Конспект урока "Энергия заряженного конденсатора"
план-конспект урока по физике (10 класс)

МОУ «Подойниковская сош имени Героя Советского Союза М. И. Рогачёва»

Панкрушихинского района Алтайского края

Энергия заряженного конденсатора

(Методическая разработка урока)

Класс: 10

Количество часов: 3

Выполнил:

учитель физики Лучников А. М.

Учебник:

Физика: Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев,

Н. Н. Сотский. – М.: Просвещение, 2008.

2010 – 2011 учебный год

Урок «Энергия заряженного конденсатора»

Цели урока: Вывести формулу энергии заряженного конденсатора, закрепить знания и умения при решении задач по теме; на примере демонстрации разрядки конденсатора через лампу накаливания показать, что электрическое поле обладает энергией, а потому оно материально.

Оборудование и материалы: проводники, низковольтная лампа накаливания на подставке, источник питания, демонстрационный столик, конденсаторы различного номинала; интерактивная доска, мультимедиапроектор, ПК, презентация Interwrite Workspace «Энергия заряженного конденсатора».

Ход занятия

1. Проверка домашнего задания.

Теоретический устный опрос учащихся по вопросам §§101-102.

2. Изучение нового материала.

Учитель: Энергия заряженного конденсатора – это та энергия, которой обладает заряженный конденсатор. Эта энергия равна работе, которую совершил при зарядке конденсатора источник тока, переместив на обкладки конденсатора заряд «q». В том, что заряженный конденсатор обладает энергией, можно убедиться, если разрядить его через цепь, содержащую лампу накаливания, рассчитанную на напряжение в несколько вольт. При разрядке конденсатора лампа вспыхивает. Скажите, пожалуйста, в какие формы переходит энергия конденсатора?

Учащиеся: Тепловую, световую.

Учитель: Выведем формулу для энергии плоского конденсатора. В конденсаторе создаётся электрическое поле (слайд 1); что является его главной силовой характеристикой?

Учащиеся: Главной силовой характеристикой электрического поля является напряженность Е.

Учитель: А напряженность поля, созданного зарядом одной из пластин, равна Е/2. В однородном поле одной пластины находится заряд, распределенный по поверхности другой пластины. Какова формула для потенциальной энергии заряда в однородном поле?

Учащиеся: Wp = qEd, где q – заряд конденсатора, а d - расстояние между его пластинами.

Учитель: Тогда Wp = qd. Чему равно произведение Ed?

Учащиеся: U — разности потенциалов между обкладками конденсатора.

Учитель: Итак, энергия плоского конденсатора равна: Wp  = . Эта энергия равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин вплотную.
Воспользуемся формулой для электроёмкости С =  и заменив с её помощью разность потенциалов или заряд получим: Wp  =  =  = (выводы обеих формул выполняют 2 учащихся на классной доске).

Эти формулы справедливы для энергии любого конденсатора, а не только плоского.
Используя прямую зависимость напряжённости электрического поля от разности потенциалов U = Ed, согласно формуле Wp  = , делаем следующий вывод: энергия конденсатора прямо пропорциональна напряжённости электрического поля внутри его: Wp ~ E2.

3. Физкультурная минутка:

Учитель: Предлагаю вам прерваться на одну минуту. Встаньте, пожалуйста, из-за парт и положите руки на пояс. Сделаем несколько поворотов туловища в разные стороны. А теперь проделаем несколько круговых движений глазами, не поворачивая головы: вначале по часовой стрелке, потом против часовой. Садитесь, продолжаем урок.

4.Практическое применение явления (применение конденсаторов):

Учитель: Энергия конденсатора обычно не очень велика — не более сотен джоулей. К тому же она не сохраняется долго из-за неизбежной утечки заряда. Поэтому заряженные конденсаторы не могут заменить, например, аккумуляторы в качестве источников электрической энергии.
Но это совсем не означает, что конденсаторы как накопители энергии не получили практического применения. Они имеют одно важное свойство, которое широко используют на практике: конденсаторы могут накапливать энергию более или менее длительное время, а при разрядке через цепь малого сопротивления они отдают энергию почти мгновенно.

Лампа-вспышка (слайд 2), применяемая в фотографии, питается электрическим током разряда конденсатора, заряжаемого предварительно специальной батареей. Миниатюрные конденсаторы используются в компьютерной клавиатуре (слайд 3). Возбуждение квантовых источников света — лазеров (слайд 4) осуществляется с помощью газоразрядной трубки, вспышка которой происходит при разрядке батареи конденсаторов большой электроемкости.
Однако основное применение конденсаторы находят в радиотехнике (слайд 5).

(данный материал может быть представлен в виде подготовленного доклада кем-то из учащихся)

5. Закрепление знаний, умений, навыков.
Раздать конденсаторы (по одному на двоих). 

Учитель: Запишите в тетради их характеристики, определите энергию, и мощность конденсатора при времени разрядки t = 10-6с. Что называют мощностью?

Учащиеся: Мощностью называют отношение работы к интервалу времени, за который эта работа совершена.

Учитель: Что это за работа и чему она равна?

Учащиеся: Это работа электрического поля, а равна она энергии заряженного конденсатора.

Пример: С = 1 мкФ, U = 450 В: Wp  = =  0,1 Дж.

                                                     = = 1· 105 Вт,
Учитель после оглашения всеми учащимися результатов расчётов делает вывод:

Заряженный конденсатор опасен для здоровья и жизни, поэтому при работе с ним нужно соблюдать правила техники безопасности!

5. Итоги урока.

Домашнее задание: § 103, выучить формулы энергии.

Используемые литература и электронные средства учебного назначения:

1. Физика: Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. – М.: Просвещение, 2008.

2. Коллекция интерактивных мультимедиа – компонентов «Электродинамика»   ООО «Физикон», 2008.

3. Образовательный комплекс «Физика, 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий», ЗАО "1C", 2003−2004.

4 . Библиотека электронных наглядных пособий «Физика. 7-11 классы»; «Кирилл и Мефодий», 2003.