Подведение итогов
Пишем конспект Дата, тема, записать все, что подписано красным шрифтом.
Урок № 1. Тема: Электроемкость. Конденсаторы. Решение задач
Цель урока: сформировать понятие электроемкость, «единицы ёмкости»; изучить плоский конденсатор и ознакомить с формулой его электроёмкости; выяснить практическое значение накопителей зарядов — конденсаторов.
Изучение нового материала
Просмотреть видеофрагменты https://www.youtube.com/watch?v=Df4RRCIINAU
https://www.youtube.com/watch?v=8TpQzXyb9u4
На предыдущих уроках мы знакомились с элементарными электрическими понятиями и принципами, в частности, мы говорили об электризации – явлении перераспределения заряда. Разговор о более глубоком исследовании этого явления начнем с опыта.
Изначально пусть нам даны две разные по размеру изолированные банки, подключенные к электроскопу (рис. 1):
Рис. 1
Теперь к каждой из банок поднесли одинаково заряженное тело. Естественно, с каждой банкой произойдет процесс электризации, и стрелки обоих электроскопов разойдутся. Однако оказалось, что электроскоп большей банки показал меньшее отклонение (рис. 2):
Рис. 2
Данный опыт доказывает, что различные тела электризуются одним и тем же зарядом по-разному (конкретно большая банка одним и тем же зарядом зарядилась до меньшего потенциала). И существует некоторая величина, которая показывает способность тела накапливать электрический заряд. Собственно, о ней и пойдет речь.
Определение. Электроемкость (емкость) – величина, равная отношению заряда переданного проводнику к потенциалу этого проводника. Записать определение
Здесь: 
– емкость; 
– переданный заряд; 
– потенциал, до которого зарядился проводник.
|
|
2. Конденсаторы
Теперь непосредственно познакомимся со специализированными приборами для накопления зарядов.
Определение. Конденсатор – набор проводников, служащий для накопления электрического заряда. Записать определение Конденсаторы состоят из двух проводников и разделяющего их диэлектрика, причем толщина диэлектрического слоя много меньше размеров проводников (рис. 3).
Рис. 3. Схематическое изображение конденсатора
Особое внимание мы будем уделять так называемым плоским конденсаторам (слой диэлектрика расположен между двумя плоскими пластинами проводника). На электрической схеме конденсатор обозначается следующим образом (рис. 4):
Рис. 4. Условное обозначение конденсатора на электрической схеме
Емкость конденсатора определяется так же, как и любая другая электроемкость, однако с небольшим отличием (так как речь идет о системе проводников, а не о отдельно взятом проводнике, в формуле фигурирует не потенциал, а разность потенциалов или напряжение)
Записать формулу и единицу измерения
Здесь: – заряд на обкладках конденсатора (так называются проводники, из которых состоит конденсатор); 
– напряжение между обкладками конденсатора.
Единица измерения емкости: Ф – фарад
Однако, конечно же, емкость конденсатора – не постоянная величина, она зависит от конструкторских особенностей самого конденсатора. В случае плоского конденсатора эта зависимость имеет следующий вид:
Записать формулу и описание формулы
Здесь: 
– диэлектрическая проницаемость среды; – электрическая постоянная; 
– площадь обкладки конденсатора; 
– расстояние между обкладками.
|
|
В конденсаторах роль диэлектрической прослойки, как правило, выполняет пропитанная соответствующим составом бумага, расположенная между двумя тонкими листами металла (рис. 5).
Рис. 5. Устройство конденсатора
Конденсаторы можно разделить на три основных типа:
записать схему
Конденсатор постоянной емкости – это свернутая в рулон упомянутая выше трехслойная лента (две ленты проводника и лента диэлектрика между ними). Конденсаторы переменной емкости – приборы, используемые в радиотехнике, позволяющие регулировать параметры, от которых зависит емкость – ширина пластин и расстояние между ними (рис. 6). Батарея же конденсаторов – это несколько конденсаторов, связанных по определенной схеме.
Рис. 6. Модель конденсатора переменной емкости
3. Энергия конденсаторов
Конденсатор – прибор для накопления заряда, и проводники, на которых накапливается заряд, создают между собой электрическое поле, а значит, конденсатор обладает некоторой энергией. Энергия конденсатора, по закону сохранения энергии, должна быть равна работе, выполненной по разделению зарядов.
Как мы уже знаем, работа по перемещению заряда в поле равна:
Здесь: – заряд; 
– напряженность; – модуль перемещения.
И теперь, если рассмотреть наш случай поля конденсатора, получается, что напряженность создается одновременно двумя обкладками, и для рассмотрения одной обкладки мы должны записать
Рис. 7. Однородное поле конденсатора
Воспользовавшись теперь формулой связи напряженности и напряжения из прошлого урока:
|
|
Формула для энергии конденсатора принимает вид:
Записать формулу
Использовав в этой формуле формулу определения емкости конденсатора, можно получить еще две формы записи для энергии:
или 
Записать формулу