• Всеосвіта
  • Бібліотека
  • Фізика
  • Тема: Дослідження електростатичного кола при послідовному, паралельному і змішаному з’єднанні конденсаторів

Тема: Дослідження електростатичного кола при послідовному, паралельному і змішаному з’єднанні конденсаторів

Опис документу:
Дидактична (навчальна) мета – оволодіти навичками складання схеми з’єднання конденсаторів, відпрацювати навички по визначенню загальної ємності, заряду конденсатора, напруги та енергії електричного поля кожного конденсатора в схемі. Закріпити відомі способи дій по використанню формул в програмі ЕХСЕL при вивченні загальних характеристик конденсаторів.

Відображення документу є орієнтовним і призначене для ознайомлення із змістом, та може відрізнятися від вигляду завантаженого документу. Щоб завантажити документ, прогорніть сторінку до кінця

Перегляд
матеріалу
Отримати код

Тема: Дослідження електростатичного кола при послідовному, паралельному і змішаному з’єднанні конденсаторів

Тип заняття: Інтегроване заняття. (Предмет «Основи інформатика та обчислювальна техніка» та «ТОЕ»)

Дидактична (навчальна) мета – оволодіти навичками складання схеми з’єднання конденсаторів, відпрацювати навички по визначенню загальної ємності, заряду конденсатора, напруги та енергії електричного поля кожного конденсатора в схемі. Закріпити відомі способи дій по використанню формул в програмі ЕХСЕL при вивченні загальних характеристик конденсаторів.

Виховна мета: виховувати професійні риси при вивченні предмету ТОЕ, навчити студентів використовувати знання з раніше вивченого предмету «Основи інформатики та обчислювальної техніки» для полегшення процесу обчислення параметрів електричних схем.

Обладнання: персональний комп’ютер, мультимедійний проектор, проекційний екран.

Структура практичного заняття:

І. Організаційна частина. (1 хв.)

Перевірити присутність студентів на занятті. Готовність аудиторії до занять.

ІІ. Повідомлення девізу заняття. Повідомлення теми та мотивація навчальної діяльності студентів. (6 хв.)

(Додаток 1, 1 слайд).

Науку всё глубже постигнуть стремись,

Познанием вечного жаждой томись.

Лишь первых познаний блеснёт тебе свет,

Узнаешь: предела для знания нет.

Фирдоуси,

персидский и таджикский поэт

(940 – 1030 г.)

(Додаток 1, 2 слайд).

Гмиряк Г.Л. - Чи доводилося вам зіштовхуватися із професією майстра з ремонту телерадіоапаратури? Як ви думаєте, чим він займається?

- Виявляє причини несправності, здійснює заміну деталей, що вийшли з ладу.

Гмиряк Г.Л. - Можете назвати ці деталі?

- Діоди, тріоди, транзистори, конденсатори...

Гмиряк Г.Л. - Які знання з ТОЕ потрібні для роботи телемайстрові?

- Пристрій, призначення, принцип дії, правила включення приладів.

Гмиряк Г.Л. - З однією з радіодеталей ми вже з вами познайомилися раніше- це конденсатор. Скажіть мені що таке конденсатор?

- Це елемент електричного кола, який може накопичувати великий електричний заряд.

(Додаток 1, 3 слайд).

Гмиряк Г.Л. - Отже, тема уроку: Дослідження електростатичного кола при послідовному, паралельному і змішаному з’єднанні конденсаторів

Мета роботи – оволодіти навичками складання схеми з’єднання конденсаторів, відпрацювати навички по визначенню загальної ємності, заряду конденсатора, напруги та енергії електричного поля кожного конденсатора в схемі.

Гмиряк Г.Л. - Давайте подивимось які бувають види конденсаторів і для яких цілей їх використоввують:

(Додаток 1, 4 слайд). Конденсатори постійної ємності.

(Додаток 1, 5 слайд). Радіоконденсатори МБГП

(Додаток 1, 6 слайд). Конденсатори поздовжньої компенсації масляні КПМ (вмикаються послідовно в лінію електропередачі, компенсують індуктивність лінії)

(Додаток 1, 7 слайд). Використовують в фотоспалахах, в клавіатурі комп'ютера.

Види конденсаторів змінної ємності.

Конструкція дозволяє плавно змінювати ємність в 50-60 разів;

(Додаток 1, 8 слайд). Силовий конденсатор змінної ємності

(Додаток 1, 9 слайд) Конденсатори зв'язку(служать для ємнісного зв'язку лінії електропередачі високої напруги (з'єднуються послідовно – стійкою)

(Додаток 1, 10 слайд) Ємнісні дільники напруги (Призначені для вимірювання і відбору енергії від лінії електропередачі

(Додаток 1, 11 слайд) Конденсатори для електротермічних установок. (Застосовуються для нагрівання металу.)

ІІІ. Актуалізація опорних знань і контроль вихідних знань з предметів «Основи інформатики та обчислювальної техніки» та «ТОЕ». (20 хв.)

Гмиряк Г.Л. - Давайте згадаємо деякі теоретичні відомості, які знадобляться нам для виконання практичної роботи

(Додаток 1, 12 слайд)

Конденсатори мають властивість накопичувати й утримувати на своїх обкладинках рівні по величині й різні за знаком електричні заряди; величина заряду Q на кожній з обкладинок пропорційна напрузі між обкладинками.

Ємністю конденсатора називається коефіцієнт пропорційності між зарядом Q і напругою U між обкладинками конденсатора:

(Додаток 1, 13 слайд)

ПАРАЛЕЛЬНЕ З’ЄДНАННЯ КОНДЕНСАТОРІВ - Використовують для отримання великої ємності

Напруги у цьому випадку, підведені до окремих конденсаторів, однакові:

U1 = U2 = U3 = U.

Заряди на обкладинках окремих конденсаторів:

Q1 = C1U;

Q2 = C2U ;

Q3 = C3U .

(Додаток 1, 14 слайд)

Заряд, отриманий від джерела,

Загальна ємність рівнозначного (еквівалентного) конденсатора

Тобто при паралельному з’єднанні конденсаторів загальна ємність дорівнює сумі ємностей окремих конденсаторів

(Додаток 1, 15 слайд)

ПОСЛІДОВНЕ З’ЄДНАННЯ КОНДЕНСАТОРІВ- Використовують для отримання малої ємності

При послідовному з’єднанні конденсаторів на обкладинках окремих конденсаторів електричні заряди по величині рівні:

Напруги між обкладинками окремих конденсаторів при їхньому послідовному з’єднанні залежать від ємностей окремих конденсаторів:

Загальна напруга

U = U1+U2+U3.

Загальна ємність рівнозначного (еквівалентного) конденсатора

або

Тобто при послідовному з’єднанні конденсаторів величина, зворотна загальної ємності, дорівнює сумі зворотних величин ємностей окремих конденсаторів.

(Додаток 1, 16 слайд)

ЕНЕРГІЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ

При заряді конденсатора від джерела живлення енергія цього джерела перетвориться в енергію електричного поля конденсатора:

або з урахуванням того, що Q = CU

Фізично накопичення енергії в електричному полі відбувається за рахунок поляризації молекул або атомів діелектрика.

При замиканні пластин конденсатора провідником відбувається розрядка конденсатора й у результаті, енергія електричного поля перетвориться в теплоту, виділювану при проходженні струму через провідник.

(Додаток 1, 17 слайд) ТЕСТ

Переходимо до тесту, за допомогою якого ми перевіримо якість вашої підготовки до практичної роботи і кожний з вас отримає відповідну оцінку.

Отже: НЕХАЙ КИПИТЬ РОБОТА,

СКЛАДНІ ЗМАГАННЯ,

УСПІХ ВИРІШУЄ НЕ СУДЬБА,

А ВАШІ ЗНАННЯ.

Гмиряк Г.Л. – Питання з предмету ТОЕ

Питання-1----

Три конденсатори підключені до джерела живлення, з'єднані послідовно. Як розподілиться напруга на конденсаторах?

  1. U1>U2>U3

  2. U1=U2=U3

  3. U3>U2>U1

  4. Недостатньо даних для відповіді на питання.

(Відповідь 4)

Питання-2----

Як зміниться ємність і заряд на пластинах конденсатору, якщо напруга на його затисках збільшиться?

  1. Ємність і заряд збільшаться

  2. Ємність зменшиться, заряд збільшиться

  3. Ємність залишиться незмінною,заряд збільшиться

  4. Ємність залишиться незмінною,заряд зменшиться

(Відповідь 3)

Питання-3----

При незмінній напрузі збільшиться відстань між пластинами конденсатора. Як зміниться при цьому заряд конденсатора?

  1. Зменшиться

  2. Незміниться

  3. Збільшиться

  4. Спочатку збільшиться, а потім зменшиться

(Відповідь 1)

Питання-4----

Конденсатор утворений трьома пластинами, як вказано на рисунку. Площа кожної пластини S. Яку площу потрібно підставити в формулу для обчислення ємності?

  1. 3S

  2. S

  3. 2S

  4. 1,5S

(Відповідь 3)

Питання-5----

Як зміниться енергія послідовно увімкнених конденсаторів і їх заряд при замиканні ключа А?

  1. Енергія збільшиться, заряд зменшиться

  2. Енергія збільшиться, заряд не зміниться

  3. Енергія збільшиться, заряд збільшиться

  4. Енергія зменшиться, заряд не зміниться

(Відповідь 3)

ІV. Зміст основної частини практичного заняття. (35 хв.)

(Додаток 1, 18 слайд)

(Додаток 1, 19 слайд)

Гмиряк Г.Л. – Переходимо до виконання практичної роботи.

(Додаток 1, 20 слайд)

Гмиряк Г.Л. – Уважно подивіться на таблицю даних. В кожного з вас дані варіанту вже внесені в комп’ютері. Зверніть увагу - Якщо С = ∞, то коло замкнене. Якщо С= 0, то коло розімкнене.∞

Таблиця 5.1 – Вихідні дані до практичної роботи

варіанту

Примітка

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

4

12

0

2

4

1

3

Якщо

С= ∞,

то коло замкнене.

Якщо

С= 0,

то коло

розімкнене.∞

2

3

10

6

4

2

1,5

3

5

8

3

0

4

2

1

4

2

13

3,5

5

0

4

2

5

1

9

2

1

6

0

4

6

6

4

6

1

5

4

7

7

14

3

0

2

4

3

8

8

18

6

3

0

1

9

1,2

2

4

5

3

10

2,5

4

2

1

5

6

(Додаток 1, 21 слайд)

Гмиряк Г.Л. – У всіх вас є картки за допомогою яких ви повинні привести схему з’єднання конденсаторів по рисунку 5.1, з заданими параметрами, згідно свого варіанту, який вже закладено в комп'ютері. Параметри взяті з таблиці 5.1.

Рисунок 5.1 - Мішане з’єднання конденсаторів

(Додаток 1, 22 слайд)

Гмиряк Г.Л. – Схеми всі зібрали, молоці, а тепер переходимо до розрахунків. Порядок роботи:

Вам потрібно визначити:

  • Еквівалентну ємність;

  • Заряд кожного конденсатора;

  • Падіння напруги на кожному конденсаторі;

  • Ємність кожного конденсатора;

  • І енергію кожного конденсатора в схемі;

  • А також ємність і енергію всього кола, згідно свого варіанту.

V. Поточний контроль виконання роботи.

VІ. Контроль виконаної роботи. (2 хв.)

Гмиряк Г.Л. – Зробимо перевірку виконання практичної роботи.

VІІ. Узагальнення та систематизація вмінь і навичок. (12 хв.)

(Додаток 1, 23 слайд)

Гмиряк Г.Л. – Давайте згадаємо, які формули ми використали на практичній роботі

  1. Секв для паралельного з’єднання

  1. Секв для послідовного з’єднання

  1. Заряд трьох послідовно з’єднаних конденсаторів

Q1=Q2=Q3=Q

  1. Заряд трьох паралельно з’єднаних конденсаторів

Q=Q1+Q2+Q3

  1. Падіння напруги на конденсаторі

U=Q/C

  1. Енергія електричного поля конденсаторів

W=CU2/2

  1. Ємність конденсатора

С=Q/U

Дайте відповідь на запитання:

(Додаток 1, 24 слайд)

  1. В приведеній схемі С1>>С2. Якою з цих ємностей можна знехтувати при приблизному визначенні Сзаг?

(Відповідь - С2 тому що при паралельному з’єднанні ємності складаються)

(Додаток 1, 25 слайд)

  1. В приведеній схемі С1>>С2. Якою з цих ємностей можна знехтувати при приблизному визначенні Сзаг?

(Відповідь – При послідовному з’єднанні Сзаг< С2. Тому знехтувати можна ємністю С1)

(Додаток 1, 26 слайд)

  1. Чи потрібно змінювати ємність конденсатора, щоб при незмінній напрузі між його пластинами заряд збільшився. якщо так, то як?

(Відповідь – Збільшити. Заряд конденсатора , тому для збільшення при ємність конденсатора потрібно збільшити)

(Додаток 1, 27 слайд)

  1. При послідовному з'єднанні двох конденсаторів, які підключені до джерела живлення, у один опинився пробитий. Як зміниться запас міцності другого конденсатора?

(Відповідь – Зменшиться. При пробої одного конденсатора вся напруга буде підведена до другого, тобто запас міцності зменшиться)

VІІІ. Підведення підсумків заняття. (3 хв.)

ІX. Домашнє завдання. (1 хв.)

Гмиряк Г.Л. – Попов В.С. §7.8-7.10, 7.15

Написати звіт до роботи згідно контрольних запитань, які вам роздані.

11

Зверніть увагу, свідоцтва знаходяться в Вашому особистому кабінеті в розділі «Досягнення»

Всеосвіта є суб’єктом підвищення кваліфікації.

Сертифікат від «Всеосвіти» відповідає п. 13 постанови КМУ від 21 серпня 2019 року № 800 (із змінами і доповненнями, внесеними постановою КМУ від 27 грудня 2019 року № 1133)

Обрати Курс або Вебінар.

Співпраця із закладами освіти.

Дізнатись більше про сертифікати.


Приклад завдання з олімпіади Українська мова. Спробуйте!

Всеосвіті 3 роки!

Святкуємо гучно та з подарунками!

+ 10 подарункових боксів з фірмовими товарами від «Всеосвіти»!

+ 10 подарункових боксів з фірмовими товарами від «Всеосвіти»!

до розіграшу подарунків залишилось
00
00
00
00