Презентация по физике на тему "Конденсатор. Энергия электростатического поля"

Разделы: Физика

Дидактическая цель

1. Дать понятие электроемкости уединенного проводника и ее единицы; познакомить с устройством плоского конденсатора и видами их соединений.

2. Вывести формулы электроемкости уединенного проводника, шара, плоского конденсатора, батареи последовательно и параллельно соединенных конденсаторов, энергии заряженного конденсатора.

3. Дать классификацию конденсаторов в зависимости от рода диэлектрика, разделяющего обкладки, и величины электроемкости.

Воспитательная цель

На примере демонстрации искровой разрядки конденсатора или разрядки конденсатора через лампу накаливания показать, что электрическое поле обладает энергией, а поэтому оно материально.

Основные знания и умения

1. Знать физический смысл электроемкости, формулы для вычисления электроемкости уединенного проводника, шара, плоского конденсатора, батареи параллельно и последовательно соединенных конденсаторов и уметь применять их для решения задач.

2. Знать формулу для вычисления энергии заряженного конденсатора и уметь применять ее для решения задач.

Последовательность изложения нового материала

1. Электроемкость проводника. Единицы электроемкости.

2. Зависимость электроемкости проводника от его размеров, формы и окружающих тел.

3. Электроемкость металлического шара (сферы).

4. Конденсаторы. Их устройство, назначение, зарядка и разрядка, роль диэлектрика. Классификация конденсаторов.

5. Последовательное соединение конденсаторов в батарею.

6. Параллельное соединение конденсаторов в батарею.

7. Энергия заряженного конденсатора. Объемная плотность энергии электрического поля.

Оборудование

Два электрометра, четыре металлические сферы (двух диаметров), элект-рофорная машина, два изолирующих штатива, демонстрационный разборный плоский конденсатор, демонстрационный конденсатор переменной емкости, набор конденсаторов (керамические, бумажные, слюдяные, электролитические), фотовспышка, электрическая лампа на 3,5 В и 0,28 А, источник постоянного тока или выпрямитель, питаемый от сети переменного тока, соединительные провода. Демонстрации

Зависимость потенциала уединенного проводника от величины сообщаемого заряда; зависимость потенциала уединенного проводника от его размера при сообщении одинаковых зарядов; зависимость потенциала проводника от присутствия других проводников; зависимость электроемкости плоского конденсатора от площади обкладки, расстояния между обкладками и диэлектриком, разделяющим обкладки; разрядка конденсатора через лампу накаливания или фотовспышка; устройство различных типов конденсаторов.

Мотивация познавательной деятельности учащихся

В наше время все учащиеся в какой-то степени знают о конденсаторах. Конденсаторы широко применяются в устройстве радиоприемников, телевизоров, магнитофонов и во многих электронных приборах. Конденсаторы служат для накопления электрических зарядов и электрической энергии. Свойство конденсатора накапливать и сохранять электрические заряды используют в технике для получения кратковременных импульсов тока большой силы. Одним из примеров подобного использования конденсатора является электронная фотовспышка, используемая в фотографии. В этом случае конденсатор разряжается через специальную лампу.

План занятия

Проверка знаний, умений и навыков учащихся

1. Сообщить учащимся результаты физического диктанта, выполненного на прошлом занятии; разобрать типичные и грубые ошибки.

2. Опросить устно четырех учащихся по следующим заданиям:

Задание первое:

1) Объяснить физическую природу электростатической индукции. Почему внутри проводника, помещенного в электрическое поле, напряженность равна нулю?

2) Написать формулу зависимости напряженности и разности потенциалов однородного электрического поля.

3) На сколько изменится средняя кинетическая энергия хаотического движений молекул газа при повышении его температуры на 100 К? Ответ.∆Е к =2,07*10 -21 Дж.

Задание второе:

1) Объяснить физическую природу поляризации неполярных диэлектриков. Почему напряженность внутри диэлектрика, помещенного в электрическое поле, меньше напряженности внешнего поля?

2) Написать формулу напряженности электрического поля заряженной плоскости.

3) Определить тепловую энергию 3,2 кг кислорода при температуре 127°С. Ответ. ∆U=831 кДж.

Задание третье:

1) Объяснить физическую природу поляризации полярных диэлектриков. Почему незаряженная бумажная гильза (диэлектрик) притягивается к заряженному телу?

2) Написать формулу потенциала электрического поля заряженного шара. 31 На сколько изменится внутренняя энергия 1,2 кг углерода при понижении температуры на 40°С? Ответ. ∆U=49,86 кДж.

Задание четвертое:

1) В каких диэлектриках поляризация не зависит от температуры, а в каких зависит? Почему?

2) Почему при равновесии весь избыточный заряд наэлектризованного проводника расположен на его поверхности?

3) Определить давление 2 кг кислорода, находящегося в баллоне емкостью 0,4 м 3 при температуре 27°С. Ответ,

р ≈ 0,39 МПа.

3. Проверить выполнение домашнего задания. Дополнительные вопросы к отвечающим:

Т. № 958. Наэлектризуйте трением эбонитовую палочку. Сначала только коснитесь шарика электроскопа, а затем проведите по нему палочкой. Одинаково ли зарядился электроскоп в том и другом случае? (во втором случае электроскоп зарядится больше, так как заряд снимается не с одной, а со многих точек поверхности палочки.)

Т. № 974. Чему равна напряженность поля в центре равномерно заряженного проволочного кольца, имеющего форму окружности? В центре равномерно заряженной сферической поверхности? (в обоих случаях напряженность равна 0.)

Т. № 986. Для того, чтобы разредить электроскоп, бывает достаточно коснуться его пальцем. Разрядится ли электроскоп если поблизости от него находится изолированное от земли заряженное тело (нет, т.к. на электроскопе останется индуцированный телом заряд противоположного знака.)

Т. № 987. Если к заряженному «султану» поднести иголку острием, то листочки султана постепенно начинают разряжаться. Почему? (На иголке находится заряд противоположного знака (одноименный по руке уходит в землю), который нейтрализует заряд, находящийся на листочках.)

Как читается закон Кулона?

Как читается закон сохранения заряда?

Какое поле называется электрическим полем?

Фронтальный опрос

1. Что называется величиной заряда?

(Избыток электрических зарядов одного знака в каком- либо теле называетсяся величиной заряда или количеством электричества.)

2. Как читается закон сохранения заряда?

(Электрические заряды не возникают и не исчезают, а только перераспределяются между всеми телами, участвующими в том или ином явлении.)

3. Назовите виды электризации?

4. Почему при переливании бензина из одной цистерны в другую он может воспламениться, если не принять специальных мер предосторожности?

(При вытекании из трубы бензин электризуется настолько, что возникает электрическая искра, воспламеняющая его.)

5. Прочитайте закон Кулона?

6. Почему проводники для опытов по электростатике делаются полыми?

(Потому что статические заряды располагаются лишь на внешней поверхности проводника.)

7. Что мы называем диэлектрической проницаемостью среды? (Величина, характеризующая зависимость силы взаимодействия между зарядами от окружающей среды называется e с.)

8. Почему приборы для электростатических опытов не имеют острых концов, а заканчиваются округленными поверхностями?

(На острых концах проводников настолько большая плотность зарядов, что они не удерживаются на проводнике и «стекают» с него.)

9. Какое поле называется электрическим полем?

(Поле, передающее воздействие одного неподвижного электрического заряда на другой неподвижный заряд в соответствии с законом Кулона, называется электрическим полем.)

10. Что мы называем линией напряженности?

(Это такая линия, по касательной к каждой точке которой направлены векторы напряженности поля.)

11. Свойства силовых линий?

12. Какое поле называется однородным?

13. Как определить знак заряда на электроскопе, имея эбонитовую палочку и сукно?

(Знак заряда электроскопа будет отрицательным, если от прикосновения наэлектризованной, эбонитовой палочки листочки разойдутся на больший угол.)

14. Как изменится сила взаимодействия между двумя точечными зарядами, если величину каждого заряда увеличить в четыре раза, а расстояние между зарядами уменьшить вдвое?

(Увеличиться в 64 раза.)

15. Что мы называем потенциалом поля данной точки? (Энергетическая характеристика электрического поля в данной точке называется потенциалом поля в данной точке.)

16. Формула для определения φ, Е?

Проанализировать ответы учащихся, прокомментировать и сказать оценки.

Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных пластин (называемых обкладками), находящихся на малом расстоянии друг от друга и разделенных слоем диэлектрика. На пластины от источника питания подаются заряды одинаковые по модулю, но противоположные по знаку. Таким образом, между пластинами возникает разность потенциалов. Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора и однородно.

Основная характеристика конденсатора- электрическая емкость (электроемкость), которая обозначается буквой С. Электроемкость- это физическая величина, характеризующая способность двух проводников накапливать электрический заряд. Единица электроемкости в системе СИ названа в честь великого ученого Майкла Фарадея и называется фарад. Один фарад - это очень большая величина, поэтому на практике используют мкФ, нФ, пФ.

Электроемкость двух проводников – это отношение заряда проводника к разности потенциалов между ними. Электроемкость не зависит ни от сообщенного проводникам заряда, ни от возникающей между ними разности потенциалов. Емкость конденсатора определяется геометрическими размерами проводников, формой, расположением и, конечно, диэлектрической проницаемостью среды. Электроемкость двух проводников – это отношение заряда проводника к разности потенциалов между ними. Электроемкость не зависит ни от сообщенного проводникам заряда, ни от возникающей между ними разности потенциалов. Емкость конденсатора определяется геометрическими размерами проводников, формой, расположением и, конечно, диэлектрической проницаемостью среды.

Чтобы зарядить конденсатор, нужно совершить работу по разделению положительных и отрицательных зарядов. Согласно закону сохранения энергии эта работа равна энергии конденсатора Чтобы зарядить конденсатор, нужно совершить работу по разделению положительных и отрицательных зарядов. Согласно закону сохранения энергии эта работа равна энергии конденсатора

Область применения: 1)радиотехника и электротехника 1)радиотехника и электротехника 2) в фототехнике всем известная фотовспышка. 2) в фототехнике всем известная фотовспышка. 3) в лазерной технике. 3) в лазерной технике. 4) в элементах памяти ЭВМ и любимом вами компьютере. Ведь под крышками цифр и символов клавиатуры компьютера стоят конденсаторы. 4) в элементах памяти ЭВМ и любимом вами компьютере. Ведь под крышками цифр и символов клавиатуры компьютера стоят конденсаторы. 5)конденсатор нашел применение при измерении влажности воздуха и древесины, 5)конденсатор нашел применение при измерении влажности воздуха и древесины, 6) в системе защиты от короткого замыкания. 6) в системе защиты от короткого замыкания.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9

Cлайд 10

Слайд 1

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Презентацию на тему "Электроемкость и конденсаторы" можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Физика. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 13 слайд(ов).

Слайды презентации

Слайд 1

Слайд 2

Разделы - Электроемкость

Конденсаторы и их типы

Электроемкость плоского конденсатора

Энергия заряженного конденсатора

Энергия электрического поля

Применение конденсаторов

Единицы электроемкости

Слайд 3

Электроемкость

При любом способе заряжения тел – с помощью трения, электростатической машины, гальванического элемента и т.д. – первоначально нейтральные тела заряжаются вследствие того, что некоторая часть заряженных частиц переходит от одного элемента к другому. Обычно этими частицами являются электроны. При заряжении двух проводников, например от электростатической машины, один из них приобретает заряд +|q|, а другой -|q|. Между проводниками появляется электрическое поле и возникает разность потенциалов (напряжение). С увеличением напряжения электрическое поле между проводниками усиливаются. В сильном электрическом поле (при большом напряжении) диэлектрик (например, воздух) становится проводящим. Наступает так называемый пробой диэлектрика: между проводниками проскакивает искра, и они разряжаются. Чем меньше увеличивается напряжение между проводниками с увеличением их зарядов, тем больший заряд можно на них накопить. Электроёмкость - физическая величина, характеризующая способность двух проводников накапливать электрический заряд. Напряжение U между двумя проводниками пропорционально электрическим зарядам, которые находятся на проводниках (на одном +|q|, а на другом -|q|).

Слайд 4

Действительно, если заряды удвоить, то напряженность электрического поля станет в 2 раза больше, следовательно, в 2 раза увеличится и работа, совершаемая полем при перемещении заряда, т.е. в 2 раза увеличится напряжение. Поэтому, отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним не зависит от заряда. Оно определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным расположением, а также электрическими свойствами окружающей среды. Электроемкость двух проводников - отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним:

Чем меньше напряжение U при сообщении проводникам зарядов +|q| и -|q|, тем больше электроемкость проводников. На проводниках можно накопить большие заряды, не вызывая пробоя диэлектрика. Но сама электроемкость не зависит ни от сообщенных проводникам зарядов, ни от возникающего напряжения.

Назад к разделам

Продолжить просмотр

Слайд 5

Единицы электроемкости

Электроемкость двух проводников равна единице, если при сообщении им зарядов +1 Кл и -1 Кл между ними возникает разность потенциалов 1 В. Эту единицу называют фарад (Ф); 1Ф=1 Кл/В. Из-за того что заряд в 1 Кл очень велик, емкость 1Ф очень велика. Поэтому на практике часто используют доли этой единицы: микрофарад (мкФ) -10(-6)Ф и пикофарад (пФ) – 10(-12)Ф.

Слайд 6

Конденсаторы и их типы

Конденсаторы - устройства, состоящее из двух изолированных друг от друга проводников, расположенных на близком расстоянии друг от друга. Проводники в этом случае называются обкладками конденсатора. Независимо от формы проводников их называют пластинами конденсатора.

Простейший конденсатор состоит из двух плоскопараллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга. Если заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то силовые линии электрического поля начинаются на положительно заряженной обкладке

Конденсатора и оканчиваются на отрицательно заряженной. Поэтому почти все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника напряжения, например к полюсам батареи аккумуляторов. Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.

Слайд 7

В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное устройство. Обычный технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга и от металлического корпуса бумажными лентами, пропитанными парафином. Полоски и ленты туго свернуты в пакет небольшого размера. В радиотехнике широко применяются конденсаторы переменной электроемкости. Такой конденсатор состоит из двух 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. Увеличения электроемкости за счет уменьшения расстояния между обкладками достигают в электролитических конденсаторах. Диэлектриком в них служит тонкая пленка оксидов,

покрывающих одну из обкладок (полосу фольги). Второй обкла - дкой служит бумага, пропитанная раствором электролита.

Слайд 8

Электроемкость плоского конденсатора

Поле, создаваемое бесконечной заряженной проводящей пластиной с плотностью заряда s равно Е = s /(2 e 0).

Таким образом, если пренебречь краевыми эффектами, поле между пластинами плоского конденсатора однородно. Точность этого утверждения тем выше, чем больше размер пластин по сравнению с расстоянием между ними. Пользуясь формулой U = Ed , получаем:

Так как | s | = q/S , где S - площадь пластины, то напряженность поля между пластинами равна:

Если приблизить друг к другу две проводящие пластины, размеры которых много больше расстояния между ними, и подключить их к источнику напряжения, то можно считать, что поле, создаваемое каждой из пластин, приближенно совпадает с полем бесконечной пластины. Тогда внутри получившегося плоского конденсатора (между пластинами) поле будет равно сумме полей, создаваемых каждой пластиной:

Слайд 9

Последовательное соединение конденсаторов:

Параллельное соединение конденсаторов:

Слайд 10

Энергия заряженного конденсатора

Для того, чтобы зарядить конденсатор, нужно совершить работу по разделению положительных и отрицательных зарядов. Согласно закону сохранения энергии эта работа равна энергии конденсатора. В том, что заряженный конденсатор обладает энергией, можно убедиться, если разрядить его через цепь, содержащую лампу накаливания, рассчитанную на напряжение в несколько вольт. При разрядке конденсатора лампа

вспыхивает. Энергия конденсатора превращается в другие формы: тепловую, световую. Напряженность поля, созданного зарядом одной из пластин, равна E/2, где Е – напряженность поля в конденсаторе. В однородном поле одной пластины находится заряд q, распределенный по поверхности другой пластины. Так как Ed=U, где U – разность потенциалов между обкладками конденсатора, то его энергия равна:

Эта энергия равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин вплотную.

Слайд 11

Энергия электрического поля

Согласно теории близкодействия вся энергия взаимодействия заряженных тел сконцентрирована в электрическом поле этих тел. Значит, энергия может быть выражена через основную характеристику поля – напряженность. Так как напряженность электрического поля прямо пропорциональна разности потенциалов (U=Ed), то согласно формуле: энергия конденсатора прямо пропорциональна напряженности электрического поля внутри его.

Слайд 12

Применение конденсаторов

Энергия конденсатора обычно не очень велика – не более сотен джоулей. К тому же она не сохраняется из-за неизбежной утечки заряда. Поэтому заряженные конденсаторы не могут заменить, например, аккумуляторы в качестве источников электрической энергии. Конденсаторы могут накапливать энергию более или менее длительное время, а при зарядке через цепь малого сопротивления они отдают энергию почти мгновенно. Именно это свойство используют широко на практике. Лампа- вспышка, применяемая в фотографии, питается электрическим током разряда конденсатора, заряжаемого предварительно специальной батареей. Возбуждение квантовых источников света – лазеров осуществляется с помощью газоразрядной трубки, вспышка которой происходит при разрядке батареи конденсаторов большой электроемкости. Однако основное применение конденсаторы находят в радиотехнике…

Советы как сделать хороший доклад презентации или проекта

1. Постарайтесь вовлечь аудиторию в рассказ, настройте взаимодействие с аудиторией с помощью наводящих вопросов, игровой части, не бойтесь пошутить и искренне улыбнуться (где это уместно).
2. Старайтесь объяснять слайд своими словами, добавлять дополнительные интересные факты, не нужно просто читать информацию со слайдов, ее аудитория может прочитать и сама.
3. Не нужно перегружать слайды Вашего проекта текстовыми блоками, больше иллюстраций и минимум текста позволят лучше донести информацию и привлечь внимание. На слайде должна быть только ключевая информация, остальное лучше рассказать слушателям устно.
4. Текст должен быть хорошо читаемым, иначе аудитория не сможет увидеть подаваемую информацию, будет сильно отвлекаться от рассказа, пытаясь хоть что-то разобрать, или вовсе утратит весь интерес. Для этого нужно правильно подобрать шрифт, учитывая, где и как будет происходить трансляция презентации, а также правильно подобрать сочетание фона и текста.
5. Важно провести репетицию Вашего доклада, продумать, как Вы поздороваетесь с аудиторией, что скажете первым, как закончите презентацию. Все приходит с опытом.
6. Правильно подберите наряд, т.к. одежда докладчика также играет большую роль в восприятии его выступления.
7. Старайтесь говорить уверенно, плавно и связно.
8. Старайтесь получить удовольствие от выступления, тогда Вы сможете быть более непринужденным и будете меньше волноваться.

Хотите лучше владеть компьютером?

Сервисы Гугл позволяют сделать онлайн опрос с разными типами вариантов ответов и автоматическим созданием сводной таблицы с ответам всех респондентов. Формы опросов можно встраивать на страницы сайтов, но это для проведения такого опроса не обязательно иметь свой сайт. Сфера применения таких опросов широка, учителя могут проводить анкетирование родителей или учеников школы, отправив ссылку на страницу опроса по электронной почте, опубликовав в социальных сетях или на школьном сайте. Опрос может быть как анонимным, так и только от авторизованных пользователей. Рассмотрим создание своего онлайн-опроса в сервисах Гугла.

Читайте новые статьи

Нацпроект «Цифровая образовательная среда» приходит в российские регионы: в школы будет поставлено оборудование, улучшен доступ в Интернет. Но не будем забывать о содержании: что будет делать учитель с новыми, но пустыми компьютерами? Цифровой класс - это не только компьютеры и интернет, важным компонентом цифровой среды являются инструменты и сервисы, позволяющие организовать в школе учебный процесс с использованием электронных образовательных ресурсов.