Лабораторна робота "Визначення електроємності, заряду та енергії зарядженого конденсатора."

Лабораторна робота "Визначення електроємності, заряду та енергії зарядженого конденсатора."

Мета уроку: експериментально визначити  електроємність, заряд та  енергію   зарядженого конденсатора, дослідивши його будову та процес його заряджання і розряджання за допомогою віртуальних дослідів у інтерактивній лабораторії PHET.

Тип уроку: удосконалення знань, формування практичних навичок та вмінь.

Наочність і обладнання: платформа для онлайн навчання (вказати – яку використовуєте), комп’ютер (ноутбук), мобільні пристрої з доступом до мережі Інтернет; підручник, електронна презентація, віртуальні досліди, Інтерактивна лабораторія PHET.

І. Актуалізація опорних знань.

Повторіть тему " Електроємність. Конденсатори." 

(вказати параграф  та сторінки підручника, який використовуєте; лінк на відео, якщо підручник онлайн, то вказати посилання на нього). Наприклад: (параграф 5, стр. 24-30) з підручника:

https://lib.imzo.gov.ua/wa-data/public/site/books2/pidruchnyky-11-klas-2019/18-fizyka-

ta-astronomiya-11-klas/phys-11-holovko-i-co.pdf

ІІ. Дайте відповіді на кілька запитань:

(організувати онлайн опитування, наприклад: з використанням гугл форми) 1. Як класифікують конденсатори за формою обкладок?

•Рухомі та нерухомі

•Плоскі, сферичні, циліндричні...

•Паперові, слюдяні, повітряні...

•Незмінної та змінної ємності

             2.           Як класифікують конденсатори за типом діелектрика?

•Рухомі та нерухомі

•Плоскі, сферичні, циліндричні...

•Паперові, слюдяні, повітряні...

•Незмінної та змінної ємності

3. Як називають систему з двох провідних обкладок, розділених шаром діелектрика?

•Конденсатор

•Резистор

•Діод

•Транзистор

4. Конденсатор, ємність якого становить 4 мкФ, зарядили до різниці потенціалів 10 В. Яку енергію має конденсатор?

•0,2 мДж.

•4 мДж.

•0,4 мДж.

•2 мДж.

             5.           Енергія                    конденсатора                    виражається                    формулою:

1.  

•1 •2 • 3

•4

6. При напрузі 24 В на пластинах конденсатора накопичився заряд 6⋅10^-4 Кл. Знайдіть ємність конденсатора. • 25 мкФ •25 Ф.

•25000 нФ.

•250 пФ

•правильної відповіді немає.

7.  Плоский конденсатор має площу пластин 36 см² , між ними знаходиться слюдяна пластинка (ε = 7), товщиною 0,14 см. Чому дорівнює ємність конденсатора?

•приблизно 160 пФ

•приблизно 150 пФ

•приблизно 170 пФ

•приблизно 180 пФ

8.            Процес нейтралізації зарядів при з'єднанні обкладок конденсатора провідником називається:

•Зарядження конденсатора

•Розряджання конденсатора

•Спустошення конденсатора

•Накопичення конденсатора

ІІІ. Опис процесу та методу вимірювання

Електроємність С плоского (площинного) конденсатора можна визначити за

формулою: , де ε - діелектрична проникність діелектрика між пластинами, ε0 = 8,85х10^-12  Ф/м, S - площа пластин, d- відстань між пластинами.

Заряд q можна знайти за виразом: q=CU, де U - напруга на пластинах конденсатора. Енергію зарядженого до напруги U конденсатора, який має заряд q та електроємність С, 

можна обчислити за формулами:   

У цій роботі пропонується експериментально визначити  електроємність, заряд та  енергію   зарядженого конденсатора за допомогою комп'ютерної симуляції PHET, яка значно полегшує спостереження та дослідження процесу.

https://phet.colorado.edu/sims/html/capacitor-lab-basics/latest/capacitor-lab-

basics_uk.html   Лабораторія конденсаторів. Основи: ⇒⇒ Ємність.

ІV. Ознайомлення з симуляцією процесу. Експеримент.

1. Запишіть у зошиті дату виконання роботи, Ваше Прізвище та Ім'я, назву та тему роботи.             Наприклад:

             10      грудня     2020      року                                Шевченко      Тарас                     клас:     10а

Лабораторна робота №__ " Визначення електроємності, заряду та енергії зарядженого конденсатора."

2.     Відкрийте в новому вікні браузера комп'ютерну симуляцію процесу PHET: 

https://phet.colorado.edu/sims/html/capacitor-lab-basics/latest/capacitor-lab-basics_uk.html

3.     Виберіть у симуляції "Лабораторія конденсаторів. Основи:" тип "Ємність."

4.     Спробуйте змінити відстань між пластинами і їх площу і оцініть, як змінюється електроємність конденсатора 

Кількість частинок - довільна.

5.     Зафіксуйте відстань між пластинами і площу пластин і запишіть їх значення в зошит та електроємність конденсатора

Наприклад:   

6.     Перевірте в зошиті правильність визначення електроємності конденсатора в симуляції

за формулою         , де ε = 1 (для повітря) . 

7.     Порівняйте в зошиті значення з програми і отримане з формули. 

8.     Перевірте в зошиті правильність визначення заряду конденсатора в симуляції за формулою q=CU, де U - напруга на пластинах конденсатора (визначається за джерелом живлення, або вольтметром). 

Наприклад:   

9.     Порівняйте в зошиті значення з програми і отримане з формули. 

10.Перевірте в зошиті правильність визначення енергії конденсатора в симуляції  (Наприклад:  )

за формулами:   

11.Порівняйте в зошиті значення з програми і отримане з формули. 

V. Аналіз результатів дослідження

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте:

які величини ви вимірювали та визначали, якими є результати вимірювань та обрахунків; у чому причина похибки вимірювання.

Висновок ________________________________ VI. Творче завдання:

Опишіть інші способи визначення ємності чи енергії зарядженого конденсатора.

VIII. Здача роботи для оцінювання.

Завантажте файл або світлини з результатами через обраний ресурс онлайн обміну інформацією.

У результатах мають бути: дата виконання роботи, назва роботи, прізвище та ім'я, клас, виконані необхідні записи та розрахунки, висновок до роботи та виконане творче завдання (за бажанням).