Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. Расчет электроемкости.

Практическая работа. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. Расчет электроемкости.

Цель: Закрепить знания по теме «Конденсаторы», сформировать умения и навыки нахождения физической величины из формулы. Теория: Электроёмкость - характеризует способность двух проводников накапливать электрический заряд. - не зависит от q и U. - зависит от геометрических размеров проводников, их формы, взаимного расположения, электрических свойств среды между проводниками. Формулы электроёмкости (С):

С=q/U.

Единицы измерения в СИ электроёмкости : ( Ф - фарада ) Конденсаторы -- это: - электротехническое устройство, накапливающее заряд -два проводника, разделенных слоем тонкого диэлектрика. Включение конденсаторов в электрическую цепь параллельное и последовательное. Тогда общая электроемкость (С): при параллельном включении

.

При последовательном включении

(Приставки и их множители: микро =мк=10^-6; нано= н =10^-9; пико= п=10^-9)

Разобрать устно решенные задачи 1-4.

Задача1. На конденсаторе написано: 100 пФ; 300В. Можно ли использовать этот конденсатор для накопления заряда 50нКл? Решение. С=q/U; q=CU. Из условия задачи C=100пФ=100*10^-12Ф; U=300В. q=100*10^-12Ф*300В=3*10^-8Кл=30нКл. По условию задачи нужен конденсатор для накопления заряда 50нКл, а это больше 30нКл, поэтому этот конденсатор использовать нельзя. Ответ: нет.

Задача2. Во сколько раз изменится электроёмкость конденсатора при уменьшении площади пластин в 2 раза? Решение.

S-площадь пластин. Электроемкость C из формулы прямо пропорциональна S-площади пластин, поэтому электроемкость уменьшится в 2 раза, так как площади пластин уменьшаются в 2 раза по условию задачи.

Ответ: электроемкость уменьшится в 2 раза

Задача3. Во сколько раз изменится электроёмкость конденсатора, если расстояние между пластинами уменьшится в 3 раза? Решение.

d- расстояние между пластинами. Оно по условию задачи уменьшается в 3 раза . Из формулы электроемкость C обратно пропорциональна d ( расстоянию между пластинами), поэтому электроемкость увеличится в 3 раза.

Ответ: электроемкость увеличится в 3 раза.

Задача4. Два конденсатора емкостью 4 мкФ и 4 мкФ соединили параллельно, потом последовательно.Чему равна электроемкость в каждом случае? Решение. При параллельном включении

C=4 мкФ + 4 мкФ =8 мкФ.

При последовательном включении

1/C=1/4+1/4=0,5(1/мкФ), тогда С=2 мкФ.

Ответ: 8 мкФ, 2 мкФ.

Задание. Решить задачи 1-5: 1.Наибольшая электроёмкость школьного конденсатора 58 мкФ. Какой заряд он накопит при его подключении к полюсам источника постоянного напряжения 50 В? 2.Во сколько раз изменится электроёмкость конденсатора при увеличении площади пластин в 3 раза ? 3.Во сколько раз изменится электроёмкость конденсатора при уменьшении расстояния между пластинами в 2 раза? 4. Два конденсатора емкостью 2 мкФ и 2 мкФ соединили параллельно, потом последовательно. Чему равна электроемкость в каждом случае? 5. Как изменится электроёмкость конденсатора при увеличении заряда в 3раза ?

Литература: Г.Я.Мякишев, Физика учебник 10 кл. 2017 г.