Конденсаторлар: түрлері, жалғануы және электр өрісінің энергиясы

Конденсаторлар, түрлері, жалғануы.

Электр өрісінің энергиясы.

Сбақтың мақсаты:

Білімділік: Конденсатормен таныстыру, оның электр сыйымдылығы қандай шарттарға тәуелді болатыны және оның түрлері, қолданылуы, жалғануы туралы түсініктер беру. Зарядталған конденсатор энергиясымен таныстыру.

Дамытушылық: Жаңа физикалық құралмен таныстыра отырып, оқушылардың ойлау және есте сақтау қабілеттерін дамыту, ізденушілікке баулу.

Тәрбиелік: Пәнге қызығушылығын арттыру. Ұқыптылық пен жауапкершілікке баулый отырып, өзін-өзі бағалауға үйрету.

Сабақтың түрі: Аралас сабақ

Сабақтың әдісі: Қараевтың деңгейлік тапсырмалар элементін қолдана отырып жұппен жұмыс жасату.

Аймақтық компонент: Өскемендегі конденсатор заводы.

Пәнаралық байланыс: электротехника, математика

Сабақтың көрнекілігі: Таратпа жұмыстар, проэктор, экран, слайдтар, электрондық оқулық.

Сабақтың барысы:

I. Ұйымдастыру кезеңі:

1. Кабинетке кіріп, оқушылармен сәлемдесу. Дәрісхананың тазалығына, балалардың киіміне назар аудару. Оқушыларды түгендеу. Журнал толтыру.

2. Сабақты таныстыру:

Сабақтың тақырыбын айту, таныстыру, оқушыларға сабақтың мақсатын түсіндіру.

II. Үй жұмысын қайталау:

1. Жалпы сұрақ қою арқылы:

А) Өткізгіштер дегеніміз не?

Ә) Диэлектриктер дегеніміз не?

Б) Диполь деп нені айтамыз?

В) Электр сыйымдылығы дегеніміз қандай шама?

Г) Электр сыйымдылығының өлшем бірлігі?

2. Тест жұмысын тарату арқылы.

III. Жаңа сабақ:

Тарихқа қысқаша шолу.

1745 жылы Лейден қаласында неміс физигі Эвальд Юрген фон Клейст және голланд физигі Питер ван Мушенбрук тарихта ең алғашқы конденсатор - «лейден банкасын» жасады.

Конденсатор деп жұқа диэлектрик қабатымен бөлінген екі өткізгіштен тұратын жүйені айтамыз. Ол латынның “condenso”- қоюлату, жинақтау деген сөзінен шыққан. Конденсатор электр энергиясын және электр зарядтарын жинақтау үшін қолданылады. Конденсатордың екі өткізгішін оның жапсарлары деп атайдың Ол жапсарларды шамасы жағынан тең, таңбалары жағынан қарама -қарсы зарядтпен зарядтайды. Бұл құрал өзіміз көріп жүрген телевизорларда, радиоқабылдағыштарда, магнитофонда және т. б электр құралдарында қолданылады.

Конден сатордын зарядты жинақтау қабілетін көрсететін физикалық шама - электрсыйымдылығымен біз алдыңғы сабақта танысқанбыз.

Өткізгіштің электрсыйымдылығы мынандай факторларға байланысты өзгереді:

Өткізгіштің электрсыйымдылығы оған екінші зарядталмаған өткізгішті жақындатқанда артады;
Екінші өткізгішті жерге жалғау бірінші өткізгіштің электрсыйымдылығын арттырады;
Қатты диэлектриктің болуы жүйенің электрсыйымдылығын арттырады;
Диэлектриктің қалыңдығын азайтса, өткізгіштер жүйесінің сыйымдылығы артады;
Диэлектриктің диэлектрик өтімділігі артқанда, жүйенің электрсыйымдылығы артады;
Өткізгіштердің бір-бірімен айқасу ауданын арттырғанда жүйенің электрсыйымдылығы артады;

Конденсаторларды сыртқы механикалық әсерлерден қорғау үшін оларды арнайы корпустармен қаптайды.

Конденсаторды схемада мына түрде белгілейміз:

Халықаралық стандарт бойынша конденсаторларды жұмыс істеу принциптеріне байланысты тізбекте шартты түрде былай белгілейміз:

ГОСТ 2. 728-74бойынша белгіленуі:

ГОСТ 2. 728-74

бойынша белгіленуі

Сипаттамасы: Сипаттамасы

ГОСТ 2. 728-74бойынша белгіленуі:

Сипаттамасы: Тұрақты сыйымдылығы бар конденсатор

ГОСТ 2. 728-74бойынша белгіленуі:

Сипаттамасы: Поляризацияланған конденсатор

ГОСТ 2. 728-74бойынша белгіленуі:

Сипаттамасы: Айнымалы сыйымдылығы бар конденсатор

Сипаттық тағайындалуына қарай конденсаторларды шартты түрде жалпы және арнайы қолданыстағы конденсаторлар деп бөлуге болады Жалпы қолданыстағы конденсаторларға кең тараған төмен вольтты конденсаторлар жатады және олар құралдар мен аппараттардың көптеген түрлерінде қолданылады Ал қалған конденсаторлардың барлығы арнайы қолданыстағы конденсаторлар деп аталады. Оларға жоғарғы вольтты, импульстік, бөгетті жойғыш, дозиметриялық және т. б конденсаторлар жатады.

Конденсатордың негізгі сипаттамасы оның электрсыйымдылығы болып табылады. Ол конденсатордың электрзарядын жинақтау қабілетін көрсетеді. Сыйымдылықтың анықтамасы бойынша конденсатордың жапсарларындағы заряд оның жапсарларының арасындағы кернеуге тура пропорционал.

\[q=C U\]

\[\longrightarrow\longrightarrow\]

\[C={\frac{q}{U}}\]

Конденсатордың сыйымдылығы әдетте 1 пФ -тан жүздеген мкФ -қа дейін, сонымен бірге сыйымдылығы ондаған Ф -қа дейінгі конденсаторлар да кездеседі.

Сонымен қатар конденсаторларды жапсарларының пішініне қарай жазық, цилиндр тәріздес, шар тәріздес және т. б деп бөледі.

Егер өткізгіштер жазық болса және параллель орналасса, онда конденсатор жазық деп аталады.

Аталуы: Аталуы

Сыйымдылығы: Сыйымдылығы

Электр өрісінің кернеулігі: Электр өрісінің кернеулігі

Схемасы: Схемасы

Аталуы: Жазық конденсатор

Сыйымдылығы:

\[C={\frac{\kappa e_{0}S}{d}}\]

Электр өрісінің кернеулігі:

\[E={\frac{q}{e\varepsilon_{\mathrm{a}}S}}\]

Схемасы:

Аталуы: Цилиндр тәріздес конденсатор

Сыйымдылығы:

Электр өрісінің кернеулігі:

\[E={\frac{q}{2p r i\varepsilon e_{0}}}\]

Схемасы:

Аталуы: Шар тәріздес конденсатор

Сыйымдылығы:

\[{\cal C}=4\pi\varepsilon\varepsilon_{0}r\]

Электр өрісінің кернеулігі:

\[E={\frac{q}{4p r^{2}s\varepsilon_{0}}}\]

Схемасы:

Егер конденсатор жапсарларының саны n болса, онда:

\[C={\frac{\kappa\varepsilon_{0}S(n-1)}{d}}\]

Мұндағы:

С- электрсыйымдылығы;

\[\begin{array}{c}{{\underline{{{\mathcal{C}}}\Phi}}}\\ {{\underline{{{\langle\Omega\rangle}}}}}\end{array}\]

- жапсарлардың арасындағы ортаның салыстырмалы диэлектрик өтімділігі;

\[{\mathcal{E}}_{0}\]

=8, 85*10 ^-12

\[\frac{{\hat{E}}e^{2}}{I\ \cdot{i}\ ^{2}}\]

- диэлектрик тұрақтысы;

d- диэлектрик қалыңдығы немесе жапсарлардың ара қашықтығы;

S- жапсардың ауданы;

r- шар немесе цилиндр табанының радиусы;

Е- электр өрісінің кернеулігі;

q-электр заряды;

l- цилиндр құраушысының ұзындығы.

Конденсаторлардың жалғануы:

Сыйымдылықты арттыру үшін конденсаторларды параллель қосады. Бұл кезде конденсаторлардың аттас зарядталған жапсарлары бірге қосылады.

немесе

Параллель жалғағанда кернеу бірдей және тізбектің кернеуіне тең, яғни

U=U1=U2=…=Un

Ал конденсатор батареяларының толық заряды

Equation. 3 болғандықтан

С=С1+С2немесеС=C1+C2+…+Cn

Конденсаторларды тізбектей жалғаған кезде барлық конденсаторлардағы заряд бірдей болады және олардың әр аттас зарядталған жапсарлары қосылады.

Әрбір конденсатордың кернеуі;

Конденсатордың жалпы кернеуі U=U1+U2+…+Un

Немесе

Орнына қойсақосыдан

немесе

Зарядталған конденсатор энергиясы:

болады.

жәнеформуласын кезек қойып энергияның келесі формулаларын аламыз

немесе

Ұқсас жұмыстар

Сабақ жоспары: Электр тогының энергиясы мен қуаты

8-сынып. IV тарау - Электр өрісі: Кулон заңы, кернеулік, потенциал және конденсаторлар (оқу-әдістемелік сабақ жоспары)

Электр тізбегінде өткізгіштердің тізбектей және параллель жалғануы: теория және есептер

Пифагор теоремасы мен конденсаторлар: кіріктірілген математика-физика сабағы