

Поле внутри такого конденсатора будет однородным. Для того чтобы зарядить конденсатор, достаточно подключить его к полюсам источника тока. Накопив заряд, конденсатор может сам являться источником тока некоторое время. Но, надо сказать, что конденсатор разряжается очень быстро. Электроемкость плоского конденсатора характеризуется площадью пластин и расстоянием между этими пластинами:

Очевидно, что чем больше площадь пластин, тем больший заряд можно на них накопить. Тем не менее, чем больше расстояние между пластинами, тем выше напряжение между ними:

П оскольку электроемкость обратно пропорциональна напряжению, мы можем заключить, что чем больше расстояние между пластинами, тем меньше электроемкость плоского конденсатора:

К онечно же, электроемкость зависит и от диэлектрика, который используется в конденсаторе, поэтому в формуле мы видим диэлектрическую проницаемость. Также, в формуле есть коэффициент пропорциональности, который называется электрической постоянной.

Таким образом, мы выяснили, чтоэлектроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними, а также зависит от диэлектрика, находящегося между обкладками конденсатора.

О бобщив эти выводы, мы получим формулу для расчета электроемксоти плоского конденсатора

Интересно знать

Р ис. 124

Зависимость электроёмкости конденсатора от расстояния между его обкладками используют в схемах кодирования клавиатуры персонального компьютера. Под каждой клавишей находится конденсатор, электроёмкость которого изменяется при нажатии на клавишу. Микросхема, подключённая к каждой клавише, при изменении электроёмкости выдаёт кодированный сигнал, соответствующий данной букве (рис. 12

Применение конденсаторов.(Сообщение учащихся)

В современной технике конденсаторы находят себе исключительно широкое и разностороннее применение, прежде всего в областях электроники. Здесь можно отметить их применение для следующих основных целей:

1. накапливать за короткое время заряд или энергию для быстрого изменения потенциала

2. не пропускать постоянный ток

3.В радиотехнической и телевизионной аппаратуре – для создания колебательных контуров, их настройки, блокировки, разделения цепей с различной частотой, в фильтрах выпрямителей и т.д.

4.В радиолокационной технике – для получения импульсов большей мощности, формирования импульсов и т.д.

5. В телефонии и телеграфии – для разделения цепей переменного и постоянного токов, разделения токов различной частоты, искрогашения в контактах, симметрирования кабельных линий и т.д.

4.Закрепление материала.

1. Для чего предназначен конденсатор?

2. Что представляет собой простейший конденсатор? Как он обозначается на схемах?

3. Что понимают под зарядом конденсатора?

4. От чего и как зависит емкость конденсатора?

5. По какой формуле определяется энергия заряженного конденсатора?

6. Расскажите об устройстве. и действии конденсатора переменной емкости. Где он нашел наиболее широкое приме-нение?

Пример 3. Когда конденсатор с постоянной электроёмкостью зарядили от источника тока, напряжение между пластинами конденсатора составило 300 В. После этого, к конденсатору подключили лампочку, которая прогорела ровно 1,5 с, а потом погасла. Предполагая, что в течение этих полутора секунд, по лампочке проходил постоянный ток в 20 мА, определите электроёмкость данного конденсатора.

1. Для чего предназначен конденсатор?

2. Что представляет собой простейший конденсатор? Как он обозначается на схемах?

3. Что понимают под зарядом конденсатора?

4. От чего и как зависит емкость конденсатора?

5. По какой формуле определяется энергия заряженного конденсатора?

6. Расскажите об устройстве. и действии конденсатора переменной емкости. Где он нашел наиболее широкое приме-нение?

5.Подведение итогов урока. Рефлексия.

Учитель: Что нового узнали сегодня на уроке?

Ученик: Узнали, что такое электроёмкость и от чего она зависит; что такое конденсатор, какие бывают конденсаторы; где применяются конденсаторы; научились решать задачи на расчёт электроёмкости плоского конденсатора.

Учитель: все задачи урока мы выполнили? Да.

рефлексия:

 О чем вы сможете рассказать своим знакомым после этого урока?

 Знания, которые вы получили во время этого урока понадобятся ли вам в вашей жизни.

6.Домашнеее задание. п.103-104, N 1.2 стр.345

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/568839-urok-po-fizike-v-10-klasse-kondensatoryjelekt