Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора.
план-конспект урока по физике (10 класс)

Тема урока: « Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора»

Цель урока:

Задачи урока:

ввести понятие «электрическая ёмкость системы проводников и её единицы»;

изучить плоский конденсатор и познакомить учащихся с формулой его электроёмкости;

получить формулу для расчёта энергии плоского конденсатора;

познакомить с применением конденсаторов.

Ход урока

1. Введение понятия электроёмкости. (Изучение физической величины даётся по стандартному плану: какое свойство тел (явлений) характеризует данная величина; определение величины; формулы, которые связывают данную величину с другими; классифицирующий признак (скалярная или векторная величина, размерная или безразмерная, постоянная или изменяющаяся); единицы измерения величины; способы измерения величины.)

Физический энциклопедический словарь: электрическая ёмкость, характеристика проводника,  количественная мера его способности удерживать электрический заряд.

Учебник:

Электроёмкость - физическая величина, характеризующая способность проводников накапливать электрический заряд.

Электроёмкостью  двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между ними: .

Чем больше электроёмкость, тем больший заряд скапливается на проводниках при одном и том же напряжении. Обращаем внимание, что сама электроёмкость не зависит ни от сообщённых проводникам зарядов, ни от возникающего между ними напряжения.

Единицей электроёмкости в СИ является фарад.

1 фарад – это электроёмкость двух проводников в том случае, если при сообщении им зарядов +1Кл и -1Кл между ними возникает разность потенциалов 1В:  1Ф=1Кл/В.

Из-за того что заряд в 1Кл очень велик, ёмкость 1Ф оказывается очень большой. Поэтому на практике часто используются доли этой  единицы: мкФ и пФ.

2. Задание. На столах учащихся конденсаторы. Надо по маркировке конденсатора (U ,  C) определить какой заряд он может накопить. Решение записывается в тетради. Один ученик вызывается к доске.

3. Конденсатор – устройство для накопления электрического заряда. Он представляет собой систему двух изолированных друг от друга проводников (обкладок конденсатора), разделённых слоем диэлектрика.

Демонстрация модели плоского конденсатора.

        Рис.1

Плоский конденсатор состоит из двух  одинаковых параллельных пластин. Заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку. Электрическое поле сосредоточено между обкладками конденсатора и однородно.

        Рис.2

4. Электроёмкость плоского конденсатора определяется по формуле: .  

є – диэлектрическая  проницаемость среды диэлектрика

є0 – электрическая постоянная

S – площадь пластин конденсатора

d -  расстояние между пластинами

          Рис.3

5. Решение задач из задачника А.П.Рымкевича №757, 758.

Во сколько раз изменится ёмкость конденсатора при уменьшении рабочей площади пластин в 2 раза и уменьшении расстояния между ними в 3 раза?

Во сколько изменится емкость конденсатора, если в качестве  прокладки между пластинами вместо бумаги, пропитанной парафином, использовать листовую слюду такой же толщины?

6. Энергия заряженного конденсатора.

Чтобы зарядить конденсатор, нужно отделить положительные и отрицательные заряды друг от друга. Но положительные и отрицательные заряды испытывают взаимное притяжение. Если мы хотим всё же разделить заряды, мы должны затратить энергию,  мерой изменения которой является работа против сил притяжения. Затраченная энергия не пропадает бесследно. За счёт этой энергии конденсатор приобретает потенциальную энергию, равную совершённой работе.

Демонстрация зависимости  энергии конденсатора от его ёмкости и напряжения на обкладках. Собираем установку  по схеме .

Убедимся,  что заряженный конденсатор обладает энергией. Разрядим его через цепь, содержащую лампу накаливания. При разрядке конденсатора лампа вспыхивает. Энергия конденсатора превращается в тепло и энергию излучения.

Организация обсуждения опыта. В каком случае вспыхивает лампочка? О чём это говорит? Почему загорание лампочки связывается с наличием энергии конденсатора?

Вводим формулу W=CU2/2.

Задание. По маркировке конденсаторов определить энергию, которую запасают конденсаторы.

7. Работа с учебником стр. 326. Подготовить сообщение о применении конденсаторов.
8. Контрольные вопросы.

Что такое электроёмкость?

В каких единицах она выражается?

9. Домашнее  задание.

Физика 10.авт. Мякишев Г.Я. п. 99.  Сборник задач Рымкевич А.П.№753, 769.

Рис 1  https://infourok.ru/prezentaciya-po-fizike-kondensator-klass-725676.html

Рис.2  http://www.metod-kopilka.ru/prezentaciya_po_fizike_po_teme_elektrostatika-23666.htm

Рис.3 https://infourok.ru/tablichniy-konspekt-uroka-po-teme-elektromagnitnie-kolebaniya-i-volni-1244564.html