Урок по физике для 10-го класса "Конденсаторы. Электроёмкость"

Цель: организовать деятельность учащихся по обобщению и систематизации знаний в рамках темы «Конденсаторы».

Задачи урока:

• сформировать понятие электроёмкости, ввести понятие конденсатора как системы двух проводников, разделённых слоем диэлектрика;

• показать внешний вид, устройство, маркировку конденсаторов постоянной и переменной ёмкости;

• выяснить, от чего зависит ёмкость плоского конденсатора; построить и вычислить ёмкость плоского конденсатора.

Тип урока: изучение нового материала с элементами самостоятельной работы учащихся.

Оборудование:

Для учителя: компьютер, мультимедиапроектор, электрометр, амперметр и вольтметр демонстрационные, выпрямитель(50–100 В), дополнительное сопротивление «~250В», конденсатор (2мкф), плоский конденсатор, конденсатор переменной ёмкости.

Для учащихся: 10 наборов радиоконденсаторов постоянной и переменной ёмкости (бумажные, электролитические, керамические, стеклокерамические, плёночные спиральные, слюдяные), [11]– таблицы №8, 15.

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

(1 слайд). Телевизор.

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: Конденсаторы.

(2 слайд). Тема урока.

3. Основная часть

1. Ввести понятие электроёмкости по плану обобщённого характера (ПОХ) о физической величине.

1. Название физической величины.
2. Что характеризует.
3. Определительная формула.
4. Определение.
5. Основная или производная.
6. Скалярная или векторная .
7. От чего зависит значение величины.
8. Единица измерения в «СИ».
9. Метод измерения.

(3 слайд).

С – электроёмкость, характеризует способность двух проводников накапливать электрический заряд.

С = q/U -это отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним.

[С] = 1 Ф (фарада); 1 Ф = 1 Кл/В; 1 мкФ = 10^-6 Ф; 1 пФ =10^-12 Ф.

2. Большой электроёмкостью обладают системы из двух проводников, разделённых слоем диэлектрика, называемые конденсаторами.

Задание 1. Рассмотрите внешний вид, устройство, маркировку (на каждом столе – конденсаторы различных видов).

Учащиеся называют маркировку конденсатора, учитель её комментирует:

• Бумажный конденсатор: 2 полоски алюминиевой фольги, изолированы бумагой, пропитанной парафином.

• КЭ-2М – конденсатор электролитический, малогабаритный;

• Г – герметизированный;

• Ц – цилиндрический (1 обкладка – фольга, 2 обкладка – бумага, пропитанная раствором электролита; диэлектрик – плёнка оксидов, покрывающая 1-ю обкладку).

• КЭ - бывают с твёрдым диэлектриком и с жидким (например: водный раствор борной кислоты с нашатырным спиртом). Имеют большие габариты, сложную конструкцию.

• Керамические (стеклокерамические) конденсаторы высокого (до3 кВ) и низкого (до500 В) напряжения.

• Плёночные ПСО – открытые, спиральные (тип намотки).

• Слюдяные КСО (пластинки слюды чередуются с металлическими обкладками).

Номинальные: от 1пф до 100 мкф. (кроме электролитических – до 5000 мкф.)

Это всё конденсаторы постоянной ёмкости – конструкция не предусматривает изменение ёмкости. На них указывается номинальное напряжение (в цепь с большим напряжением включать нельзя!!!)

3. Виды конденсаторов:

( 4 слайд). Конденсаторы постоянной ёмкости.
(5 слайд). Радиоконденсаторы МБГП
(6 слайд). Конденсаторы КПМ

4. Зарядка и разрядка конденсатора

(7 слайд). Электрическая схема опыта «Зарядка и разрядка конденсатора»

Демонстрация 2. Зарядка и разрядка конденсатора через гальванометр.

Вольтметр со шкалой на 15 делений включается с дополнительным сопротивлением «~250 В.»; конденсатор. С =2 мкФ; U=50–100 В. Уменьшаем напряжение – стрелка гальванометра отклоняется на меньшее число делений.

5. Применение конденсаторов.

(8 слайд). Фотовспышки. Конденсаторы в клавиатуре компьютера.

(9 слайд). Электроёмкость плоского конденсатора

С = q/U.
С = Е_оЕS/d
Е_о = 8,85 ^. 10^-12ф/м
U = d q/Е_оЕS
d увел – U увел – С уменьш.;
S увел – U уменьш. – Сувел.

С определяется: геометрическими размерами, формой, взаимным расположением, электрическими свойствами среды. 1Ф.: S = 100 км², d = 1 мм

6.Энергия конденсатора. (10 слайд). Энергия конденсатора

7.Выясним, как находится ёмкость конденсатора при последовательном и параллельном соединении.

q = const = q₁ = q₂; C = q/U;

U_O = U₁ + U₂;

Рассчитаем С₀, если С₁ = 2 мкФ; С₂ =4мкФ при последовательном соединении.

б)

q₀ = q₁ + q_2;

U₀ = U₁ = U₂ =const;

C₀U = C₁U₁+C₂U₂= .

Рассчитаем С₀, если С₁ = 2 мкФ; С₂ =4мкФ при параллельном соединении. С_о= 2+4 =6 (мкФ).

8. Постройте и вычислите ёмкость плоского конденсатора.

Оборудование: 2 жестяные и 1 стеклянная пластины; штангенциркуль; линейка; [11]таблицы 8 и 15.

1. Соберите плоский конденсатор из имеющихся материалов.
2. Сделайте необходимые измерения и вычислите электроёмкость плоского конденсатора.
3. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

С = Е_о Е S/d
Е_о = 8,85 ^. 10^-12ф/м
Е = 7

Пример расчета:

d = 2,8 ^. 10^-3м
S = (0,08 ^. 0,03)м² = 2,4 ^. 10^-3м^2.
С = 53,1 ^. 10^-12ф = 53пф

9. Устройство и действие конденсатора переменной ёмкости.

Демонстрация 4. Устройство и действие конденсатора переменной ёмкости.

Подвижные пластины – ротор – соединены с корпусом (нижняя клемма).
Неподвижные пластины – статор – соединены со стержнем (верхняя клемма)
Заряжают при полностью введённых внутрь подвижных пластинах. Выдвигают подвижные пластины, следовательно, увеличиваются показания электрометра и уменьшается электроёмкость. Конструкция позволяет плавно изменять ёмкость в 50–60 раз;

10. Виды конденсаторов переменной ёмкости. (12 – 15 слайды).

4. Закрепление изученного материала на уроке.

Самостоятельное решение задач учащимися. [11].

I вариант: № 752, 767.
II вариант: № 753, 768.

Работы сдаются учителю и оцениваются.

5. Итоги урока.

(ПОХ) план рассказа о приборе.
По предложенному плану рассказать о конденсаторе.

۩ 6.Домашнее задание 1 группа [11], №751.

2 группа [11],№754.

☺7. Рефлексия.

Я вам предлагаю провести эмоциональную рефлексивную самооценку. Для этого я вас попрошу написать синквейн. Предлагаю два слова: электроёмкость, конденсаторы.

Пример синквейна: конденсатор

большой, маленький

сохраняет

удивление

коробок, цилиндр