План-конспект урока «Определение электрической ёмкости конденсатора»

УТВЕРЖДАЮ Зав.филиалом ___________О.А. Толстик «___»_________2023г.

План проведения открытого урока

Преподаватель Е.В. Видута

Группа № 42 фЭ первый год обучения

Профессия: 13.01.10 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)

Место проведения: кабинет №3.

Дата проведения: 28.11.2023 г.

Общая тема: «Электрическое поле»

Тема урока «Определение электрической ёмкости конденсатора».

Тип урока: практический.

Цели урока: 

Образовательная: Научить обучающихся решать экспериментальные задачи по теме, используя знания об электрическом поле; повторение основных формул электростатики.

Развивающая:  Развитие умений и навыков решения экспериментальных задач, умения работать с лабораторным оборудованием, развитие логического мышления и памяти.

Ход урока.

1.Организационный момент.

II. Повторение и обобщение пройденного материала – фронтальная беседа.

1. Что характеризует электроемкость

2. Единицы электроемкости

3. Что такое конденсатор?

4. История изобретения конденсатора

5. Как он устроен?

6. Для чего нужен конденсатор?

7. Видыконденсаторов

8. Применение конденсаторов

История изобретения конденсатора

Немецкий физик Э. Г. Клейст, экспериментировал с налитой в медицинскую склянку ртутью. Он опустил в нее гвоздь и наэлектризовал его. Потом, взяв склянку в руки и прикоснувшись к гвоздю, получил сильный удар в руку, одновременно наблюдая появление искры. Таким образом, был получен самый первый конденсатор. В 1746 году подобный опыт провел П. Мушенброк, профессор математики из города Лейдена, который обнаружил, что «пойманное электричество» может сохраняться довольно долго. Заряжали лейденскую банку - так назвали первый конденсатор с помощью шара из серы, насаженного на железную ось. Король Франции дважды присутствовал на «электрическом представлении», когда цепь из 180 гвардейцев по команде «замыкалась» через лейденскую банку. Когда первый гвардеец дотрагивался рукой до металлической фольги, в которую была завернута банка, последний гвардеец цепи касался гвоздя, торчащего из пробки, сильный электрический удар мгновенно чувствовали все гвардейцы. Сейчас лейденская банка применяется в основном только в конструкции электрофорной машины.

Обозначение конденсаторов

1 2 3 4

1. Конденсатор

2. Конденсатор с полярным включением

3.Конденсатор переменной емкости

4. Подстроечный конденсатор

Различные виды конденсаторов

1. По виду диэлектрика:

• Воздушные

• Бумажные

• Слюдяные

• Керамические

• Электролитические

1. По форме обкладок:

• Плоские

• Сферические

1. По величине емкости:

• Постоянные

• Переменные (подстроечные)

Бумажные конденсаторы

В настоящее время широко применяются бумажные конденсаторы в несколько сот вольт и емкостью в несколько микрофарад. В таких конденсаторах обкладками служат 2 длинные ленты тонкой металлической фольги а изолирующей прокладкой между ними - несколько более широкая бумажная лента пропитанная парафином. Бумажной лентой покрывается одна из обкладок затем ленты туго сворачиваются в рулон и укладываются в специальный корпус. Такой конденсатор, имея размеры спичечного коробка, обладает емкостью 1 мкФ (металлический шар такой емкости имел бы радиус 90 км).

Слюдяные конденсаторы

Такие конденсаторы представляют собой серебряные обкладки, нанесенные на слюду, заключенные герметизированный керамический корпус.

Керамические конденсаторы

В последнее время слюдяные конденсаторы в радиотехнике начали заменять керамическими. Диэлектриком в них служит специальная керамика. Обкладки керамических конденсаторов изготавливаются в виде слоя серебра, нанесенного на поверхность керамики и защищенного слоем лака. Керамические конденсаторы изготавливаются на емкости от единиц до сотен пикофарад и на напряжение от сотен до тысяч вольт.

Электролитические конденсаторы.

Диэлектриком служит очень тонкая пленка оксидов, покрывающих одну из обкладок (полосу фольги). Другой обкладкой служит бумага, пропитанная раствором электролита. При включении в цепь крайне важно соблюдать полярность.

Конденсаторы переменной емкости

Конденсаторы переменной емкости. Такой конденсатор состоит из 2-х систем металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут входить одна в другую. При этом меняются площади перекрывающихся частей пластин и, следовательно, их электроемкость. Диэлектриком в таких конденсаторах служит воздух.

III. Выполнение лабораторной работы в соответствии с методическими указаниями (индивидуальная работа с обучающимися).

Лабораторная работа: Определение электрической ёмкости конденсатора

Цель работы: Определить ёмкость конденсатора.

Оборудование: Источник электрической энергии, миллиамперметр, конденсатор известной ёмкости (1-6 мкФ), соединительные провода.

Теоретическое обоснование

Важной характеристикой любого конденсатора является его электрическая ёмкость C– физическая величина, равная отношению заряда Q – конденсатора к разности потенциалов U между его обкладками:

С = Q / U. Выражается в СИ в фарадах. Ёмкость конденсатора можно определить опытным путём.

Содержание и последовательность выполнения лабораторной работы:

1. Собрать электрическую цепь по схеме, рисунок 1

2. В цепи установить конденсатор ёмкостью 4,7 мкФ

3. Конденсатор зарядить; для этого соединить его переключателем на короткое время с источником питания.

4. Сосредоточить внимание на миллиамперметре, быстро замкнуть конденсатор на измерительный прибор и определить число делений, соответствующее максимальном отклонению стрелки.

5. Опыт повторить (пять раз найти среднее значение n) для более точного определения числа делений «n_ср». Hайти отношение количества делений «n _ср» к ёмкости взятого конденсатора С: n _ср/ С = k

6. Определить в этом случае число делений n_x и найти ёмкость из соотношений =

7. Узнать ёмкость исследуемого конденсатора (у преподавателя) и, приняв её за табличное значение, определить относительную погрешность

Рисунок 1

Таблица 1

№ Опыта	Ёмкость Конденсатора С мкФ	Число делений по шкале милли амперметра n ср	Отношение числа делений к ёмкости конденсатора	Найденная ёмкость конденсатора Сх мкФ	Относительная погрешность
1
2
3
4
5

Ответьте на контрольные вопросы.

1. Что такое конденсатор?

2. Способы зарядки конденсатора

3. Для чего нужен конденсатор?

4. Как обозначается на схемах?

5. Законы последовательного соединения конденсаторов

6. Законы последовательного соединения конденсаторов

7. Применение конденсаторов

IV. Домашнее задание:

Сделать лейденскую банку своими руками не сложно.

Для изготовления потребуется: любая стеклянная или пластмассовая баночка с крышкой, фольга, скотч, длинный металлический гвоздь.

1.  Набиваем баночку смятой фольгой.

2. Баночку снаружи аккуратно обклеиваем алюминиевой фольгой на 2/3 её высоты вместе с оголенной частью проводника, стараясь не допускать в фольге складок или разрывов.

3. Фольгу на баночке закрепляем скотчем.

4. Через отверстие в крышке баночки вводим длинный гвоздь до соприкосновения с фольгой.

5. Заряжаем конденсатор эбонитовой палочкой, потертой о мех, дотрагиваясь до гвоздя.

6. Гибким проводником касаемся гвоздя.

Наблюдаем разряд конденсатора в виде слабой искры, доказывающей наличие заряда на обкладках лейденской банки.

V. Подведение итогов занятия.