125

Преподаватель физики ГБПОУ «КТК» Олейник А.И.
Учебный предмет: Физика
Специальность: 13.02.11 Техническая эксплуатация и ремонт
электрического и электромеханического оборудования
Раздел программы: «Основы электродинамики»
Тема 3.1 «Электрическое поле»
Место урока в изучении раздела: четвертый урок темы
Тип урока: обобщения и систематизации знаний, урок изучения
нового материала
Вид урока: проблемная лекция с элементами беседы
Форма обучения: фронтальная
Методы обучения: наглядно- практический, проблемный,
эвристический
Формы организации работы студентов: индивидуальная, групповая,
самостоятельная
Цели урока
1. Дидактические (обучающие) цели:
• формирование общих и профессиональных компетенций;
• ввести понятие электроемкости и её единицы измерения , понятие
конденсатора и его обозначения на схеме;
• познакомить с устройством плоского конденсатора и его видами;
• вывести формулы емкости плоского конденсатора, записать
формулы емкости сферического и цилиндрического конденсаторов,
батареи последовательно и параллельно соединенных
конденсаторов, энергии заряженного конденсатора;
• обеспечить усвоение студентами особенностей способов соединения
конденсаторов;
• cформировать умения применять формулы в решении задач.
2. Развивающие:
• развивать умение анализировать, обобщать и применять на
практике полученные знания;
способствовать развитию логического мышления;
• развивать познавательную и творческую деятельность
студентов;
• развивать умения выделять главную мысль из лекции и
делать вывод.
3. Воспитательные цели:
• формировать потребность в систематическом самообразовании
по изучению дисциплины физика;
• расширить мировоззрение учащихся об истории создания
первого конденсатора;
• отработать навыки учебного труда по ведению конспекта.
• Приобретаемые навыки: применение знаний об устройстве и
принципе работы конденсатора при расчете электрических
цепей, развитие навыков логического и абстрактного
мышления, умение анализировать и обобщать материал,
развитие интереса к профессии.
•
Продолжительность занятия: 90 минут
Дидактическое оснащение занятия:
• персональный компьютер преподавателя;
• проектор;
• проекционный экран;
• учебные презентации «История создания первого конденсатора»,
«Электроемкость. Конденсатор. Энергия заряженного
конденсатора» с видеофрагментом «Разряд конденсатора большой
мощности»;
• модели конденсаторов;
• набор конденсаторов;
• рабочие тетради студентов
Оформление доски: дата, тема урока, домашнее задание.
1. Организационный этап
2. Этап проверки домашнего задания
Актуализация знаний, необходимых для усвоения нового материала
3. Подготовка студентов к активному сознательному усвоению знаний
Сообщение темы и цели урока, мотивация учебной деятельности (через
создание проблемной ситуации)
4.Этап освоения новых знаний
Изучение нового материала, демонстрационный эксперимент
5. Этап закрепления новых знаний
Проверка понимания учащимися изученного материала и его первичное
закрепление
6. Этап информации о домашнем задании
7. Этап подведения итогов занятия
1. Электроёмкость проводника:
1) определение;
2) обозначение;
3) единицы измерения.
2. Конденсатор:
1) определение;
2) обозначение на схеме;
3) назначение;
4) история создания первого конденсатора;
4) ёмкость конденсатора.
3. Принцип работы конденсатора:
1) Заряд конденсатора. Ток;
2) Заряд конденсатора. Напряжение;.
3) номинальное напряжение.
4. Способы соединения конденсатора:
1) параллельное соединение;
2) последовательн6ое соединение.
5. Типы конденсаторов и их практическое применение.
6. Энергия заряженного конденсатора.
7. Техника безопасности при работе с конденсаторами.
[С]= [Ф] – Фарад
1Ф = 1Кл/ В
Единица измерения названа в честь британского
ученого физика Майкла Фарадея
Ёмкость в 1Ф – равняется количеству заряда q в
один кулон (1 Кл), создающему напряжение U на
конденсаторе в один вольт (1В).
-6
1 мкФ = 10 Ф
-9
1 нФ = 10 Ф
-12
1пФ = 10 Ф
Электроемкость характеризует свойство
проводника накапливать электрический
заряд.
«С» зависит:
1) от размера проводника
2) от взаимного
расположения
проводников
3) от формы
4) от диэлектрических
свойств окружающей
среды
5) от наличия вблизи
других проводников
«С» не зависит:
1) от величины и знака
заряда q
2) от потенциала, который
приобрел проводник
Если два или более проводников сблизить до
расстояния, значительно меньшего, чем размеры
этих проводников, то они образуют конденсатор.
Конденсатор (латинский) – «сгуститель
электрического заряда»
Конденсатор- это два проводника,
разделенных слоем диэлектрика, толщина
которого мала по сравнению с размерами
проводников.
Конденсатор обладает свойством накапливать
электрический заряд
Принцип работы конденсатора.
Заряд конденсатора. Ток
Заряд конденсатора. Напряжение
Разрядка конденсатора
2. Разрядка конденсатора
Номинальное напряжение это максимальное напряжение, которое может
выдержать конденсатор.
Превышение этого значения приводит к
«пробиванию» изолятора между пластинами и
короткому замыканию.
Номинальное напряжение зависит:
- от материала изолятора;
- от его толщины (расстояния между обкладками).
Формы конденсатора. Схематическое
изображение. Формула для расчета ёмкости
1. Плоский конденсатор
C = ee0S/d
S - площадь пластины;
d - расстояние между пластинами.
2. Сферический конденсатор
C = 4pee0R1R2/(R2 - R1)
R2 и R1 - радиусы внешней и внутренней обкладок.
3. Цилиндрический конденсатор
C = 2pee0h/ln(R2/R1)
h - высота цилиндров;
R2 и R1 - радиусы внешней и внутренней обкладок.
Типы конденсаторов разделяют:
По характеру изменения емкости:
- постоянной емкости,
- переменной емкости,
- подстрочные.
По способу монтажа:
- для печатного или навесного монтажа.
По материалу диэлектрика:
- воздух,
- металлизированная бумага,
- слюда,
- тефлон,
- поликарбонат,
- оксидный диэлектрик (электролит).
Керамические конденсаторы
Керамические конденсаторы или
керамические дисковые конденсаторы сделаны
из маленького керамического диска, покрытого с
двух сторон проводником (обычно серебром).
Пленочные конденсаторы
В качестве диэлектрика пленочных
конденсаторов обычно используют тефлон,
металлизированную бумагу, майлар,
поликарбонат, полипропилен, полиэстер.
Различают два вида пленочных конденсаторов
по способу размещения слоев диэлектрика и
обкладок – радиальные и аксиальные.
Виды пленочных конденсаторов
Электролитические конденсаторы
Недостатки электролитических
конденсаторов
Недостатком окисления является полярность
конденсатора. Оксидный слой обладает
свойствами односторонней проводимости. При
неправильном подключении напряжения
оксидный слой разрушается, и через
конденсатор может пойти большой ток.
Преимущества:
- Танталовые конденсаторы физически меньше
алюминиевых аналогов.
- Электролитические свойства оксида тантала
лучше чем оксида алюминия - у танталовых
конденсаторов значительно меньше утечка
тока и выше стабильность емкости.
Переменные конденсаторы
 Переменные конденсаторы широко используются в
устройствах, где часто требуется настройка во
время работы - приемниках, передатчиках,
измерительных приборах, генераторах сигналов,
аудио и видео аппаратуре. Изменение емкости
конденсатора позволяет влиять на характеристики
проходящего через него сигнала (форму, частоту,
амплитуду и т.д.).
Переменные конденсаторы
Виды соединений
конденсаторов
Соединение конденсаторов в электрической
цепи может быть:
- последовательным
- параллельным
- смешанным
Параллельное соединение
конденсаторов
 Параллельное соединение конденсаторов - это
соединение при котором конденсаторы соединяются
между собой обоими контактами. В результате к
одной точке может быть присоединено несколько
конденсаторов.
Падение напряжения при
параллельном соединении
Последовательное соединение
конденсаторов
 Последовательное соединение конденсаторов – это
соединение двух или более конденсаторов в форме
цепи, в которой каждый отдельный конденсатор
соединяется с другим отдельным конденсатором
только в одной точке.
Падение напряжения при
последовательном соединении
Пример
Эффективная площадь обкладок
уменьшается до площади обкладок
самого маленького конденсатора. Это
объясняется тем, что как только
обкладки наименьшей площади
заполнятся электрическим зарядом,
данный конденсатор перестанет
пропускать ток.
Последовательная цепь формирует
один большой конденсатор с
площадью обкладок элемента с
наименьшей емкостью, и
расстоянием между обкладками,
равному сумме всех расстояний в
цепи.
Применение конденсаторов:
 На тепловозах
конденсаторы
используют для
сглаживания
пульсирующего тока,
получаемого от
выпрямителей и
импульсных
прерывателей, для
борьбы с искрением
контактов
электрических
аппаратов.
 Лампа-вспышка
питается
электрическим током
разряда конденсатора,
предварительно
заряженного от
батареи
гальванических
элементов.
 Электрошокер.
 Возбуждение лазеров осуществляется с
помощью газоразрядной трубки, вспышка
которой происходит при разряде батареи
конденсаторов большой электроемкости.
 В системах
энергоснабжения
предприятий и
электрифицированных
железных дорог для
улучшения
использования энергии
переменного тока
В радиотехнике
 для создания
высокочастотных
электромагнитных
колебаний
 в фильтрах
выпрямителей
переменного тока и т.д.
• В клавиатуре
Зависимость
электроемкости
конденсатора от
расстояния между его
пластинами используется в
схемах кодирования
клавиатуры персонального
компьютера. Под каждой
клавишей находится
конденсатор,
электроемкость которого
изменяется при нажатии
на клавишу
Энергия заряженного конденсатора

Используемая литература
 Бечева М.К. Электротехника и электроника: учеб. пособие/ М.К.

•
•




Бечева.-М.:Высшая школа, 2006.-224с.:ил.
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н, Физика. Уч. для 10 кл.
общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2012.
Интернет-ресурсы:
http://www.hightolow.ru/index.php
http://www.youtube.com
http://www.google.ru/imgre
http://e-science.ru/node
http://antonromanov.com
http://www.hvproducts.de/en/hv-passivecomponents/capacitors/highvoltage-ceramic-capacitors/hv-class-ii-ceramic-disc-capacitors-ny2series.html