kopilkaurokov.ru - сайт для учителей

Создайте Ваш сайт учителя Курсы ПК и ППК Видеоуроки Олимпиады Вебинары для учителей

Разработка урока по физике "Электроемкость. Конденсаторы и их виды. Электроемкость плоского конденсатора."

Нажмите, чтобы узнать подробности

Ввести понятие электроёмкости. Дать понятие конденсатора, его схематическое обозначение. Ввести единицу электроемкости – фарад. Убедиться на опыте в зависимости электроемкости плоского конденсатора от его геометрических параметров.

Просмотр содержимого документа
«Разработка урока по физике "Электроемкость. Конденсаторы и их виды. Электроемкость плоского конденсатора."»

Тема

Электроемкость плоского конденсатора 10 класс

цель

Ввести понятие электроёмкости. Дать понятие конденсатора, его схематическое обозначение. Ввести единицу электроемкости – фарад. Убедиться на опыте в зависимости электроемкости плоского конденсатора от его геометрических параметров.

Задачи:

образовательные: сформировать знания об электроемкости, установить опытным путем зависимость электроемкости от геометрических параметров плоского конденсатора. Сформировать знания об энергии заряженного конденсатора и их применении.

развивающие: развивать внимание, умение анализировать и объяснять явления в конденсаторах; выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи; приводить примеры;


Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

1

Организационный этап



Взаимное приветствие

Проверка готовности к уроку;

проверка отсутствующих;

Подготовиться к восприятию нового материала.






Ученики открывают тетрадь, записывают дату и тему урока с доски

2

Актуализация знаний и проверка домашнего задания


  1. Какие способы электризации тел вы можете назвать? (Трением эбонитовой палочки о шерсть, электростатической машиной, с помощью гальванического элемента).

  2. Как можно объяснить явление электризации?

  3. Электрическое поле, его характеристики?

  • В каких единицах измеряется напряжённость электрического поля?

  • В каких единицах измеряется электрический заряд?

  • Записать формулу закона Кулона для вакуума в СИ.

  • Записать формулу закона Кулона для среды в СИ.

  • Что такое электрическое поле?

  • Как называют поле неподвижных зарядов?

  • Записать формулу напряженности.

  • Чему равна напряжённость поля точечного заряда?

  • Чему равна разность потенциалов между двумя точками заряженного проводника?

продемонстрировать готовность к уроку и выполнение домашнего задания.

Отвечают на вопросы


Ученик выходит, заряжает электроскоп и объясняет принцип его действия.

3

Изучение нового материала

  1. Показать роль эксперимента в изучении физики


Учитель демонстрирует электроскоп, подключенный к электрофорной машине,и показывает на опыте зависимость напряжения от величины заряда.

Введем понятие электроемкости: C = q/U

Единица электроемкости в системе СИ – фарад 1Ф = 1Кл/1B. 1Ф- это очень большая величина.


Введем понятие плоского конденсатора.


Выясним,от чего зависит электроемкость плоского конденсатора.

Смотрим видеофрагмент (зависимость электроемкости плоского конденсатора от расстояния между пластинами, от площади пластин, от диэлектрической проницаемости среды).

Запишем формулу: C = ɛɛ0S/d


Для сильных учеников: вывод формулы рассмотрим на факультативном занятии или д.з.: учебник Касьянова 10 класс.

Введем понятие энергии заряженного конденсатора: W = qU/2

Применение конденсаторов: клавиатура компьютеров, радиотехника, фотовспышка.


Смотрим видеофрагмент: энергия заряженного конденсатора.



Получить новые знания об электроемкости, о конденсаторах , познакомиться с формулой для электроемкости плоского конденсатора.





Ученики смотрят, рассуждают, анализируют.

Записывают в тетрадь с доски формулу C = q/U и единицу электроемкости в системе СИ – фарад 1Ф = 1Кл/1B.

Записывают определение конденсатора и его схематическое изображение.

Ученики смотрят.


Ученики записывают формулу:C = ɛɛ0S/d



Записывают формулу.

Слушают и записывают.

4

Обобщение и закрепление полученных знаний

Решение задач


Какова электроёмкость (в микрофарадах) конденсатора, если при напряжении на его обкладках 300В заряд равен1,5 *10-5кл?

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

При введении в пространство между пластинами воздушного конденсатора твердого диэлектрика напряжение на конденсаторе уменьшилось с 400 до 50 В. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?

площадь каждой пластины плоского конденсатора равна 520 см2. На каком расстоянии друг от друга надо расположить пластины в воздухе, чтобы емкость конденсатора была равна 46 пФ?

Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью 50 см2 каждая. Между пластинами находится слой стекла. Какой наибольший заряд можно накопить на этом конденсаторе, если при напряженности поля 10 МВ/м в стекле происходить пробой конденсатора?

  1. Какую емкость имеет конденсатор, если он получил заряд 6*10-5Кл, от источника с напряжением 120 В?

  2. Какой величины заряд сосредоточен на каждой из обкладок конденсатора емкостью 10 мкФ, заряженного до напряжения 100 В?


Цель: закрепить полученные знания.




Ученики отвечают на вопросы , используя опорный конспект





Ученик решает на доске, остальные в тетрадях.

5

Подведение итогов, запись домашнего задания

Что называют ёмкостью двух проводников? (электроёмкостью двух проводников называют физическую величину, характеризующую свойство проводников накапливать электрические заряды; она равна отношению заряда одного из проводников к напряжению между проводниками.)

Назовите единицы ёмкости. (Ф, мкФ, пФ.)

Какая система проводников называется конденсатором?(Конденсатор- эта система двух или более обкладок, разделённых диэлектриком. Заряженный конденсатор содержит на пластинах (обкладках) равные по величине, но противоположные по закону заряды.)

Как зависит электроёмкость плоского конденсатора от его геометрических размеров? (Ёмкость тем больше, чем больше площадь обкладок и чем меньше расстояние между ними


Выставление оценок учащимся.

Критерии: активность, правильность и полнота ответов, с учетом индивидуальных особенностей учеников.

Указание к выполнению домашнего задания.


Записывают домашнее задание:

§



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.

Свойство конденсатора сгущать электрические заряды и связанное с ним электрическое поле можно наблюдать на опыте.

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

(рис.1)

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 в двое.

Не меняя зарядов, начнём сближать пластины. Напряжение между пластинами будет уменьшаться. При некотором расстоянии оно станет таким, каким оно было при зарядах q и –q. Прекратим сближение пластин и вновь первой пластине передадим дополнительный заряд q. Показания электрометра вновь увеличатся. При дальнейшем сближении пластин, замечаем, что при некотором, ещё меньшем расстоянии между ними электрометр вновь покажет прежнюю разность потенциалов. Следовательно, сдвигая пластины конденсатора, можно при одном и том же напряжении накапливать на одной пластине положительные заряды q, 2q, 3q,…, а на другой- равные по модулю отрицательные заряды. т.о, конденсатор накапливает заряды: поверхностная плотность зарядов увеличивается по мере сближения пластин.

Свойство конденсатора накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле характеризуется особой величиной, называемой электроёмкостью.

Чтобы выяснить смысл этой величины, обратимся к исследованиям.

Опыт 2. Касаясь одинаково заряженными шарами внешней стороны пластины конденсатора, передаём этой пластине последовательно по заряду q. При этом заметим, что по мере увеличения заряда растёт напряжение между пластинами. Причём при зарядах q, 2q, 3q,… напряжение принимает значение U, 2U, 3U,…, возрастая пропорционально заряду. (рис.2) Но отношение заряда к напряжению остаётся постоянным: 

рис.2

Проведём такие же опыты с конденсатором, пластины которого имеют большую площадь; при этом расстояние между пластинами сделаем таким же. Увеличивая заряд одной из пластин на q, т.е. делая его равным 2q, 3q,…, заметим, что напряжение между пластинами принимает значения U1, U2, 3U1…, где U1 .

Для того чтобы второй конденсатор зарядить до такого же напряжения, как и первый, ему надо сообщить больший заряд. Второй конденсатор обладает большей электрической ёмкостью, т.е. второму конденсатору соответствует большее значение отношения заряда к напряжению. Следовательно, величина С характеризует электрическую ёмкость конденсатора.

Электрической ёмкостью конденсатора называется скалярная величина, характеризующая его свойство накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с этими зарядами электрическое поле. Электроёмкость конденсатора равна отношению заряда одной из пластин к напряжению между ними: 

За единицу электроёмкости в СИ принимается электроёмкость конденсатора, напряжение между обкладками конденсатора которого равно 1В, когда на его обкладках имеются разноимённые заряды по 1Кл. Эта единица названа фарад в честь М.Фарадея:  . На практике применяются:      

Из рассмотренных исследований делаем вывод, что С конденсатора зависит от площади S пластин и расстояния d между ними:  .

Опыт 3. Кроме того, 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.(рис. 3,4) Значит, электрическая ёмкость конденсатора увеличилась 

Выведем формулу для расчёта электроёмкости плоского конденсатора. По определению  . Учитывая, что U = Ed, а , получаем:

Полученная формула согласуется с результатами рассмотренных опытов.

рис. 3

рис.4

Выслушаем два заранее подготовленных сообщения учащихся о различных типах конденсаторов (о конденсаторах переменной ёмкости, технических бумажных и электролитических конденсаторах), их сравнительной характеристике, устройстве и применении.

1.Сообщение.

В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное устройство. Технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга и от металлического корпуса бумажными лентами, пропитанными парафином. Алюминиевая фольга и бумажные ленты туго свёрнуты в пакет небольшого размера. Бумажный конденсатор, имея размеры спичечного коробка, обладает электроёмкостью до 10 мкФ (металлический шар такой же ёмкости имел бы радиус 90 км).

В радиотехнике широко применяют конденсаторы переменной электроёмкости. Такой конденсатор состоит из двух систем металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут входить одна в другую. При этом меняется площадь перекрывающейся части пластин и, следовательно, их электроёмкость. Диэлектриком в таких конденсаторах служит воздух.

2.Сообщение.

Значительного увеличения электроёмкости за счёт уменьшения расстояния между обкладками достигают в так называемых электролитических конденсаторах. Диэлектриком в них служит очень тонкая плёнка оксидов, покрывающих одну из обкладок. Второй обкладкой служит бумага, пропитанная раствором специального вещества (электролита). При включении электролитических конденсаторов надо обязательно соблюдать полярность.

В слюдяных конденсаторах в качестве диэлектрика используют слюду, а обкладками служит металлическая фольга или тонкий слой металла, нанесённый непосредственно на слюду. Слюдяные конденсаторы устанавливают, главным образом, в электрических цепях высокой частоты.

В радиотехнике широкое распространение получили керамические конденсаторы, имеющие небольшие размеры, но обладающие хорошими электрическими свойствами. Конструктивно их выполняют в виде трубок или дисков из керамики, а обкладками служит слой металла, нанесённый на керамику.








Дата: Класс: 10

Тема: Последовательное и параллельное соединение конденсаторов и их признаки.


Цель урока :Раскрыть взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления цепи при последовательном и параллельном соединении проводников. Продолжить формирование умений применять закон Ома для расчёта силы тока, напряжения и сопротивлений проводников;

собирать электрическую цепь; измерять силу тока и напряжение на различных участках цепи; правильно изображать и читать схемы соединений элементов цепи.

-Развивать умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и сообщить результаты экспериментов.


Ожидаемый результат: Закрепляет и обобщает понятие конденсатора, емкость конденсатора, соединение конденсаторов в электрической цепи;


Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

наглядности

3 мин.

I. Организационный момент. Приветствует учеников, проверяет готовность к уроку, желает  успеха. Для создания психологической атмосферы проводит игру «Ты мне, я тебе»

Ученики осмысливают поставленную цель. Проводят игру «Ты мне, я тебе»


5 мин.

II. Проверка домашней работы. С помощью игры «Эврика» проверяет домашнюю работу. Ученикам раздаются перфокарты.

Блиц-опрос.

Вопросы. Теоретикам.

  1. Что такое электрический ток?

  2. Что нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?

  3. Какие физические величины характеризуют электрический ток? (Напряжение характеризует электрическое поле. Сила тока характеризует электрический ток. Сопротивление характеризует сам проводник.)

  4. Чему равна сила тока? Сила тока равна отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения.

  5. Чему равно напряжение? Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.

  6. Сформулируйте закон Ома.

  7. От чего зависит сопротивление проводника?


Ученики проявляют свои знания. Заполняютперфокарты.

перфокарты

20 мин.

III. Актуализация знаний.

По методу «Ассоциативная карта» проводит изучение новой темы.. Раздает разноуровневые.Раздает ученикам семантическую карту.Демонстрируют свои знания.Ученики фиксируют его в тетрадях. Работают с карточками. Семантическая карта

Демонстрация слайдов на интерактивной доске 1- «последовательное и параллельное соединение проводников»

,

составление опорного конспекта;


2 – «смешанное соединение»; 3-пример гидродинамической аналогии соединения проводников

Самостоятельная работа

1 группаполучает задание: проверить все закономерности параллельного и последовательного соединения проводников на моделях интерактивной доски и определить сопротивление резисторов.

Подготовить краткий отчет.

2 группа : определить способ соединения цепи освещения в кабинете физики и составить модель этой цепи из предложенных элементов. Подготовить краткий отчет.(3 лампочки по 6 v, 2 лампочки по 1,5 v, источник тока на 4,5v, провода, ключ)

3 группа: выполнить модель елочной гирлянды из предложенных элементов.

( 4 лампочки по 1,5 v,2 лампочки по 6 v, источник тока на 4,5v, провода, ключ)

Практическая работа по группам:

1-3 группа

  1. Два конденсатора емкости 2 и 1 мкФ соединены последовательно и присоединены к полюсам батареи с напряжением 120 В. Каково напряжение между обкладками первого и между обкладками второго конденсатора?

  2. Три конденсатора, емкости которых C1 = 20 мкф, С2 = 25 мкф и С3 = 30 мкф, соединяются последовательно, необходимо определить общую емкость.

  3. Два конденсатора электроемкостями C1=3 мкФ и C2=6 мкФ соединены между собой и присоединены к батарее с ЭДС ξ=120 В. Определить заряды Q1 и Q2 конденсаторов и разности потенциалов U1 и U2 между их обкладками, если конденсаторы соединены: 1) параллельно; 2) последовательно.

  4. Имеются два конденсатора: С1 = 2 мкФ и С2 = 4 мкФ. Найти их общую емкость при параллельном и последовательном соединении.

2-4 группа :

  1. Какой заряд нужно сообщить батарее из двух лейденских банок емкости 0,0005 и 0,001 мкФ, соединенных параллельно, чтобы зарядить ее до напряжения 10 кВ?

  2. 100 конденсаторов емкостью каждый 2 мкф соединены параллельно. Определить общую емкость. Общая емкость С = 100 Ск = 200 мкф.

  3. Конденсатор электроемкостью C1=0,2 мкФ был заряжен до разности потенциалов U1=320 В. После того как его соединили параллельно со вторым конденсатором, заряженным до разности потенциалов U2=450 В, напряжение U на нем изменилось до 400 В. Вычислить емкость C2 второго конденсатора.

  4. Конденсаторы электроемкостями C1=10 нФ, С2=40 нФ, C3=2 нФ и C4=30 нФ соединены так, как это показано на рис. 17.3. Определить электроемкость C соединения конденсаторов.

10 мин.

IV. Закрепление урока. Групповая работа

Стратегия «Мозговая атака»:

Теоретические, практические и экспериментальные вопросы.

Задача.1. Цепь состоит из двух последовательно соединённых проводников, сопротивление которых 4 и 6 Ом. Сила тока в цепи 0.2 А. Найдите напряжение на каждом из проводников и общее напряжение.

Задача.2. Цепь состоит из двух параллельно соединённых проводников, сопротивление которых 2Ом и 3Ом. Сила тока 0,5 А. Найдите напряжение, силу тока и сопротивление при таком соединении

Заполняют таблицу «ИНСЕРТ».

Таблица «ИНСЕРТ»

5 мин.

V. Итог урока. Этап рефлексии:

- О чем говорили на уроке?

- Что удалось без особых усилий?

- Что было трудно?

Оценивают работу своих одноклассников. Пишут телеграммы своим одноклассникам.


Лестница успеха

2 мин.

VI. Домашнее задание. Объясняет особенности выполнения домашней работы.

Записывают домашнюю работу в дневниках.






Получите в подарок сайт учителя

Предмет: Физика

Категория: Уроки

Целевая аудитория: 10 класс

Автор: Касимов Сагдат Тлеубекович

Дата: 17.04.2017

Номер свидетельства: 409695

Получите в подарок сайт учителя

Видеоуроки для учителей

Курсы для учителей

ПОЛУЧИТЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО МГНОВЕННО

Добавить свою работу

* Свидетельство о публикации выдается БЕСПЛАТНО, СРАЗУ же после добавления Вами Вашей работы на сайт

Удобный поиск материалов для учителей

Ваш личный кабинет
Проверка свидетельства