КОНДЕНСАТОРЫ-урок

Тема урока: КОНДЕНСАТОРЫ.
Электроёмкость конденсатора.
Энергия электрического поля
заряженного конденсатора.
Применение конденсаторов в
технике.
Преподаватель физики Салионова Г.Г.
ГБОУ ПЛ №24
г. Краснодар
Конденсатор – это устройство, состоящее из двух
проводников, разделённых диэлектриком, толщина
которого мала по сравнению с размерами проводников.
Простейший плоский конденсатор состоит из двух
одинаковых параллельных пластин, находящихся
на малом расстоянии друг от друга.
Диэлектриком в данном случае является воздух.
Проводник - это вещество проводящее
электрический ток.
Диэлектрик – вещество не проводящее
электрический ток (воздух, бумага, кварц)
Различные виды конденсаторов
В зависимости от вида диэлектрика конденсаторы
бывают бумажные, кварцевые, керамические,
слюдяные и т.д.
Бумажный конденсатор представляет собой две
полоски алюминиевой фольги, разделённые
вощёной или промасленной бумагой и помещённые
в алюминиевый корпус
Проводники конденсатора
называются обкладками
• Одна обкладка заряжается положительно, а
другая – отрицательно, но зарядом
конденсатора принято считать абсолютное
значение заряда одной из обкладок.
• Для зарядки конденсатора нужно
присоединить его обкладки к полюсам
источника напряжения или одну обкладку соединить с
полюсом батареи, другой полюс которой заземлён, а вторую
заземлить. Тогда на заземлённой обкладке останется заряд
равный по модулю заряду другой обкладки.
Основное свойство конденсатора
• Конденсатор обладает способностью
накапливать электрические заряды (энергию), а
при разрядке его через цепь малого
сопротивления отдаёт её почти мгновенно.
• Это свойство конденсатора широко применяется
в технике.
• Энергия конденсатора не сохраняется долго из-за
постоянной утечки заряда, поэтому они не могут
заменить аккумуляторы в качестве источника
электроэнергии.
Основная характеристика конденсатора
• Основной характеристикой конденсатора
является электроёмкость
• Электроёмкостью конденсатора называется
физическая величина, равная отношению заряда
конденсатора к разности потенциалов
(напряжению) между его обкладками.
•
С=q/U ,
Где С - электроёмкость (Фарад – Ф),
q-электрический заряд (Кулон-Кл)
U – напряжение между обкладками (Вольт – В).
Единицы электроёмкости
Единицей электроёмкости является фарад (Ф).
Электроёмкость конденсатора равна 1 фараду если
при сообщении ему заряда 1Кл, между его
обкладками возникает разность потенциалов 1 В.
1Ф = 1Кл/В
Конденсаторы постоянной ёмкости
• Электроёмкость плоского
конденсатора зависит от
расстояния между обкладками
d, площади перекрывания
обкладок S и электрических
свойств диэлектрика. С = ɛɛ0S/d
• Ɛ, ɛ0 – электрические постоянные
• У конденсаторов постоянной ёмкости
параметры d и S не меняются.
Схематичное изображение конденсатора
постоянной ёмкости
Конденсаторы переменной ёмкости
• Изменяя площадь
перекрывания обкладок,
можно изменять ёмкость
конденсатора.
Схематичное
изображение
конденсатора
переменной ёмкости
Когда конденсатор заряжен, между его
обкладками существует электрическое поле
• Энергия электрического поля конденсатора
определяется формулой
Wс = CU2/2
Wс – энергия эл.поля конденсатора (Дж джоуль)
С - электроёмкость конденсатора (Ф - фарад)
U – напряжение между обкладками (В - вольт)
Соединение конденсаторов
Последовательное соединение
С1 С2 С3
1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3
С – общая электроёмкость соединения
Параллельное соединение
С1
С = С1 + С2 + С3
С2
С3
Применение конденсаторов
Конденсаторы широко применяются в
радиотехнике: в радиоприёмниках, в
телевизорах, в магнитофонах, в
автомобилях, в лампах – вспышках
фотоаппаратов ит.д.
Проверь себя!
Электроёмкость плоского конденсатора
Допишите недостающую букву.
Поясните формулу.
С = ɛ ɛ0 ? /d
ɛ - диэлектрическая проницаемость диэлектрика
ɛ0 - электрическая постоянная, ɛ0 = 1/4πk,
k = 9 × 109 Нм2/Кл2
Преобразуйте формулу, выразите d.
Допишите недостающую букву, поясните
формулу.
С = ? /U
В каких единицах в СИ измеряются эти
физические величины?
Преобразуйте формулу, выразите U.
Допишите недостающую букву, поясните
формулу.
Wс = ?
2
U /2
В каких единицах в СИ измеряются эти
физические величины?
Преобразуйте формулу, выразите U.
Как изменится энергия электрического поля
конденсатора, если напряжение между
обкладками станет в 2 раза больше ?
Установите связь между формулами: из
одной формулы получите другую.
Wс
2
=CU /2
Wс = qU/2
Поясните каждую букву
Установите соответствие между физической
величиной и её буквенным обозначением
•
•
•
•
•
•
•
•
Напряжение Электроёмкость Заряд Энергия Диэлектрическая проницаемость Площадь Расстояние между обкладками Электрическая постоянная -
W
q
C
S
d
ɛ0
ɛ
U
Установите соответствие между буквенным
обозначением физической величины и
единицами измерения в СИ
•
•
•
•
•
•
•
•
W
q
C
S
d
Ɛ0
ɛ
U
-
В
м2
Дж
Кл
м
Ф
Вычислите значение Ɛ0
ɛ0 = 1/4πk,
×
9
2
2
k = 9 10 Нм /Кл
π = 3,14
• Ответ:
Ɛ0 = 8, 9 ×
-12
2
2
10 Кл /Нм
Расстояние между пластинами
квадратного плоского конденсатора
со стороной 10см равно 1мм. Какова
разность потенциалов между
пластинами, если заряд
конденсатора 1нКл.
•
•
•
•
•
Дано: СИ
d=1мм=1·10-3м
a=в=10см=0,1м
q=1нКл=1·10-9Кл
U-?
U=
Задача 1 для
самостоятельного решения
 Какова ёмкость конденсатора, если при зарядке до
напряжения 1,4 кВ он получает заряд 28 нКл ?
Задача 2.
Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью 200 см2
каждая, расположенных на расстоянии 2мм друг от друга. Между
пластинами находится слой слюды. Какой наибольший заряд можно
сообщить конденсатору, если допустимое напряжение 3 кВ ?
Ɛ слюды= 6
Дано:
CИ
S = 200см2
200×10-4м2
d= 2мм
2×10-3м
U = 3 кВ
3×103В
Ɛ слюды=6
------------------q= ?
Решение
Проверь себя
№
Вопрос, задание
А
Б
В
Увеличится
в 2 раза
Уменьшится
в 2 раза
Не изменится
U/2
U
1.
Если расстояние между обкладками плоского воздушного
конденсатора увеличить в 2 раза, то его электроёмкость
2.
Если расстояние между обкладками плоского воздушного
конденсатора увеличить в 2 раза, то разность потенциалов
между обкладками станет равной
3.
Конденсатор имеет электроёмкость С = 5пФ. Каков заряд
конденсатора, если разность потенциалов между обкладками
1000В?
5*1015
5*10-15
5*10-9
4.
Как изменится энергия электрического поля конденсатора, если
напряжение между обкладками увеличить в 2 раза ?
Увеличится
в 2 раза
Увеличится
в 4 раза
Уменьшится в
2 раза
5.
Как изменится энергия электрического поля конденсатора, если
электроёмкость конденсатора увеличить в 2 раза ?
Увеличится
в 2 раза
Увеличится
в 4 раза
Уменьшится в
2 раза
6.
Как изменится электроёмкость плоского воздушного
конденсатора, если между обкладками залить диэлектрик с
диэлектрической проницаемостью ɛ ?
Уменьшится в
ɛ раз
Не
изменится
Увеличится в
ɛ раз
2U
Проверь себя
Варианты правильных ответов
1–Б
2–А
3–В
4–Б
5–А
6-В
Спасибо за активное участие!
Урок окончен обучение продолжается !