Конденсаторы. Энергия электростатического поля.

Электроёмкость
Конденсатор
Энергия конденсатора
Цели урока:
Сформировать понятия электрической
ёмкости, единицы ёмкости;
 Вычислить энергию конденсатора;
 Рассмотреть различные соединения
конденсаторов

1.
Вещества
1. Проводники
проводящие электрический ток, -…?
2.
Существует
2. Нет
ли электрическое поле внутри
проводника?
3. В Вольтах
3.
В4.чем
измеряется
разность потенциалов?
Свободные
электроны
4.
Металлы
проводят электрический ток, потому
5. Эквипотенциальные
что внутри них есть….
5.
Как называются поверхности равного
потенциала?
+q
+q
Заряд поступил одинаковый, а
потенциал разный
Накопление электрического заряда
происходит по - разному
Существует величина, которая
характеризует способность проводника
накапливать электрические заряды.
Электроёмкость
Электроемкость-это физическая величина,
характеризующая способность проводника
накапливать электрический заряд.
q=C,
C
q

;
Обозначение на электрических
схемах
конденсатор постоянной ёмкости
конденсатор переменной ёмкости
q
C U
q
C ;
U
1Êóëîí
1Ôàðàä 
;
1Âîëüò
1Êë
1Ô 
;
1Â
C
 0 S
d
 - диэлектрическая проницаемость среды
0 - электрическая постоянная
S – площадь обкладки
d – расстояние между пластинами
Способы соединения
Параллельный
q  q1  q2
U  U1  U 2
Cîá  C1  C2
Последовательный
U  U1  U 2
q  q1  q2
1
1
1
 
Cîá Ñ1 Ñ2
Энергия конденсатора
(энергия электростатического поля)
2
2
E
q
CU
qU
W q d 


2
2C
2
2
Применение
Задача 1
Определите толщину диэлектрика
конденсатора, электроёмкость которого 1400
пФ, площадь покрывающих друг друга пластин
14 см2, если диэлектрик – слюда.
Дано:
С=1400 пФ=1400·10-12Ф=1,4·10-9Ф;
S=14 см2 = 14·10-4 м2;
ε=6;
ε0=8,85·10-12 Ф/м
d-?
0 S
Решение:
0 S
Ô  ì 2

Ñ
d 
;d  
ì 
d
Ñ
 ì Ô

8,85 1012  6 14 104
5
d

5
,
3

10
м
9
1,4 10
Ответ : d  5,3 102 мм  0,053мм
Задача 2
Определить электроемкость Земли,
принимая ее за шар радиусом R=6400 км.
Дано:
R=6400км
С=?
Решение:
q
ø  k
Rø
q  Rø R
q
Ñø 



k q
k
C çåìëè
Ответ: С=700мкФ
6400 103 ì

 700 ìêÔ
2
9 Í ì
9 10
Êë 2
Задача 3
Пространство между обкладками плоского
конденсатора
заполнено
двумя
слоями
диэлектрика с проницаемостями ε1 и ε2
толщиной d1 и d2 соответственно. Какова
емкость такого конденсатора, если площадь
пластин равна S.
Дано:
d1;
d2;
1 ;
2 ;
S
С=?
Решение:
1 0 S  2 0 S

1
1
1


Ñ Ñ1 Ñ2
Ответ:
C
 0S
Ñ1  Ñ2
d1
d2
Ñ


Ñ1  Ñ2  1 0 S   2 0 S d1  d 2
1  2
d1
d2
 0S
d1
1

d2
2
Задача 4
Определить электроёмкость батареи
конденсаторов, если C1=0,1мкФ, С2=0,4мкФ
и С3=0,52 мкФ
Дано:
С1 = 0,1 мкФ = 10-5 Ф;
C2 = 0,4 мкФ = 0,4·10-6 Ф;
С3 = 0,52 мкФ = 0,52·10-6 Ф.
Собщ - ?
Решение:
1
1 1 Ñ2  Ñ1
  
Ñ12 Ñ1 Ñ2 Ñ1  Ñ2
Ñ1  Ñ2
Ñ12 
Ñ1  Ñ2
Ñîáù
Ñîáù
Ñ1  Ñ2
 Ñ12  Ñ3 
 Ñ3
Ñ1  Ñ2
0,1106  0,4 106
6
6


0
,
52

10

0
,
6

10
Ô
6
0,5 10
Ответ : Собщ  0,6 мкФ
Итоги
Что называют ёмкостью двух проводников?
 Назовите единицы ёмкости.
 Как зависит электроёмкость плоского
конденсатора от его геометрических
размеров?
