«Конденсаторы. Электроемкость »

Цель: Сформировать представление о конденсаторе, об электроёмкости конденсатора, ввести единицу измерения электроёмкости, рассмотреть зависимость ёмкости конденсатора от его геометрической конструкции.

1 . Закон Кулона: 2. Силовая характеристика поля – это… 3 . Напряженность можно найти по формуле: 4. Напряженность поля точечного заряда: 5. Напряжённость поля плоскости: 6. За направление напряженности принимают… 7 . Энергетическая характеристика поля – это … 8. Дайте характеристику Повторим…

Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Конденсатор

Обозначение конденсатора в электрической схеме. - + + + + + - - - - Е - q + q

Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q 1 и q 2 , то между ними возникает некоторая разность потенциалов Δφ , зависящая от величин зарядов и геометрии проводников. Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле часто называют напряжением и обозначают буквой U . Наибольший практический интерес представляет случай, когда заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: q 1 = – q 2 = q . В этом случае можно ввести понятие электрической емкости.

Электроемкость конденсатора равна где q – заряд положительной обкладки, U – напряжение между обкладками. Электроемкость конденсатора зависит от его геометрической конструкции и электрической проницаемости заполняющего его диэлектрика и не зависит от заряда обкладок.

Согласно принципу суперпозиции, напряженность поля, создаваемого обеими пластинами, равна сумме напряженностей и полей каждой из пластин:

Вне пластин вектора и направлены в разные стороны, и поэтому E = 0. Поверхностная плотность σ заряда пластин равна q / S , где q – заряд, а S – площадь каждой пластины. Разность потенциалов Δφ между пластинами в однородном электрическом поле равна Ed , где d – расстояние между пластинами. Из этих соотношений можно получить формулу для электроемкости плоского конденсатора, где ε o =8,85·10 -12 Ф / м – электрическая постоянная.

Таким образом, электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз:

Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов (рисунок №3) напряжения на конденсаторах одинаковы: U 1 = U 2 = U , а заряды равны q 1 = С 1 U и q 2 = С 2 U . Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости C , заряженный зарядом q = q 1 + q 2 при напряжении между обкладками равном U . Отсюда следует

Таким образом, при параллельном соединении электроемкости складываются. Параллельное соединение конденсаторов. C = C 1 + C 2. Последовательное соединение конденсаторов. .

При последовательном соединении (рисунок 4) одинаковыми оказываются заряды обоих конденсаторов: q 1 = q 2 = q , а напряжения на них равны и Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками U = U 1 + U 2 . Следовательно,

Типы конденсаторов

Применение конденсаторов Виды конденсаторов: - воздушный, - бумажный, - слюдяной, - электростатический. Назначение: Накапливать на короткое время заряд или энергию для быстрого изменения потенциала. Не пропускать постоянный ток. В радиотехнике – колебательный контур, выпрямитель. Применение в фототехнике.

Конденсаторы переменной ёмкости с воздушным или твёрдым диэлектриком Часто используются конденсаторы переменной емкости с воздушным или твёрдым диэлектриком. Они состоят из двух систем металлических пластин, изолированных друг от друга. Одна система пластин неподвижна, вторая может вращаться вокруг оси. Вращая подвижную систему, плавно изменяют ёмкость конденсатора.

ЗакрепленЗЗие. Для чего предназначены конденсаторы? Как устроен конденсатор? Для чего пространство между обкладками конденсатора заполняют диэлектриками? Чему равна электроемкость заряженного конденсатора? От чего зависит электроемкость? Закрепление.

Расстояние между пластинами квадратного плоского конденсатора со стороной 20см равно 1мм. Какова разность потенциалов между пластинами, если заряд конденсатора 2 нКл. задача

: Решение:

Итог урока: Что нового, интересного узнали сегодня на уроке? Чему учились?

Домашнее задание: § 99, 100 Упр. 18

Питер ван Мушенбрук ()

Что такое конденсатор? Конденсатор (от лат. condense «уплотнять», «сгущать») двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.лат.двухполюсникёмкостипроводимостью диэлектриком

Свойства конденсатора Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещенияцепи постоянного тока переменного токатоком смещения

В терминах метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом:метода комплексных амплитуд импедансом Резонансная частота конденсатора равна: Резонансная частота При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах, на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 23 раза ниже резонанснойкатушка индуктивности

Основные параметры. Ёмкость Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Однако существуют конденсаторы с ёмкостью до десятков фарад. ёмкостьэлектрический зарядзаряд напряжениюфарад Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулойСИ

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею. Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади. При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счет разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна

Удельная ёмкость. Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

Плотность энергии Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 емкостью мкФ x 450 В и массой 1.9кг плотность энергии составляет 639Дж/кг или 845Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гауссапушке Гаусса

Номинальное напряжение Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.температурыскоростиносителей заряда

Полярность Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.электролитические электролитавзрыва

«Переменный ток» - Определение. Переменным током называется электрический ток, изменяющийся во времени по модулю и направлению. Переменный ток. Генератор переменного тока. ЭЗ 25.1 Получение переменного тока при вращении катушки в магнитном поле.

«Действие электрического тока» - Вам нужно сделать точный слепок с некоторого деревянного рельефа. Как по химическому действию тока можно судить о количестве прошедшего электричества? Какие действия электрического тока, проявляются в вашей квартире? «Подумаем». Выберите на демонстрационном столе оборудование для опыта в соответствии с рисунком.

«Мощность электрического тока» - А. A=IU Б. P=UI В. I=U/R А. A=UI Б. P=UI В. A=UIt А. Вт Б. А В. В А. 100 Вт Б. 400 Вт В. 4 кВт. Действие тока характеризуют две величины. Напряжение… Работа тока A=UIt. Электрический ток… Сила тока… Мощность электрического утюга равна 600 Вт, а мощность телевизора 100 Вт. Знать определение работы и мощности электрического тока на участке цепи?

«Электроемкость и конденсаторы» - Параллельное. Конденсаторы. Конденсатор переменной емкости. Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. -q. Энергия заряженного конденсатора. Соединение конденсаторов. Электроемкость. Последовательное. Обозначение на электрических схемах: Конденсатор постоянной емкости. +q. Вывод формулы энергии заряженного конденсатора.

«Переменный электрический ток» - В результате средняя мощность за период. Переменный Электрический ток. Мгновенное значение силы тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения. E=-ф’= -bs(cos ?t)’= = bs? * sin ?t = em sin ?t. И наоборот, незатухающие вынужденные колебания имеют большое практическое значение. U=Um cos ?t.

«Конденсатор физика» - - Бумажный конденсатор - слюдяной конденсатор электролитический конденсатор. Назначение конденсаторов. Конденсаторы. При подключении электролитического конденсатора необходимо соблюдать полярность. Воздушный конденсатор. Определение конденсатора. Презентация по Физике на Тему: Бумажный конденсатор. Работу выполнила: Даутова Регина.

Всего в теме 9 презентаций

МАОУ Гимназия №1

Презентация по физике в 10 кл

«Конденсаторы»

Учитель физики

I квалификационной категории

Г.Белогорск Амурская область

Клименко Елена Николаевна Учитель физики Презентация по теме «Линзы» 11 класс Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №1 Г.Белогорск Амурская область

КОНДЕНСАТОР – два проводника (обкладки), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

С- электроемкость (способность двух проводников накапливать электрический заряд).

С= q/U q- заряд, U- напряжение

В СИ электроемкость измеряется в Ф (фарад), 1Ф = 1 Кл/В

Электроемкость конденсатора зависит от:

• расстояния между пластинами –d(м),
• площади пластин –S(м),
• от рода диэлектрика – ε(диэлектрическая проницаемость среды).

C =εέS/d

έ – электрическая постоянная

По виду диэлектрика конденсаторы различают на:

• Вакуумные
• Газообразные
• Жидкие
• Стеклянные
• Слюдяные
• Керамические
• Бумажные
• Электролитические
• Оксидно-полупроводниковые

Способы соединения конденсаторов:

• последовательное

2) параллельное

Конденсаторы различают по возможности изменения своей емкости :

• постоянные конденсаторы - емкость не изменяется
• переменные конденсаторы - емкость изменяется в процессе функционирования аппаратуры
• Подстроечные конденсаторы – емкость изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе работы аппаратуры

Энергия заряженного конденсатора определяется по формуле:

Си: [W] = Дж

Название

Емкость

Плоский конденсатор

Схема

Цилиндрический конденсатор

Сферический конденсатор

Применение конденсаторов :

• Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами ) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров , цепей обратной связи , колебательных контуров и т. п.
• При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках , электромагнитных ускорителях , импульсных лазерах с оптической накачкой , генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ) , генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п.
• Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.
• Измерителя уровня жидкости. Непроводящая жидкость, заполняет пространство между обкладками конденсатора, и ёмкость конденсатора меняется в зависимости от уровня
• Измерительный преобразователь(ИП)влажности воздуха, древесины (изменение состава диэлектрика приводит к изменению ёмкости).
• Конденсаторы способны накапливать большой заряд и создавать большую напряжённость на обкладках, которая используется для ускорения заряженных частиц или для создания кратковременных мощных электрических разрядов

Источники литературы:

1.Справочник по физике. Х.Кухлинг.,Москва «Мир», 1983.

2.Учебник по физике 10 кл.Г.Я.Мякишев. ,Б.Б.Буховцев., Н.Н.Сотский.2004.