Открытый урок на тему: : Конденсаторлар. Конденсаторлардың түрлері. Конденсаторларды жалғау.і

Тақырыбы: Конденсаторлар. Конденсаторлардың түрлері. Конденсаторларды жалғау. Мақсаты:

Білімділік: Алғашқы түсініктер мен ұғымдар қалыптастыру және бекіту: конденсаторлар, түрлері, электр сыйымдылылық, өлшем бірліктері, конденсаторларды тізбектей, параллель және аралас жалғау.

Дамытушылық: Күрделі есептерді қарапайым есептерге жіктеу арқылы сатылап шығару әдісін демонстрациялау, жаттығулар орындау;

Тәрбиелік: Оқушыларды өз жұмысын, уақытын дұрыс ұйымдастыра білуге, өзіндік бақылау жасау өзіндік жұмыс және өзіндік коррекция жасай білуге баулу;

Көрнекі құралдар: Слайдтар, жеке карточкалар

Сабақ жоспары:

I. Ұйымдастыру кезеңі,үй жұмысын тексеру.

Экспресс-тест «Формулалар»

ІІ. Жаңа тақырыпты түсіндіру , презентация , бейнефильмдер

ІІІ. Есеп шығару, жеке карточка бойынша өздік жұмыс

IV. Қорытындылау

Сабақ барысы.

І. Ұйымдастыру кезеңі , үй жұмысын тексеру

ІІ. Жаңа тақырыпты түсіндіру, презентация, бейнефильмдер

Әр аттас едәуір электр зарядтарын жинақтау үшін конденсаторлар қолданылады.

Конденсатор деп қалыңдығы өткізгіштердің өлшемдерімен салыстырғанда өте аз, диэлектрик қабатымен бөлінген қос өткізгіштен тұратын денелердің жүйесін айтады.

Мысалы,параллель орналасқан және диэлектрик қабатымен бөлінген екі жазық металл пластина жазық конденсатор кұрайды.

Конденсатордың электрсыйымдылығы деп конденсатор зарядының

конденсатор пластиналары арасындағы потенциалдар айырымына қатынасымен өлшенетін физикалық шаманы айтады.

Мұндағы С шамасы конденсатордың электрсыйымдылығы деп аталады, ол конденсатордың электр зарядтарын, яғни электр өрісін жинау және сақтау қасиетін сипаттайды, q- өткізгіштің біреуіндегі зарядтың абсолют шамасы, U- потенциалдар айырымы.

SI жүйесінде электрсыйымдылығының бірлігіне 1 фарад

1Фарад-1Кл заряд бергенде, потенциалдар айырымы 1 В-қа өзгеретін өткізгіштің электрсыйымдылыгы.

Бұл бірлік өте үлкен: мысалы, Жер сияқты аса үлкен өткізгіштің сыйымдылығы не бары 7·10 ^-4Ф, сондықтан тәжірибелік мақсатта үлестік бірліктер қолданылады:

1 мкФ = 10 ^-6 Ф; 1 нФ = 10 ^-9 Ф; 1 пФ = 10 ^-12 Ф.

Жазық конденсатордың сыйымдылығы пластиналардың ауданы мен пластиналарды бөлетін диэлектриктің салыстырмалы диэлектрлік өтімділігіне тура пропорционал және пластиналардың арақашықтығына кері пропорционал екендігі тәжірибе жүзінде анықталды:

мұндағы S-бірдей екі пластинаның біреуінің ауданы;d-пластиналардың арақашықтығы; ε₀ - электр тұрақтысы;ε-конденсатор пластиналарының арасындағы кеңістіктегі заттың диэлектрлік өтімділігі; әр зат үшін ε мәндері тәжірибемен анықталып, кестеде беріледі.

II. Конденсаторларды техникалық құрылғыларда электр зарядтарын жинақтау үшін кеңінен қолданады.

Конденсатордың электр зарядтарын жинақтау және сақтау қасиетін, мысалы, электронды фото-жарқылын алуда қолданады. Бұл аспапта конденсатор гальвани элементтерінің батареяларынан ұзақ уақыт зарядталады да, арнайы лампа арқылы тез разрядталады.

Іші мен сырты станиольмен желімделген Лейден банкасы деп аталатын конденсатор алғаш рет XVIII ғасырда жасалған.

Қағаз конденсаторда астарлар ретінде станиоль жолақтары, ал изолятор ретінде парафинге малынған қағаз таспалар қызмет етеді. Электр конденсаторларда бірінші астар ретіндегі фольга жолағы, екінші астар қызметіндегі электролит ерітіндісіне орналастырылады. Диэлектриктің рөлін оксидпен қапталған фольга атқарады. Кейде конденсатор сыйымдылығын ауыстыруға тура келеді, ол үшін ауыспалы сыйымдылықты конденсаторлар пайдаланылады .

Сипаттамасы

Тұрақты сыйымдылығы бар конденсатор

Поляризацияланған конденсатор

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.

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

Сыйымдылығы

Электр өрісінің кернеулігі

Схемасы

Жазық конденсатор

Цилиндр тәріздес конденсатор

Шар тәріздес конденсатор

Егер конденсатор жапсарларының саны n болса, онда:

Мұндағы:

С- электрсыйымдылығы;

- жапсарлардың арасындағы ортаның салыстырмалы диэлектрик өтімділігі;

=8,85*10 ^-12 - 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

</<font color="#000000">

Параллель жалғағанда кернеу бірдей және тізбектің кернеуіне тең, яғни

U=U₁=U₂=…=U_n

Ал конденсатор батареяларының толық заряды

болғандықтан

С=С₁+С₂ немесе С=C₁+C₂+…+C_n

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+…+U_n

Немесе Орнына қойсақ осыдан

немесе

Зарядталған конденсатор энергиясы:

болады.және формуласын кезек қойып энергияның келесі формулаларын аламыз

немесе

Біртекті электр өрісінің энергиясының көлемдік тығыздығы деп бірлік көлемде жинақталған өріс энергиясымен өлшенетін шаманы айтамыз

Алмастыруларды енгіземіз тағы алмастыру енгіземіз Sd=V,

олай болса осыдан

Бұдан электр өрісінің энергиясының тығыздығы осы өріс кернеулігінің квадратына тура пропорционал деп тұжырымдауға болады.

IV. Cабақты қорытындылау:

Сабақты қорытындылай келе конденсаторлар электротехниканың барлық облыстарында қолданылады деп айтуға болады.

Конденсаторлар катушка немесе резистормен бірге жиілікке тәуелді әртүрлі тізбек құрастыру үшін қолданылады(тербелмелі контур, кері байланыс тізбегі).

Конденсаторды жылдам разрядтау кезінде үлкен қуатты импуль алуға болады(фото жарқыл, импульстік лазерде).

Конденсатор электр зарядын көпке дейін сақтайтын болғандықтан электр энергиясын сақтаушы құрал ретінде қолданады (аккумуляторлар).

Өндірістік электротехникада реактивті қуатты толықтыру үшін қолданылады.

Конденсаторлар көп заряд жинақтай алатындықтан жапсарларындағы кернеу үлкен болады, сондықтан оны зарядталған бөлшекті үдету үшін де қолданылады.

Сыйымдылығының өзгерісіне байланысты өлшеуіш түрлендіргіштер жасалады және т.б салаларда кең қолданыс тапқан.

ІІІ. Есеп шығару, жеке карточка бойынша өздік жұмыс

13. Конденсаторды 1,4 кВ кернеуге дейін зарядтағанда ол 28 нКл заряд алатын болса, конденсатордың сыйымдылығы қандай болмақ?

14. Оңашаланған өткізгішті 100В потенциалға дейін зарядтап, 1,1 Кл электр зарядын жіберген өткізгіштің электр сыйымдылығын анықтаңдар.

ІІ деңгей (12 ұпай: әр тапсырма үшiн 2 ұпай)

1. Зарядтардың қанша тегі бар?

А. 1. Ә. 3 Б. 2 В. 4

2. Электрон деген не?

А. Ұсақ бөлшек Ә. Теріс зарядты ең кіші бөлшек Б. Ядро В. Молекула

3. Зарядтарды қалай атайды?

А. Әр текті Ә. Оң және теріс Б. Бір текті В.Нейтрал

4. Электр өрісінің болатындығын зерттеген ғалымдар кім?

А. Резерфорд Ә. Вольт Б. Фарадей В. Максвелл

5. Зарядтардың біреуін 4 есе арттырғанда, өзара әсер күші өзгеріссіз қалу үшін, олардың ара қашықтығын неше есе өзгерту керек?

А. 2 есе арттыру керек Ә. 2 есе кеміту керек Б. 4 есе арттыру керек

В. 4 есе кеміту керек

6. 20 нКл потенциалы 700 В нүктеден потенциалы 200В нүктеге орын ауыстырғанда өріс қандай жұмыс істеді?

А. 10 мкДж Ә.20 мкДж Б. 40мкДж.

ІІІ деңгей

ІІІ деңгей (20 ұпай: әр тапсырма үшiн 5 ұпай)

1. Конденсаторда 100 пФ; 300В деген жазулар бар. 50 нКл заряд жинақтау үшін осы конденсаторды пайдалануға бола ма?

А. Болады Ә. Болмайды Б. Өзгеріссіз

2. Конденсатордың пластиналарының жұмыстық ауданын 2 есе азайтса, ал олардың ара қашықтықтарын 3 есе кемітсе, конденсатордың сыйымдылығы неше есе өзгереді?

А. 2 есе артады Ә. 1,5 есе артады Б. 1,5 кемиді В. 2 есе кемиді

3. Сыйымдылығы 4*10^-6Ф конденсаторға Кл заряд беру үшін конденсаторға қандай кернеу түсiру керек?

А. 1,1*10²В Ә. Б..

4. Заряд бір нүктеден екінші нүктеге дейін орын ауыстырған кезде потенциалдар айырмасы 1кВ өрісте 400 мкДж жұмыс атқарды. Заряд неге тең?

А. 4*10^-7Кл; Ә. Б.

Үй жұмысы : 17 жаттығу, № 1,2

IV. Қорытындылау