Электроемкость уединенного проводника. Электроемкость конденсатора - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Цель: сформировать понятие электроемкость, доказать практическую значимость конденсатора.

Ход урока

I. Повторение изученного

1. На какие два типа делят молекулы вещества по характеру представленного распределения в них зарядов?

2. В чем проявляется действие внешнего электростатического поля на молекулы полярного диэлектрика?

3. Как действует внешнее электростатическое поле на молекулы полярного диэлектрика?

4. Почему диэлектрик ослабляет электростатическое поле?

5. Чему равен суммарный заряд незаряженного проводника?

6. Чему равна напряженность поля внутри проводника, помешенного в электростатическое поле?

7. Почему электростатическое поле не проникает внутрь проводника?

8. Что называют электростатической защитой?

II. Физический диктант. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле

1. Вещества, проводящие электрический ток, — ...

2. Металлы проводят электрический ток, потому что внутри них есть...

3. Где располагаются свободные заряды в проводнике при электризации?

4. Существует ли электрическое поле внутри проводника?

5. Оказывает ли диэлектрик на внешнее электрическое поле какое-либо влияние?

6. Почему диэлектрик не проводит электрический ток?

Ответы: 1. Проводники. 2. Свободные электроны. 3. На поверхности проводника. 4. Нет. 5. Да, уменьшают. 6. Нет свободных носителей заряда.

Объясните эксперимент

1. Поставьте электрометр на изолятор и зарядите его. Затем соедините шаровой кондуктор электрометра с его корпусом при помощи проводника с эбонитовой ручкой. Почему стрелка приходит в нулевое положение? Если коснуться рукой корпуса электрометра, то стрелка вновь отклонится, правда на меньший угол. Почему? (Ответ: Стрелка отклоняется, если между стрелкой, стержнем и шаровым кондуктором, с одной стороны, и корпусом - с другой, имеется разность потенциалов. После соединения корпуса с кондуктором потенциал их выравнивается и стрелка приходит в нулевое положение. При касании рукой корпуса мы его заземляем. В результате между кондуктором и корпусом возникает разность потенциалов, что и отмечает электрометр.)

III. Изучение нового материала

Для накопления значительных разноименных электрических зарядов применяются конденсаторы.

Конденсаторы — это система из двух проводников (обкладок), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с линейными размерами проводников. Плоский конденсатор представляет собой две плоские металлические пластины, разделенные слоем диэлектрика. Напряженность поля между пластинами Физическая величина, определяемая отношением заряда q к разности потенциалов Δε между обкладками конденсатора, называется электроемкостью

Единица электроемкости в системе СИ — фарад

Вычислим формулу для электроемкости плоского конденсатора:

Электроемкость плоского конденсатора можно увеличить путем увеличения площади обкладок, уменьшая расстояние между ними и применяя диэлектрики с большими значениями диэлектрической проницаемости .

Электроемкость уединенной среды радиусом R:

Электроемкость шара зависит от его радиуса и не зависит от заряда на его поверхности.

1 Ф — электроемкость очень большой величины: такой электроемкостью обладает сфера 9 · 10⁶ км, что в 13 раз превышает радиус Солнца.

Виды конденсаторов: воздушный, бумажный, слюдяной, электростатический.

Назначение:

1. Накапливать на короткое время заряд или энергию для быстрого изменения потенциала.

2. Не пропускать постоянный ток.

3. В радиотехнике - колебательный контур, выпрямитель.

4. Фототехника.

IV. Закрепление изученного

1. Для чего предназначены конденсаторы?

2. Как устроен конденсатор?

3. Что называется электроемкостью?

4. В каких единицах выражается электроемкость?

5. От чего зависит электроемкость конденсатора?

6. Для чего пространство между обкладками конденсатора заполняют диэлектриками?

7. Как устроен конденсатор переменной емкости?

V. Решение задач

1. Какой емкости конденсатор, если он получил заряд 6 · 10^-5 Кл, от источника 120 В. (Ответ: 0,5 мкФ.)

2. Какой величины заряд сосредоточен на каждой из обкладок конденсатора емкостью 10 мкФ, заряженного до напряжения 100 В? (Ответ: 1 мКл.)

3. Определите толщину диэлектрика конденсатора, емкость которого 1400 пФ, площадь покрывающих друг друга пластин 14 см², если диэлектрик - слюда е = 6. (Ответ: 5,3 · 10^-2 мм.)

Домашнее задание

П. 101, 102, с. 267, задачи (1, 2).