A feltöltött kondenzátor energiája kondenzátorok alkalmazásának bemutatása. Fizikai bemutatók "kondenzátorok". A tanulók kognitív tevékenységének motiválása

12.08.2022

A legegyszerűbb lapos kondenzátor két azonos párhuzamos lemezből (az úgynevezett lemezekből) áll, amelyek egymástól kis távolságra helyezkednek el, és dielektromos réteggel vannak elválasztva. Az áramforrásból azonos modulusú, de ellentétes előjelű töltések kerülnek a lemezekre. Így potenciálkülönbség keletkezik a lemezek között. A teljes elektromos tér a kondenzátor belsejében koncentrálódik és egyenletes.

A kondenzátor fő jellemzője az elektromos kapacitás (kapacitás), amelyet C betűvel jelölünk. A kapacitás fizikai mennyiség két vezető elektromos töltés felhalmozási képességét jellemzi. Az elektromos kapacitás SI mértékegysége a nagy tudós Michael Faraday nevéhez fűződik, és faradnak is nevezik. Egy farad nagyon nagy érték, ezért a gyakorlatban mikrofaradokat, nF, pF-et használnak.

Két vezető kapacitása a vezető töltésének és a köztük lévő potenciálkülönbség aránya. Az elektromos kapacitás nem függ sem a vezetők töltésétől, sem a köztük lévő potenciálkülönbségtől. A kondenzátor kapacitását a vezetők geometriai méretei, alakja, elhelyezkedése és természetesen a közeg dielektromos állandója határozza meg. Két vezető kapacitása a vezető töltésének és a köztük lévő potenciálkülönbség aránya. Az elektromos kapacitás nem függ sem a vezetők töltésétől, sem a köztük lévő potenciálkülönbségtől. A kondenzátor kapacitását a vezetők geometriai méretei, alakja, elhelyezkedése és természetesen a közeg dielektromos állandója határozza meg.

A kondenzátor feltöltéséhez munkát kell végezni a pozitív és negatív töltések elkülönítésére. Az energiamegmaradás törvénye szerint ez a munka megegyezik a kondenzátor energiájával.A kondenzátor feltöltéséhez munkát kell végezni a pozitív és negatív töltések elkülönítésére. Az energiamegmaradás törvénye szerint ez a munka megegyezik a kondenzátor energiájával

Terjedelem: 1) rádiótechnika és elektrotechnika 1) rádiótechnika és elektrotechnika 2) a fotográfiában, a jól ismert vaku. 2) a fényképészeti technikában a jól ismert vaku. 3) a lézertechnológiában. 3) a lézertechnológiában. 4) a számítógép memória és a kedvenc számítógép elemeiben. Hiszen kondenzátorok vannak a számítógép-billentyűzet számainak és szimbólumainak fedele alatt. 4) a számítógép memória és a kedvenc számítógép elemeiben. Hiszen kondenzátorok vannak a számítógép-billentyűzet számainak és szimbólumainak fedele alatt. 5) a kondenzátort a levegő és a fa páratartalmának mérésére, 5) a kondenzátort levegő és fa nedvességtartalmának mérésére, 6) rövidzárlatvédelmi rendszerben alkalmazták. 6) a rövidzárlatvédelmi rendszerben.

Szakaszok: Fizika

Didaktikai cél

1. Adja meg a magánvezető és egysége elektromos kapacitásának fogalmát! megismerkedni a lapos kondenzátor készülékével és bekötéseik típusaival.

2. Vezesse le a magánvezető, egy golyó, egy lapos kondenzátor, egy sorba és párhuzamosan kapcsolt kondenzátor akkumulátor elektromos kapacitásának és egy töltött kondenzátor energiájának képleteit!

3. Adja meg a kondenzátorok osztályozását a lemezeket elválasztó dielektrikum típusától és az elektromos kapacitás nagyságától függően!

oktatási cél

Egy kondenzátor szikrakisülésének vagy egy kondenzátor izzólámpán keresztüli kisülésének bemutatására használt példával mutassuk meg, hogy az elektromos térnek energiája van, ezért anyagi.

Alapvető ismeretek és készségek

1. Ismerje az elektromos kapacitás fizikai jelentését, magánvezető, golyó, lapos kondenzátor, párhuzamos és sorosan kapcsolt kondenzátorok akkumulátorának elektromos kapacitásának számítási képleteit, és tudja alkalmazni ezeket a feladatok megoldására.

2. Ismerje a feltöltött kondenzátor energiájának kiszámításának képletét, és tudja alkalmazni azt feladatok megoldására.

Az új anyag bemutatásának sorrendje

1. A vezető elektromos kapacitása. Az elektromos kapacitás mértékegységei.

2. A vezető elektromos kapacitásának függése a méretétől, alakjától és a környező testektől.

3. Fémgolyó (gömb) elektromos kapacitása.

4. Kondenzátorok. Eszközük, rendeltetésük, töltés és kisütés, a dielektrikum szerepe. A kondenzátorok osztályozása.

5. Kondenzátorok soros csatlakoztatása akkumulátorban.

6. Kondenzátorok párhuzamos csatlakoztatása akkumulátorban.

7. Töltött kondenzátor energiája. Az elektromos tér térfogati energiasűrűsége.

Felszerelés

Két elektrométer, négy fémgömb (két átmérő), egy elektroforos gép, két szigetelőállvány, leszerelhető lapos kondenzátor bemutató, változó kapacitású bemutató, kondenzátorkészlet (kerámia, papír, csillám, elektrolit), zseblámpa, elektromos lámpa 3,5 V és 0,28 A feszültségnél, DC forrás vagy váltakozó áramú egyenirányító, csatlakozó vezetékek. Tüntetések

Egy magányos vezető potenciáljának függése a jelentett töltés nagyságától; a magányos vezető potenciáljának függősége a méretétől, amikor ugyanazokat a töltéseket közöljük; a vezetőpotenciál függése más vezetők jelenlététől; a lapos kondenzátor elektromos kapacitásának függése a lemez területétől, a lemezek távolságától és a lemezeket elválasztó dielektrikumtól; a kondenzátor kisütése izzólámpán vagy vakun keresztül; különféle típusú kondenzátorok eszköze.

Motiváció kognitív tevékenység hallgatók

Manapság valamennyi diák ismeri a kondenzátorokat. A kondenzátorokat széles körben használják rádiókban, televíziókban, magnókban és számos elektronikus eszközben. A kondenzátorokat elektromos töltések és elektromos energia tárolására használják. A kondenzátor elektromos töltések felhalmozására és tárolására vonatkozó tulajdonságát a technológiában használják nagy erősségű, rövid távú áramimpulzusok előállítására. A kondenzátor használatának egyik példája a fotózásban használt elektronikus vaku. Ebben az esetben a kondenzátort egy speciális lámpán keresztül kisütik.

Tanterv

A tanulók tudásának, készségeinek, képességeinek ellenőrzése

1. Tájékoztassa a tanulókat az utolsó órán végzett fizikai diktálás eredményeiről; hogy elemezze a tipikus és baklövést.

2. Szóban kérdezzen ki négy tanulót a következő feladatokról:

Első feladat:

1) Ismertesse az elektrosztatikus indukció fizikai természetét! Miért nulla a feszültség egy vezető belsejében az elektromos térben?

2) Írja fel a homogén elektromos tér erőssége és potenciálkülönbsége függésének képletét!

3) Mennyivel fog megváltozni a gázmolekulák kaotikus mozgásának átlagos kinetikai energiája, ha hőmérséklete 100 K-el emelkedik? Válasz: ∆E k \u003d 2,07 * 10 -21 J.

Második feladat:

1) Ismertesse a nem poláris dielektrikumok polarizációjának fizikai természetét! Miért kisebb az elektromos térbe helyezett dielektrikumon belüli szilárdság, mint a külső tér erőssége?

2) Írja fel egy töltött sík elektromos térerősségének képletét!

3) Határozza meg 3,2 kg oxigén hőenergiáját 127°C hőmérsékleten! Válasz. ∆U=831 kJ.

Harmadik feladat:

1) Ismertesse a poláris dielektrikumok polarizációjának fizikai természetét! Miért vonzódik a töltetlen papírhüvely (dielektrikum) a töltött testhez?

2) Írja fel a töltött golyó elektromos terejének potenciáljának képletét! 31 Mennyire változik meg 1,2 kg szén belső energiája, ha a hőmérséklet 40°C-kal csökken? Válasz. ∆U=49,86 kJ.

Negyedik feladat:

1) Melyik dielektrikumban nem függ a polarizáció a hőmérséklettől, és melyikben? Miért?

2) Miért helyezkedik el egyensúlyi állapotban a villamosított vezető teljes többlettöltése a felületén?

3) Határozza meg 2 kg oxigén nyomását egy 0,4 m 3 űrtartalmú hengerben 27°C hőmérsékleten! Válasz,

p ≈ 0,39 MPa.

3. Ellenőrizze a házi feladatot. További kérdések a válaszadókhoz:

T. No. 958. Ebonit rudat súrlással villamosítunk. Először csak érintse meg az elektroszkóp labdát, majd húzza át rajta a pálcát. Az elektroszkóp mindkét esetben ugyanúgy volt feltöltve? (A második esetben az elektroszkóp jobban töltődik, mivel a töltés nem egy, hanem több pontról távolodik el a pálca felületén.)

Vol. No. 974. Mekkora a térerőssége egy egyenletes töltésű, kör alakú huzalgyűrű középpontjában? Egy egyenletes töltésű gömbfelület közepén? (Mindkét esetben az intenzitás 0.)

T. No. 986. Az elektroszkóp ritkításához elegendő ujjal megérinteni. Kisül-e az elektroszkóp, ha a közelében a földtől elszigetelt töltött test van (nem, mert a test által indukált ellenkező előjelű töltés az elektroszkópon marad?)

T. No. 987. Ha egy tűt hegyes töltött „szultánhoz” visznek, akkor a szultán levelei fokozatosan folyni kezdenek. Miért? (A tűn ellentétes előjelű töltés található (azonos név a kézen a földbe kerül), ami semlegesíti a levelek töltését.)

Hogyan értelmezhető a Coulomb-törvény?

Hogyan értelmezhető a töltés megmaradásának törvénye?

Melyik mezőt nevezzük elektromos térnek?

Frontális felmérés

1. Mit nevezünk a töltés nagyságának?

(Az azonos előjelű elektromos töltések többletét bármely testben a töltés nagyságának vagy az elektromosság mennyiségének nevezzük.)

2. Hogyan értelmezhető a töltés megmaradásának törvénye?

(Az elektromos töltések nem keletkeznek és nem tűnnek el, hanem csak újraoszlanak az ebben vagy abban a jelenségben részt vevő testek között.)

3. Melyek a villamosítás típusai?

4. Miért gyulladhat meg, ha az egyik tartályból a másikba tölti a benzint, ha nem tesznek különleges óvintézkedéseket?

(Amikor a benzin kifolyik a csőből, az annyira felvillanyozódik, hogy elektromos szikra keletkezik, amely meggyújtja.)

5. Olvassa el a Coulomb-törvényt?

6. Miért készülnek üreges vezetők az elektrosztatikus kísérletekhez?

(Mivel a statikus töltések csak a vezető külső felületén találhatók.)

7. Mit nevezünk a közeg dielektromos állandójának? (A töltések közötti kölcsönhatási erő környezettől való függését jellemző értéket e s-nek nevezzük.)

8. Miért nincs éles vége az elektrosztatikus kísérletekhez használt eszközöknek, hanem lekerekített felületűek?

(A vezetők éles végein a töltések sűrűsége olyan nagy, hogy azok nem maradnak a vezetőn, és nem „lefolynak” onnan.)

9. Melyik mezőt nevezzük elektromos térnek?

(Azt a mezőt, amely az egyik rögzített elektromos töltés hatását egy másik rögzített töltésre továbbítja a Coulomb-törvény szerint, elektromos térnek nevezzük.)

10. Mit nevezünk feszültségvonalnak?

(Ez egy olyan egyenes, amely minden pontjához érinti a térerősségvektorokat.)

11. Az erővonalak tulajdonságai?

12. Melyik mezőt nevezzük homogénnek?

13. Hogyan határozható meg a töltés előjele az elektroszkópon ebonit rúddal és kendővel?

(Az elektroszkóp töltésének előjele akkor lesz negatív, ha egy villamosított, ebonit rúd érintésétől a levelek nagyobb szögben szétszóródnak.)

14. Hogyan változik a kölcsönhatás ereje két ponttöltés között, ha mindegyik töltés értékét négyszeresére növeljük, és a töltések közötti távolságot felére csökkentjük?

(64-szeresére növelve.)

15. Mit nevezünk egy adott pont térpotenciáljának? (Az elektromos tér adott pontban jellemző energiajellemzőjét a mező adott pontban lévő potenciáljának nevezzük.)

16. Képlet φ, E?

Elemezze a tanulók válaszait, kommentálja és mondjon osztályzatokat.

Szeretné fejleszteni számítógépes ismereteit?

A Google szolgáltatásai lehetővé teszik egy online felmérés elkészítését különböző típusú válaszlehetőségekkel, és automatikusan létrehoz egy pivot táblát az összes válaszadó válaszaival. A felmérési űrlapok beágyazhatók a webhely oldalaiba, de nem szükséges, hogy saját webhelye legyen egy ilyen felmérés elvégzéséhez. Az ilyen felmérések hatóköre széles, a pedagógusok az iskolai szülők vagy tanulók körében végezhetnek felmérést a felmérés oldalára mutató link elküldésével: email ben történő közzétételével a közösségi hálózatokon vagy az iskola honlapján. A kérdőív lehet névtelen vagy csak jogosult felhasználóktól. Fontolja meg saját online felmérés létrehozását a Google szolgáltatásaiban.

Olvasson új cikkeket

A "Digitális Oktatási Környezet" nemzeti projekt az orosz régiókba érkezik: felszerelést szállítanak az iskoláknak, javítják az internet-hozzáférést. De ne feledkezzünk meg a tartalomról sem: mit kezd a tanár az új, de üres számítógépekkel? A digitális tanterem nem csak a számítógép és az internet, a digitális környezet fontos eleme az iskolai rendszerezést lehetővé tevő eszközök és szolgáltatások. oktatási folyamat elektronikus oktatási források felhasználásával.

1 lehetőség

Két vezető kapacitását nevezzük...
A dielektrikumok polarizációját ún.
Az elektromos kapacitás mértékegysége a...

2. lehetőség

Az egyenlő potenciálú felületeket...
Az elektrosztatikus mező potenciálját ...
Az elektromos térerősség mértékegységét ...

2. dia

Fizikai diktálás.

1 lehetőség

Két vezető elektromos kapacitása az egyik vezető töltésének és a szomszédos vezető közötti potenciálkülönbség aránya.

A dielektrikumok polarizációját a pozitív és negatív kötött töltések ellentétes irányú eltolódásának nevezzük.

Az elektromos kapacitás mértékegységét faradban (F) fejezzük ki.

2. lehetőség

Az egyenlő potenciálú felületeket ekvipotenciálisnak nevezzük.

Az elektrosztatikus tér potenciálja az arány helyzeti energia töltés a terepen ehhez a töltéshez.

Az elektromos térerősség mértékegysége volt per méter (V / m) vagy newton per függő (N / C).

3. dia

3.04.07

4. dia

Az óra céljai:

Tanuld meg meghatározni a töltött kondenzátor energiáját.
Fejleszti a fizikai törvények alkalmazásának képességét a problémák megoldásában.
Ismerje meg a kondenzátor gyakorlati jelentőségét.

5. dia

Kondenzátorok.

Egy kondenzátor két, dielektromos réteggel elválasztott vezetőből áll, amelyek vastagsága a vezetők méreteihez képest kicsi.

A lapos kondenzátor kapacitását a következő képlet határozza meg:

6. dia