Откр урок "Электроемкость. Конденсаторы"

Средняя школа №22
Пос . Будукан
Учитель Борисов В.В.
Открытый урок физики в 10 классе
Тема урока: электроемкость,
единицы электроемкости,
конденсаторы.
Цель урока: дать понятие электроемкости проводника и конденсатора, применение
конденсаторов. Соединение конденсаторов.
Ход урока:
I. Повторение и проверка знаний ранее пройденного материала.
1.Програмируемый контроль:
Верные ответы:
Варианты
I
II
1
1
4
2
3
4
3
2
3
4
2
3
5
2
4
Фронтальная беседа с классом:
1. В чем заключается принцип суперпозиции полей?
2. Какая связь между U и Е (напряжением и напряженностью поля)?
3. Какие поверхности называют эквипотенциальными?
4.
К
При движении воздуха через электрофильтр (рис. 5)
частички пыли оказываются в сильном электрическом
поле, существующем между отрицательным электродом
(проволокой) и заземленными металлическими стенками
камеры. Как будут вести себя попавшие в камеру
незаряженные пылинки?
5. На рисунке 6 изображена схема тросового
молниеотвода. Укажите знак заряда на тросе, когда
над ним проходит положительно заряженная грозовая
туча. Будет ли существовать электрическое поле в зоне
защищаемого объекта, когда на тросе индуцируются
электрические заряды? Почему?
6. На рисунке 7 показан опыт с цилиндром Фарадея
(изогнутая в виде цилиндра металлическая сетка).
Почему листочки Л, находящиеся внутри цилиндра,
не расходятся?
7.
В однородном электрическом поле находится
проводник (рис. 9). Отличаются ли потенциалы точек А и В
внутри проводника?
8. Как осуществляется защита проводов высоковольтных линий от молний?
9. Почему взрывоопасные помещения для защиты от молний покрывают
металлической заземленной сеткой?
10. Почему незаряженная бумажная гильза всегда притягивается к телу,
заряженному любым по знаку зарядом?
II. Изучение нового материала.
Оборудование:
1. Электрометр.
2. Две большие пластины на изолирующих ручках
3. Конденсатор переменной емкости.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
План объяснения нового материала
Ввести понятие электроемкости.
Установить на опыте с электрометром и пластинами связь между зарядом и
напряжением между пластинами.
Дать понятие конденсатора, его схематическое обозначение.
Ввести единицу электроемкости – фарад, подчеркнув, что емкость 1Ф очень
велика, и тем самым объяснить, почему на практике часто используют меньшие
единицы измерения.
 S
Вывести формулу плоского конденсатора. С  0
d
Соединение конденсаторов.
Электроемкость.
Выясним важный для практики вопрос: при каком условии можно накопить на
проводниках большой электрический заряд?
При любом способе передачи заряда телам – с помощью трения, электростатической
машины, гальванического элемента и т.д. – первоначально нейтральные тела заряжаются
вследствие того, что некоторая часть заряженных частиц переходит от одного тела к
другому. Обычно этими частицами являются электроны.
При заряжении двух проводников (пр. от электростатической машины), один из них
приобретает заряд +q, а другой – q. Между проводниками появляется электрическое поле
и возникает разность потенциалов (напряжение). С увеличением напряжения поле между
проводниками усиливается.
В сильном электрическом поле диэлектрик (например воздух) может стать
проводящим. Это называют «пробоем диэлектрика»
Пример: свеча зажигания на автомобиле, мотоцикле, бензопиле и т.д.
Чем меньше увеличивается напряжение между проводниками с увеличением их зарядов,
тем больший заряд можно накопить.
Демонстрация опыта с электрометром и пластинами
Описание опыта:
Постановка опыта понятна из рисунка. Передав заряд
пластине (рис. а) заряд, заметили положение листочков в
электроскопе (положение стрелки на электрометре). Корпус
электрометра заземлен. Поднесли к заряженной пластине
другую заземленную незаряженную пластину (рис. б)
увидели,
что
листочки
электроскопа
(стрелочка
электрометра) покажут меньшее значение. Это значит что
напряжение
уменьшилось.
Заряды
на
пластине
перераспределились
так,
что
электрическое
поле
сосредоточилось между пластинами. Чтобы систему довести
до прежнего состояния напряжения надо передать ей
дополнительный электрический заряд.
Провести аналогию по заполнению сосудов жидкостью
Сосуд 1 заполнен жидкостью до некоторого уровня (давление на
дно равно Р1, уровень жидкости равен h1, масса жидкости равна m.
Рядом находится пустой сосуд.
Если сосуды соединили трубкой (сделали их сообщающимися),
то часть жидкости из первого сосуда перетечет во второй, при
этом уровень жидкости понизится (h2<h1) и соответственно
понизится давление (P2 < P1)
Чтобы систему привести к первоначальному состоянию надо
добавить недостающую массу жидкости (Δm). Поставим в
соответствие давлению – напряжение, недостающей массе
добавочный заряд. P  U , m  q
Конденсатор
Для большей электроемкости (накопления зарядов) применяются системы двух
проводников разделенных диэлектриком. Такие системы называются конденсаторами.
Величина накапливаемого заряда зависит от площади поверхности проводников и свойств
диэлектрика разделяющего проводники. Если на одном проводнике появляется заряд +q,
то на втором автоматически –q.
Демонстрация различных видов конденсаторов.
Виды конденсаторов:
 Воздушный
 Бумажный
 Керамический
 Слюдяной
 Электролитический
Назначение конденсаторов:
 Накапливать на короткое время заряд или энергию для быстрого изменения
потенциала.
 В радиотехнике: колебательный контур, выпрямитель
 Фотовспышка
Электрическое поле конденсаторов сосредоточено внутри конденсаторов, q  CU
величина заряда пропорциональна напряжению. Емкость конденсатора равна C 
q
или
U
q
q
. Но E 
. Подставив в формулу (2) получим формулу емкости плоского
Ed
 0 S
 S
конденсатора. C  0 .
d
Единицы емкости конденсаторов:
Электроемкость двух проводников равна единице, если при сообщении им зарядов +1 Кл
и –1Кл между ними возникает разность потенциалов 1В. Эту единицу называют (Фарад)
1Ф=1Кл/В.
1 Фарад очень большая единица измерения. Такой емкостью обладает шар радиусом
9*109м. Для сравнения: радиус Земли приближенно равен 6,4*106м. Поэтому применяют
более мелкие единицы измерения емкости: 1мкФ=1*10-6Ф, 1пФ=1*10-12Ф
С
Демонстрация внутреннего устройства некоторых типов конденсаторов.
Раздаточный материал (различные конденсаторы)
Определить тип конденсатора, его емкость, напряжение на которое рассчитан
конденсатор.(записать данные в тетрадь)
Соединение конденсаторов
Параллельное соединение: U1=U2=U q=q1+q2 q=CU 
Последовательное соединение: U=U1+U2 q1=q2=q U 
C  C1  C2
q
1
1
1

 
C
C C1 C 2
Закрепление нового материала и выходной контроль.
Закрепление в форме устного опроса.
1. Что называют электроемкостью двух проводников?
2. В каких единицах выражается электроемкость?
3. От чего зависит электроемкость?
4. Как изменяется электроемкость при наличии диэлектрика?
5. Какие существуют типы конденсаторов?
6. Какую роль выполняют конденсаторы в технике? Перечислите основные
применения конденсаторов?
Дом. Задание. § 101,102 упр 18(1)
Выходной контроль
1
Ответить на вопросы:
Емкость конденсатора зависит
2
Единица измерения емкости в СИ
3
При последовательном соединении
конденсаторов емкость батареи …
4
При параллельном соединении
конденсаторов емкость батареи …
5
Конденсаторы применяют для …
6
Электроемкость Земли
Правильные ответы:
1
2
А
В
3
Б
Выбрать правильный ответ
А) от свойств диэлектрика, площади
пластин, расстояния между ними.
Б) только от свойств диэлектрика
В) от сопротивления проводника
А) 1 микрофарад
Б) 1 пикофарад или 1 микрофарад
В) 1 фарад
А) увеличивается
Б) уменьшается
В) остается неизменной
А) увеличивается
Б) уменьшается
В) остается неизменной
А) накопления электрического заряда
и быстрого увеличения напряжения
Б) как источник напряжения для
лампочек накаливания
В) вместо аккумуляторов
А) больше 1Ф
Б) меньше 1Ф
В) равна 1Ф
4
А
5
А
6
Б
Краткий конспект изученного на уроке материала.