Презентация на тему "Электроемкость проводников и конденсаторов"

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ ПРОВОДНИКА. КОНДЕНСАТОР

Задачи урока:

ЗНАТЬ

УМЕТЬ

• физический смысл электроемкости,
• формулу для вычисления электроемкости уединенного проводника, шара, плоского конденсатора,
• формулу для вычисления энергии заряженного конденсатора.

• решать задачи на расчет параллельно и последовательно соединенных конденсаторов,
• решать задачи на расчет энергии заряженного конденсатора.

• Закон Кулона
• Закон сохранения электрического заряда
• Принцип суперпозиции полей
• Напряженность электрического поля ;
• Работа электростатического поля
• Потенциал электрического поля

• Любое тело способно накапливать электрический заряд.
• Характеристикой тела, описывающая его возможность накапливать электрический заряд является электроемкость тела C : отношение заряда тела к его потенциалу

• В системе единиц СИ единицей электроемкости является фарад (сокращенно Ф).

• Один фарад очень большая емкость, поэтому используются дольные единицы:

микрофарад (мкФ, 1 мкФ = 10-6 Ф), нанофарад (нФ, 1 нФ = 10-9 Ф), пикофарад (пФ, 1 пФ = 10-12 Ф).

Определение

Емкостью в 1 фарад обладает тело, потенциал которого возрастает на 1 вольт при увеличении его заряда на 1 кулон.

Электрическая емкость уединенного шара

Распределение зарядов на поверхности металлического шара.

Электрическая емкость шара.

Найдем емкость земного шара (радиус R ≈ 6350 км, находится в вакууме ε = 1):

Задача 1

Найти электроемкость C уединенного металлического шара радиусом R=1 см.

Задача 2

Определить электроемкость C металлической сферы радиусом R=2 см, погруженной в воду.

Конденсаторы

Что такое конденсатор

Это устройство накапливающее и преобразующее электрический ток.

• Конденсатор позволяет легко накапливать большие заряды в небольшом объёме пространства.
• Конденсатор – это система двух проводников, разделённых диэлектриком.
• Заряд конденсатора - это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора.

• Характеристикой конденсатора является его электроёмкость.
• Единица электроёмкости 1 Фарад [Ф].
• 1Ф – электроёмкость двух проводников, если при сообщении им зарядов +1Кл и -1Кл между ними возникает разность потенциалов 1В.

Электроёмкость

зависит от:

не зависит от:

• размеров и формы проводников
• диэлектрической проницаемости среды.

• Q - заряда
• U - напряжения

Электроемкость плоского конденсатора

• где S - площадь пластины (обкладки) конденсатора
• d - расстояние между пластинами
• eо - электрическая постоянная
• e - диэлектрическая проницаемость диэлектрика

Схема конденсатора

где d много меньше размеров проводника.

Обозначения на схемах

Виды конденсаторов:

1. по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, керамические, электролитические

2. по форме обкладок: плоские, сферические.

3. по величине емкости: постоянные, переменные (подстроечные).

Классификация конденсаторов

В мире тысячи видов конденсаторов, для разных областей применений...

Условные обозначения

• КДК – конденсатор дисковой керамический,
• КДМ – конденсатор дисковой малогабаритный,
• КСГ – конденсатор слюдяной герметический,
• БМ – бумажный малогабаритный,
• БГМ – бумажный герметический малогабаритный,
• КЭ – электролитический,
• КЭГ – электролитический герметический.

конденсатор дисковой керамический

конденсатор дисковой малогабаритный

конденсаторы слюдяные опрессованные

Бумажный герметичный малогабаритный

Оксидно-электролитические алюминиевые

Электролитические конденсаторы

Керамические конденсаторы

Высоковольтные конденсаторы

Включение конденсаторов в электрическую цепь

параллельное

последовательное

Задача 3

• Определить электроемкость C плоского слюдяного конденсатора, площадь S пластин которого равна 100 см2, а расстояние между ними равно 0,1 мм.

Задача 4

• Электроемкости конденсаторов: C1=0,2 мкФ, C2=0,1 мкФ, C3=0,3 мкФ, С4=0,4 мкФ. Определить электроемкость C батареи конденсаторов.

Задача 5

• Конденсаторы электроемкостями C1=10 нФ, С2=40 нФ, C3=2 нФ и C4=30 нФ .Определить электроемкость C соединения конденсаторов.

ЭНЕРГИЯ ЭАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА

Энергия конденсатора равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин конденсатора вплотную, или равна работе по разделению положительных и отрицательных зарядов , необходимой при зарядке конденсатора.

Задача 7

• В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора емкостью 800 мкФ, заряженного до напряжения 300 В. Найти энергию вспышки и среднюю мощность, если продолжительность разрядки 2,4 мс.

Задача 8:

• Во сколько раз изменится энергия конденсатора при увеличении напряжения на нем в 4 раза?

Задача 9:

• Конденсатору емкостью 10 мкФ сообщили заряд 4 мкКл. Какова энергия заряженного конденсатора?