Energia naładowanego kondensatora Zastosowanie prezentacji kondensatorów. Prezentacje fizyczne "kondensatory". Motywacja aktywności poznawczej uczniów

12.08.2022

Najprostszy kondensator płaski składa się z dwóch identycznych równoległych płytek (zwanych płytkami) umieszczonych w niewielkiej odległości od siebie i oddzielonych warstwą dielektryczną. Ze źródła zasilania na płytki nakładane są ładunki o tym samym module, ale o przeciwnym znaku. W ten sposób między płytami powstaje różnica potencjałów. Całe pole elektryczne jest skoncentrowane wewnątrz kondensatora i jest jednorodne.

Główną cechą kondensatora jest pojemność elektryczna (pojemność), która jest oznaczona literą C. Pojemność jest wielkością fizyczną charakteryzującą zdolność dwóch przewodników do gromadzenia ładunku elektrycznego. Jednostka SI pojemności elektrycznej nosi imię wielkiego naukowca Michaela Faradaya i jest nazywana faradem. Jeden farad to bardzo duża wartość, dlatego w praktyce stosuje się mikrofarady, nF, pF.

Pojemność dwóch przewodników to stosunek ładunku przewodnika do różnicy potencjałów między nimi. Pojemność elektryczna nie zależy ani od ładunku przekazywanego przewodom, ani od różnicy potencjałów między nimi. Pojemność kondensatora zależy od wymiarów geometrycznych przewodników, kształtu, położenia i oczywiście stałej dielektrycznej ośrodka. Pojemność dwóch przewodników to stosunek ładunku przewodnika do różnicy potencjałów między nimi. Pojemność elektryczna nie zależy ani od ładunku przekazywanego przewodom, ani od różnicy potencjałów między nimi. Pojemność kondensatora zależy od wymiarów geometrycznych przewodników, kształtu, położenia i oczywiście stałej dielektrycznej ośrodka.

Aby naładować kondensator, należy wykonać pracę, aby oddzielić ładunki dodatnie i ujemne. Zgodnie z prawem zachowania energii praca ta jest równa energii kondensatora.Aby naładować kondensator, należy wykonać pracę, aby oddzielić ładunki dodatnie i ujemne. Zgodnie z prawem zachowania energii praca ta jest równa energii kondensatora

Zakres: 1) radiotechnika i elektrotechnika 1) radiotechnika i elektrotechnika 2) w fotografii znany błysk. 2) w technice fotograficznej znana lampa błyskowa. 3) w technologii laserowej. 3) w technologii laserowej. 4) w elementach pamięci komputera i ulubionego komputera. W końcu pod osłonami cyfr i symboli klawiatury komputera znajdują się kondensatory. 4) w elementach pamięci komputera i ulubionego komputera. W końcu pod osłonami cyfr i symboli klawiatury komputera znajdują się kondensatory. 5) kondensator znalazł zastosowanie w pomiarze wilgotności powietrza i drewna, 5) kondensator znalazł zastosowanie w pomiarze wilgotności powietrza i drewna, 6) w układzie przeciwzwarciowym. 6) w układzie przeciwzwarciowym.

Sekcje: Fizyka

Cel dydaktyczny

1. Podaj pojęcie pojemności elektrycznej pojedynczego przewodnika i jego jednostki; zapoznać się z urządzeniem płaskiego kondensatora i rodzajami ich połączeń.

2. Wyprowadź wzory na pojemność elektryczną pojedynczego przewodnika, kulki, płaskiego kondensatora, baterii kondensatorów połączonych szeregowo i równolegle oraz energii naładowanego kondensatora.

3. Podaj klasyfikację kondensatorów w zależności od rodzaju dielektryka oddzielającego płytki i wielkości pojemności elektrycznej.

cel edukacyjny

Na przykładzie zademonstrowania wyładowania iskrowego kondensatora lub wyładowania kondensatora przez żarówkę pokaż, że pole elektryczne ma energię, a więc jest materialne.

Podstawowa wiedza i umiejętności

1. Znać fizyczne znaczenie pojemności elektrycznej, wzory do obliczania pojemności elektrycznej pojedynczego przewodnika, kulki, płaskiego kondensatora, baterii kondensatorów połączonych równolegle i szeregowo i umieć je zastosować do rozwiązywania problemów.

2. Znać wzór na obliczanie energii naładowanego kondensatora i umieć go zastosować do rozwiązywania problemów.

Kolejność prezentacji nowego materiału

1. Pojemność elektryczna przewodu. Jednostki pojemności elektrycznej.

2. Zależność pojemności elektrycznej przewodnika od jego wielkości, kształtu i otaczających ciał.

3. Pojemność elektryczna kulki metalowej (kuli).

4. Kondensatory. Ich urządzenie, przeznaczenie, ładowanie i rozładowywanie, rola dielektryka. Klasyfikacja kondensatorów.

5. Szeregowe połączenie kondensatorów w baterii.

6. Równoległe połączenie kondensatorów w baterii.

7. Energia naładowanego kondensatora. Objętościowa gęstość energii pola elektrycznego.

Ekwipunek

Dwa elektrometry, cztery metalowe kule (dwie średnice), elektrofora, dwa stojaki izolacyjne, demo demontowalnego płaskiego kondensatora, demo zmiennej pojemności, zestaw kondensatorów (ceramiczny, papierowy, mikowy, elektrolityczny), latarka, lampa elektryczna przy 3,5 V i 0,28 A, źródło prądu stałego lub prostownik zasilany prądem przemiennym, przewody połączeniowe. Demonstracje

Zależność potencjału samotnego przewodnika od wielkości zgłaszanego ładunku; zależność potencjału samotnego przewodnika od jego wielkości przy przekazywaniu tych samych ładunków; zależność potencjału przewodnika od obecności innych przewodników; zależność pojemności elektrycznej płaskiego kondensatora od powierzchni płyty, odległość między płytami i dielektrykiem oddzielającym płytki; rozładowywanie kondensatora przez żarówkę lub lampę błyskową; urządzenie różnych typów kondensatorów.

Motywacja aktywności poznawczej uczniów

W dzisiejszych czasach wszyscy studenci do pewnego stopnia wiedzą o kondensatorach. Kondensatory są szeroko stosowane w radioodbiornikach, telewizorach, magnetofonach oraz w wielu urządzeniach elektronicznych. Kondensatory służą do przechowywania ładunków elektrycznych i energii elektrycznej. Właściwość kondensatora do gromadzenia i przechowywania ładunków elektrycznych jest wykorzystywana w technologii do uzyskiwania krótkotrwałych impulsów prądowych o dużej sile. Jednym z przykładów takiego zastosowania kondensatora jest elektroniczna lampa błyskowa stosowana w fotografii. W takim przypadku kondensator jest rozładowywany przez specjalną lampę.

Plan lekcji

Sprawdzenie wiedzy, umiejętności i zdolności uczniów

1. Poinformuj uczniów o wynikach fizycznego dyktando wykonanego na ostatniej lekcji; analizować typowe i błędy.

2. Przesłuchaj ustnie czterech uczniów w zakresie następujących zadań:

Zadanie pierwsze:

1) Wyjaśnij fizyczną naturę indukcji elektrostatycznej. Dlaczego napięcie wewnątrz przewodnika umieszczonego w polu elektrycznym wynosi zero?

2) Napisz wzór na zależność siły i różnicy potencjałów jednorodnego pola elektrycznego.

3) O ile zmieni się średnia energia kinetyczna chaotycznych ruchów cząsteczek gazu wraz ze wzrostem jego temperatury o 100 K? Odpowiedź ∆E k \u003d 2,07 * 10 -21 J.

Zadanie drugie:

1) Wyjaśnij fizyczną naturę polaryzacji dielektryków niepolarnych. Dlaczego siła wewnątrz dielektryka umieszczonego w polu elektrycznym jest mniejsza niż siła pola zewnętrznego?

2) Napisz wzór na natężenie pola elektrycznego naładowanej płaszczyzny.

3) Wyznacz energię cieplną 3,2 kg tlenu w temperaturze 127°C. Odpowiadać. ∆U=831 kJ.

Zadanie trzecie:

1) Wyjaśnij fizyczną naturę polaryzacji dielektryków polarnych. Dlaczego nienaładowany papierowy rękaw (dielektryk) jest przyciągany do naładowanego ciała?

2) Napisz wzór na potencjał pola elektrycznego naładowanej kuli. 31 O ile zmieni się energia wewnętrzna 1,2 kg węgla, gdy temperatura spadnie o 40°C? Odpowiadać. ∆U=49,86 kJ.

Zadanie czwarte:

1) W których dielektrykach polaryzacja nie zależy od temperatury, a w jakich? Czemu?

2) Dlaczego w stanie równowagi cały nadmiar ładunku naelektryzowanego przewodnika znajduje się na jego powierzchni?

3) Wyznacz ciśnienie 2 kg tlenu w butli o pojemności 0,4 m 3 w temperaturze 27°C. Odpowiadać,

p 0,39 MPa.

3. Sprawdź pracę domową. Dodatkowe pytania do respondentów:

T. No. 958. Naelektryzować sztyft ebonitowy przez tarcie. Najpierw po prostu dotknij kulki elektroskopu, a następnie przejedź po niej różdżką. Czy elektroskop był ładowany w ten sam sposób w obu przypadkach? (W drugim przypadku elektroskop będzie ładowany bardziej, ponieważ ładunek jest usuwany nie z jednego, ale z wielu punktów na powierzchni drążka.)

Vol. No. 974. Jakie jest natężenie pola w środku jednolicie naładowanego drutu o kształcie koła? W centrum równomiernie naładowanej kulistej powierzchni? (W obu przypadkach intensywność wynosi 0.)

T. nr 986. Aby rozrzedzić elektroskop wystarczy dotknąć go palcem. Czy elektroskop zostanie rozładowany, jeśli w pobliżu znajduje się naładowane ciało odizolowane od podłoża (nie, ponieważ ładunek przeciwnego znaku indukowany przez ciało pozostanie na elektroskopie).

T. nr 987. Jeśli igła zostanie doprowadzona do naładowanego „sułtana” z czubkiem, liście sułtana stopniowo zaczynają się rozładowywać. Czemu? (Na igle znajduje się ładunek przeciwnego znaku (o tej samej nazwie wbija się w ziemię na dłoni), który neutralizuje ładunek na liściach.)

Jak czyta się prawo Coulomba?

Jak czyta się prawo zachowania ładunku?

Jakie pole nazywa się polem elektrycznym?

Badanie przednie

1. Jak nazywa się wielkość ładunku?

(Nadmiar ładunków elektrycznych tego samego znaku w dowolnym ciele nazywa się wielkością ładunku lub ilością energii elektrycznej.)

2. Jak odczytuje się prawo zachowania ładunku?

(Ładunki elektryczne nie powstają i nie znikają, a jedynie redystrybuowane pomiędzy wszystkie ciała uczestniczące w tym czy innym zjawisku.)

3. Jakie są rodzaje elektryfikacji?

4. Dlaczego podczas przelewania benzyny z jednego zbiornika do drugiego może się zapalić, jeśli nie zostaną podjęte specjalne środki ostrożności?

(Kiedy benzyna wypływa z rury, zostaje tak naelektryzowana, że powstaje iskra elektryczna, która ją zapala.)

5. Przeczytaj prawo Coulomba?

6. Dlaczego przewodniki do eksperymentów elektrostatycznych są wydrążone?

(Ponieważ ładunki statyczne znajdują się tylko na zewnętrznej powierzchni przewodnika.)

7. Jak nazywamy stałą dielektryczną ośrodka? (Wartość charakteryzująca zależność siły oddziaływania między ładunkami od otoczenia nazywa się e s.)

8. Dlaczego urządzenia do eksperymentów elektrostatycznych nie mają ostrych końcówek, a kończą się zaokrąglonymi powierzchniami?

(Na ostrych końcach przewodników gęstość ładunków jest tak duża, że nie są one zatrzymywane na przewodniku i „spływają” z niego.)

9. Jakie pole nazywa się polem elektrycznym?

(Pole, które przenosi działanie jednego stałego ładunku elektrycznego na inny ustalony ładunek zgodnie z prawem Coulomba, nazywa się polem elektrycznym.)

10. Jak nazywamy linię napięcia?

(To jest taka linia, styczna do każdego punktu, do którego skierowane są wektory natężenia pola.)

11. Własności linii sił?

12. Jakie pole nazywa się jednorodnym?

13. Jak określić znak ładunku na elektroskopie, mając ebonitową pałkę i płótno?

(Znak ładunku elektroskopu będzie ujemny, jeśli pod dotknięciem naelektryzowanego ebonitu listki rozproszą się pod większym kątem.)

14. Jak zmieni się siła oddziaływania dwóch ładunków punktowych, jeśli wartość każdego ładunku wzrośnie czterokrotnie, a odległość między ładunkami zmniejszy się o połowę?

(Wzrost 64 razy.)

15. Jak nazywamy potencjał pola danego punktu? (Charakterystyka energetyczna pola elektrycznego w danym punkcie nazywana jest potencjałem pola w danym punkcie.)

16. Wzór na określenie φ, E?

Analizuj odpowiedzi uczniów, komentuj i wypowiadaj oceny.

Chcesz poprawić swoje umiejętności obsługi komputera?

Usługi Google umożliwiają wykonanie ankiety online z różnymi opcjami odpowiedzi i automatyczne tworzenie tabeli przestawnej z odpowiedziami wszystkich respondentów. Formularze ankiet mogą być osadzone na stronach serwisu, ale nie jest konieczne posiadanie własnej witryny do przeprowadzenia takiej ankiety. Zakres takich ankiet jest szeroki, nauczyciele mogą przeprowadzać ankiety rodziców lub uczniów szkoły, wysyłając link do strony ankiety pocztą elektroniczną, zamieszczając w sieciach społecznościowych lub na stronie internetowej szkoły. Ankieta może być anonimowa lub tylko od autoryzowanych użytkowników. Rozważ utworzenie własnej ankiety online w usługach Google.

Przeczytaj nowe artykuły

Krajowy projekt „Cyfrowe środowisko edukacyjne” zbliża się do rosyjskich regionów: sprzęt zostanie dostarczony do szkół, poprawi się dostęp do Internetu. Ale nie zapominajmy o treści: co nauczyciel zrobi z nowymi, ale pustymi komputerami? Cyfrowa klasa to nie tylko komputery i Internet, ważnym elementem środowiska cyfrowego są narzędzia i usługi, które pozwalają organizować proces edukacyjny w szkole z wykorzystaniem elektronicznych zasobów edukacyjnych.

1 opcja

Pojemność dwóch przewodów nazywana jest...
Polaryzacja dielektryków nazywana jest...
Jednostka pojemności elektrycznej wyrażona jest w...

Opcja 2

Powierzchnie o równym potencjale nazywane są...
Potencjał pola elektrostatycznego nazywa się ...
Jednostka natężenia pola elektrycznego jest wyrażona w ...

slajd 2

Dyktowanie fizyczne.

1 opcja

Pojemność elektryczna dwóch przewodów to stosunek ładunku jednego z przewodów do różnicy potencjałów między tym przewodem a sąsiednim.

Polaryzacja dielektryków nazywana jest przemieszczeniem dodatnich i ujemnych ładunków związanych w przeciwnych kierunkach.

Jednostka pojemności elektrycznej jest wyrażona w faradach (F).

Opcja 2

Powierzchnie o równym potencjale nazywane są ekwipotencjalnymi.

Potencjał pola elektrostatycznego to stosunek energii potencjalnej ładunku w polu do tego ładunku.

Jednostka natężenia pola elektrycznego jest wyrażona w woltach na metr (V/m) lub w niutonach na zawieszkę (N/C).

slajd 3

3.04.07

slajd 4

Cele Lekcji:

Naucz się określać energię naładowanego kondensatora.
Rozwijanie umiejętności stosowania praw fizycznych w rozwiązywaniu problemów.
Poznaj praktyczne znaczenie kondensatora.

zjeżdżalnia 5

Kondensatory.

Kondensator składa się z dwóch przewodów oddzielonych warstwą dielektryczną, której grubość jest niewielka w porównaniu z wymiarami przewodów.

Pojemność płaskiego kondensatora określa wzór:

zjeżdżalnia 6