Тема: Энергия заряженного конденсатора.
Дата: 07.10.2020 г.
Студенты должны знать: формулу для расчета энергии заряженного конденсатора, практическое применение конденсатора.
Студенты должны уметь: рассчитать энергию заряженного конденсатора.
,
План
1. Конденсаторы – накопители электрической энергии.
2. Зарядка и разрядка конденсатора.
3. Энергия заряженного конденсатора.
Конденсаторы – накопители электрической энергии.
Осенью1745 г. Немецкий физик Э. Клейст налил в медицинскую склянку немного ртути и опустил в нее гвоздь. Наэлектризовав его он взял склянку в одну руку, а другой прикоснулся к гвоздю. И тут же испытал ощущение, еще не испытанное никем до него: появилась искра, и Клейст почувствовал сильный удар в руку.
Чуть позже, в январе 1746 г., независимо от Клейста аналогичный опыт провел голландский ученый Питер ванн Мушенбрук. О своем открытии Мушенбрук сообщил в письме своему коллеге – французскому ученому Реомюру: «Хочу сообщить Вам новый, ужасный опыт, который не советую повторять. Я занимался изучением электрической силы. Для этого я подвесил на двух шелковых нитях железный ствол, получающий электричество от стеклянного шара, который быстро вращался вокруг оси и натирался руками. На другом конце висела медная проволока, конец который был погружен в стеклянный круглый сосуд, заполненный наполовину водой, который я держал в руке; левой же рукой я пытался извлечь из электрического ствола искру. Вдруг моя правая рука была поражена ударом с такой силой, что все тело содрогнулось, как от удара молнии…Я думал, что пришел конец».
О простейшем конденсаторе просмотрите видео «Разборная лейденская банка» (ссылка https://my.mail.ru/mail/obrazovanie-new/video/5107/7852.html?related_deep=1).
Обратите внимание на правила техники безопасности при работе с конденсаторами:
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПОМНИТЕ!
· ЗАРЯЖЕННЫЙ КОНДЕНСАТОР ОПАСЕН ДЛЯ ЖИЗНИ!
· ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРИКАСАТЬСЯ К ОБЕСТОЧЕННОЙ ЦЕПИ!
· В НЕЙ МОГУТ БЫТЬ НЕЗАРЯЖЕННЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ!
· ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРИКАСАТСЯ К ВЫВОДАМ КОНДЕНСАТОРА!
Конденсаторы – накопители электрической энергии, а человеческое тело – хороший проводник электричества, поэтому при неосторожном обращении с конденсатором можно получить ожог.
Зарядка и разрядка конденсатора.
Если подключить к конденсатору источник постоянного тока, то свободные электроны с первой обкладки конденсатора устремятся к положительному полюсу источника, в связи с чем на обкладке возникнет недостаток отрицательно заряженных частиц и она станет положительно заряженной. В то же время электроны с отрицательного полюса источника тока переместятся ко второй обкладке конденсатора, в результате чего на ней возникнет избыток электронов, соответственно, обкладка станет отрицательно заряженной. Таким образом, на обкладках конденсатора образуются заряды разного знака (как раз этот случай мы и рассматривали в первой части статьи), что приводит к появлению электрического поля, которое создаст между пластинами конденсатора определенную. Процесс зарядки будет продолжаться до тех пор, пока эта разность потенциалов не станет равна напряжению источника тока, после этого процесс зарядки закончится, и перемещение электронов по цепи прекратится.
Зарядка конденсатора происходит очень быстро.
При отключении от источника конденсатор может на протяжении длительного времени сохранять накопленные заряды. Соответственно, заряженный конденсатор является источником электрической энергии, это означает, что он может отдавать энергию во внешнюю цепь.
При разрядке конденсатора можно наблюдать превращение электрической энергий в световую, тепловую и звуковую энергию. Для иллюстрации последнего положения посмотрите демонстрационный опыт по ссылке https://www.youtube.com/watch?v=KqOpkPp1j50.
Энергия заряженного конденсатора.
Энергия заряженного конденсатора:
●это энергия электрического поля, сосредоточенная в пространстве между его обкладками;
●обозначается W в джоулях, [W] = 1 Дж;
●может быть вычислена по формулам:
W = q2/2С или W = CU2/2;
●может превращаться в другие виды энергии: световую, тепловую, звуковую;
●запасена очень удобным образом, т. к. в подходящей электрической цепи эту энергию можно высвободить из конденсатора за время порядка 1 мкс..
Контрольные вопросы:
1. Записать формулу для определения электроемкости.
2. В каких единицах измеряется электроемкость?
3. Как обозначается энергия заряженного конденсатора?
4. В каких единицах измеряется энергия заряженного конденсатора?
5. Записать формулы для определения энергии заряженного конденсатора.
6. Решить задачу: Какую максимальную энергию можно запасти в заполненном маслом конденсаторе емкостью С = 1мкФ, рассчитан на разность потенциалов U = 200 B?
.
ВНИМАНИЕ!!!
Уважаемые студенты, на вопросы необходимо ответить в рабочей тетради (сфотографировать) или в формате Документа Word. Отправлять для проверки в личные сообщения на страницу ВКонтакте: https://vk.com/: https://vk.com/id591468583.
Преподаватель: Потемкина Татьяна Пантелеймоновна.