урок по теме "Конденсаторы"
план-конспект урока по физике (9 класс)

Класс : 9

Предмет : физика

Тема урока: Конденсатор. (тринадцатый в теме)

 Тип урока: комбинированный (урок первичного предъявления новых знаний и закрепления ранее изученного)

Формы работы учащихся: Фронтальная, индивидуальная

Цели урока: ввести понятия: конденсатор (его обозначение), электроемкость;

 Организовать усвоение фактов: устройства, назначения, видов конденсаторов, формул электроемкости, энергии электрического поля конденсатора, физического смысла 1 Ф;

формировать навыки применения полученных знаний в жизненных ситуациях;  

Оборудование: интерактивная доска

Ход урока:

I .  Организационный этап.

II. Проверка домашнего задания

1. Радиостанция ведет передачу на длине волны 4,4 м. Найдите период и частоту электромагнитных волн.

2.За какое время свет проходит расстояние от Земли до Луны? (Расстояние от Земли до Луны 384000 км).

3. На каком расстоянии от антенны радара находился объект, если отраженный от него радиосигнал возвратился обратно через 8*10-5 с?

 III.  Этап актуализации опорных знаний:

Фронтальная работа:

• Дайте определение электрического поля
• Чем создается электрическое поле?
• Что Вы знаете о зарядах?

В практике работы очень часто нужно накапливать заряды. Для этого были созданы специальные устройства – конденсаторы.(слайд №1)

IV. Этап изучения нового материала.

Изучение понятия конденсатор

Слайд №2.  Конденсатор (от лат. Condensare «уплотнять», «сгущать») -это устройство, которое может накапливать электрический заряд и энергию электрического поля, сохранять их некоторое время. 

Слайд №3. Для чего нужен конденсатор?

У этого прибора есть множество применений. Например:

1) Фильтрация пульсаций в цепях питания. Конденсаторы часто ставят на входе и выходе преобразователей напряжения, на входе питания микросхем. В этом случае конденсаторы служат своего рода амортизаторами, которые могут сгладить неровности напряжения, подобно амортизаторам автомобиля, сглаживающим неровности дороги.

 2) Времязадающие электрические цепи.

3 ) Датчики прикосновения. В роли одной из обкладок конденсатора может выступить человек. Эту особенность нашего тела используют в своей работе сенсорные кнопки, тачскрины и тачпады некоторых видов.

4) Хранение данных. Конденсаторы применяются для хранения данных в оперативной памяти. 

Слайд № 4.

Устройство простейшего конденсатора

Конденсатор состоит их двух металлических пластин - электродов, называемых также обкладками, между которыми находится тонкий слой диэлектрика . Обозначение на схемах

Слайд № 5

Простейший плоский конденсатор состоит из двух металлических пластин, между ними находится диэлектрик, воздух.

Слайд № 6- 7. Заряд конденсатора.

Рассмотрим самую простую электрическую цепь с конденсатором. С левой стороны схемы подключим источник питания. Сверху разместим ключ и резистор, а справа сам конденсатор. Участок цепи, на котором есть конденсатор и резистор называют RC-цепью

При замыкании ключа, в такой цепи образуется электрический ток, сила которого зависит от сопротивления резистора и внутреннего сопротивления самого конденсатора. Заряженные частицы устремятся к конденсатору, но не смогут преодолеть слой диэлектрика (по крайней мере все разом).

Вследствие чего, с одной стороны конденсатора накопятся отрицательно заряженные частицы, а с другой стороны — положительно заряженные. Концентрация заряженных частиц на обкладках создаст мощное электрическое поле между ними.

Слайд № 8-9. Понятие электроемкость.

При этом обкладки конденсатора заряжаются равными по величине, но противоположными

 по знаку зарядами (+q и - q).

Под зарядом конденсатора понимается модуль заряда q одной из его обкладок.

Опыт показывает, что заряд q конденсатора прямо пропорционален напряжению U между его обкладками

q =CU 

Коэффициент пропорциональности между q и U называется электроемкостью или электрической емкостью.

• Выразите из формулы электроемкость.

Единица электроемкости в СИ — фарад (Ф) — получила свое название в честь Майкла Фарадея, внесшего большой вклад в развитие электромагнетизма

Согласно формуле 1 Ф = 1 Кл/1В т е 1 Ф равен емкости такого конденсатора, между обкладками которого возникает напряжение 1 В при сообщении заряда 1 Кл.

Слайд № 10

Опыты показывают, что чем больше площадь S перекрытия пластин и чем меньше расстояние d между ними тем больше емкость плоского конденсатора: 

С~ 

При внесении в пространство между обкладками стеклянной пластины емкость конденсатора увеличивается, следовательно, она  зависит и от свойств используемого диэлектрика.

Слайд № 11. Поле плоского конденсатора

Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между пластинами однако, вблизи краев пластин и в окружающем пространстве также возникает сравнительно слабое электрическое поле, которое называют полем рассеяния. (рис 1) В целом ряде задач приближенно можно пренебрегать полем рассеяния и полагать, что электрическое поле плоского конденсатора целиком сосредоточено между его обкладками (рис 2). Но в других задачах пренебрежение полем рассеяния может привести к грубым ошибкам, так как при этом нарушается потенциальный характер электрического поля.

Слайд № 12.

Для получения требуемой емкости конденсаторы соединяют в батареи.

В отличие от резисторов, при последовательном подключении конденсаторы ведут себя как резисторы, соединённые параллельно, при параллельном подключении конденсаторов их ёмкости складываются. Конденсаторы по величине емкости делят на постоянные и переменные.

Слайд № 13. Энергия электрического поля конденсатора.

Энергия электрического поля в заряженном конденсаторе определяется выражением

E=q2/2C (Объяснение учителя) 

Проведём анализ от каких величин и как зависти энергия электрического поля?

    Слайд № 14. Виды конденсаторов.

Слайд № 15. Полярные и неполярные конденсаторы

Очень важным является разделение конденсаторов на полярные и неполярные. Приборы на основе оксидов: электролитические алюминиевые и танталовые обычно являются полярными, а значит если перепутать их полярность — они выйдут из строя. Причём этот выход из строя будет сопровождаться бурной электрохимической реакций вплоть до взрыва конденсатора.

Слайд № 16.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

В бумажном конденсаторе обкладками служат две одинаковые ленты из металлической фольги, между которыми  в качестве диэлектрика проложена лента из парафиновой бумаги. Все три ленты скручены в рулон и помещены в металлический корпус. Хорошим качеством электрической изоляции и повышенной удельной емкостью обладают герметичные металлобумажные конденсаторы, у которых вместо фольги (как в бумажных конденсаторах) используется вакуумное напыление металла на бумажный диэлектрик.

Слайд № 17. Алюминиевые электролитические конденсаторы

В качестве положительного электрода используется алюминий. Диэлектрик представляет собой тонкий слой триоксида алюминия (Al2O3), характеризуются высоким соотношением емкости к размеру: электролитические конденсаторы обычно имеют большие размеры, но конденсаторы другого типа, одинаковой емкости и напряжением пробоя были бы гораздо больше по размеру.

 Слайд № 18.

Конденсаторы керамические

Этот вид конденсаторов изготавливают в виде одной пластины или пачки пластин из специального керамического материала. Металлические электроды напыляют на пластины и соединяют с выводами конденсатора. Используемые керамические материалы могут иметь очень разные свойства. Разнообразие включает в себя, прежде всего, широкий диапазон значений относительной электрической проницаемости (до десятков тысяч) и такая величина имеется только у керамических материалов.

Слайд № 19.

Конденсаторы переменной ёмкости с воздушным диэлектриком

  Здесь диэлектриком является воздух. Такие конденсаторы отлично работают на высоких частотах, и часто выполняются как конденсаторы переменной емкости (для настройки в радиотехнических условиях). Изменение ёмкости в таких конденсаторах достигается изменением площади перекрытия обкладок

V. Этап проверки восприятия, осмысления и первичного запоминания

1. Для чего предназначен конденсатор?

2. Что представляет собой простейший конденсатор? Как он обозначается на схемах?

3. Что понимают под зарядом конденсатора?

4. От чего и как зависит емкость конденсатора?

5. По какой формуле определяется энергия заряженного конденсатора?

6. Расскажите об устройстве. и действии конденсатора переменной емкости. Где он нашел наиболее широкое применение?

2) упр. 45 (устно задача 3)

VI. Подведение итогов урока. Домашнее задание. § 54.упр.45(№2,4, 5)