Устройство и типы конденсаторов
методическая разработка по физике (10 класс)

•                                                                                                                               
• .

Открытый урок по физике на тему «Устройство и типы конденсаторов»

Цель: изучить понятия электроёмкости, конденсатора

Задачи урока: 

• познакомить с устройством плоского конденсата и его видами;
• вывести формулы емкости плоского конденсатора, батареи последовательно и параллельно соединенных конденсаторов и сформировать умения применять формулы в решении задач.
• развивать обобщенные знания и целостное представление о физических явлениях.
• способствовать формированию добросовестного отношения к труду,  дисциплинированности, аккуратности, культуры общения.

Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: комбинированный урок.

Методы урока: словесные, наглядные.

Оборудование: интерактивная доска; Activvote; презентация в Power Point.

Ход урока

1. Организационный момент. Объявление цели урока.

2. Фронтальная проверка знаний формул электростатики.

Укажите правильную формулу:

1. Формула напряженности поля точечного заряда

2. Закон Кулона

3. Работа по перемещению заряда в электрическом поле

                       A=

4. Формула потенциала

                    W/q        

5. Формула электроемкости

    C=U/d                  C=q/U          

6. Формула связи напряжения и напряженности

          E=Ud          E=U/d        

7. Формула емкости шара

     C=       C=       

8. Формула разности потенциалов

9. Формула потенциала на расстоянии от заряда

12. Формула напряженности электрического поля

    E=Fd        E=F/d      

2. Изложение нового материала.

 Сообщение темы и целей урока.

Вопрос. Приходилось ли вам сталкиваться с профессией мастера по ремонту телерадиоаппаратуры? Как вы думаете, чем он занимается?

Ответ. Выявляет причины неисправности, осуществляет замену вышедших из строя деталей.

Вопрос. Можете назвать эти детали?

Ответ. Диоды, триоды, транзисторы, конденсаторы…

Вопрос. Какие знания по физике нужны для работы телемастеру?

Ответ. Устройство, назначение, принцип действия, правила включения приборов.

С одной из радиодеталей познакомимся сегодня подробнее. Это конденсатор. Он может накапливать большой электрический заряд а, следовательно, тесно связан с материалом, который мы изучаем. Итак, тема урока: Устройство  и типы конденсаторов.

Изучение нового материала

Слово ''конденсатор'' происходит от латинского слова condensare, что означает ''сгущение''. В учении об электрических явлениях этим словом обозначают устройства, позволяющие сгущать электрические заряды и связанное с этими зарядами электрическое поле.

Простейший конденсатор состоит из двух проводников, разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника.

Схематическое обозначение конденсатора:  

Различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические (Презентация, слайд 2).

Простейший конденсатор – плоский конденсатор, он состоит из двух одинаковых параллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга

Заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку, следовательно, силовые линии электрического поля начинаются на положительной обкладке конденсатора, и оканчивается на отрицательно заряженной. Поэтому все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. (Презентация, слайд 3).

Свойство конденсатора сгущать электрические заряды и связанное с ним электрическое поле можно наблюдать на опыте. (Презентация, слайд 3).

Опыт 1. Две металлические пластины, укреплённые на изолирующих подставках, располагаем параллельно друг другу и присоединяем к электрометру. Одну из пластин соединяем с землёй.

Одной из пластин сообщаем положительный заряд q. Другая при этом получит через влияние отрицательный заряд- q. Электрометр покажет разность потенциалов между пластинами.

Сообщим первой пластине дополнительно заряд q тем же способом, прикоснувшись наэлектризованным шаром. Теперь на пластинах находятся заряды 2 q и -2 q. Показания электрометра при этом увеличились вдвое.

Свойство конденсатора накапливать и сохранять электрические заряды

Выведем формулу для расчёта электроёмкости плоского конденсатора. (Презентация, слайд 4). По определению. Учитывая, что U = Ed, а , получаем:

 для 2х пластин

С = -------------     для конденсатора с n  - пластинами

Решим задачу 1. Какую площадь должны иметь пластины плоского воздушного конденсатора для того, чтобы его электроёмкость была равна 1пФ? Расстояние между пластинами q =0,5мм. (Презентация, слайд 5).

Опыт 2. Электрическая ёмкость конденсатора зависит от рода диэлектрика, находящегося между пластинами. Внесём в пространство между пластинами заряженного конденсатора лист какого-либо диэлектрика. Мы видим, что напряжение между пластинами уменьшилось. (Презентация, слайд 6). Значит, электрическая ёмкость конденсатора увеличилась

Исходя из формулы электроемкости плоского конденсатора     .(Презентация, слайд 7).

1) Электрическая ёмкость зависит от площади пластин конденсатора, С ~ S  

2) Электрическая ёмкость зависит от расстояния между пластинами конденсатора C~ 1/ d

По виду диэлектрика различают конденсаторы: бумажные: воздушные, слюдяные, электролитические. (Презентация, слайд 8).

Соединение конденсаторов (Презентация, слайд 9-12).

Параллельное соединение: U1=U2=U   q=q1+q2    q=CU          

Последовательное соединение:  U=U1+U2  q1=q2=q   

Решим задачу 2. Имеется два конденсатора емкостью 2 и 4 мкФ. Определите их общую емкость при последовательном и параллельном соединениях.

4. Закрепление нового материала. Тестирование с применением интерактивной доски и Activvote (приложение 1).

5. Подведение итогов.

6. Домашнее задание  п. 8.11, Упр. 17 задачи 3, 4, 7. применение конденсаторов

Приложение 1.

Тестирование.

1. Замкнутой называют такую систему…

1. через границы, которой не может проникнуть вещество
2. которая, при взаимодействии с другими телами накапливает положительные заряды
3. которая, при взаимодействии накапливает электроны
4. через границы, которой происходит обмен зарядами с другими телами

2. Проводники это - …

1. вещества, хорошо проводящие ток
2. тела, не проводящие электрические заряды
3. тела, имеющие избыточный положительный заряд
4. нейтрально заряженные тела

3. Диэлектриком называется …

1. вещество, хорошо проводящее ток
2. тело, не проводящее электрические заряды
3. тело, имеющее избыточный положительный заряд
4. нейтрально заряженное тело

4. Конденсатором называется …

1. прибор, для понижения или повышения напряжения в цепи
2. система  из двух или более проводников, разделенные диэлектриком
3. проводник, окруженный диэлектриком
4. система  из двух или более диэлектриков, разделенные проводником

5. Основное свойство конденсатора

1. изменять напряжение в цепи
2. изменять заряд цепи
3. накаливать и сохранять электрические заряды
4. обмениваться зарядами с другими телами

6. Конденсатор называется плоским, если

1. форма диэлектрика не зависит от формы обкладок
2. обкладки плоские, и расположены перпендикулярно друг к другу
3. обкладки плоские, и расположены параллельно
4. среди ответов нет верного

7. Электроемкость конденсатора зависит…

1. от свойств диэлектрика, площади пластин, расстояния между ними.
2. только от свойств диэлектрика
3. от сопротивления проводника
4. от взаимодействия с другими телами

8. Какова единица электроемкости в СИ?

1. Фарад (Ф)
2. Джоуль (Дж)
3. Кулон (Кл)
4. Вольт (В)

9. При последовательном соединении конденсаторов

1. их заряды равны
2. напряжение одинаково
3. общий заряд батарей равен сумме зарядов отдельных конденсаторов
4. среди ответов нет верного

10. Как называется конденсатор, где диэлектриком является воздух

1. бумажный
2. воздушный
3. электролитический
4. слюдяной