Урок на тему "Енергія електричного поля."

Урок з фізики 11 клас

Учитель Серьогіна Л. В.

КЗШ № 117

Тема:  Енергія електричного поля.

 

Мета:  Дати поняття про енергію зарядженого конденсатора і густину енергії електричного поля.

Продовжувати учити учнів аналізувати і систематизувати вивчений матеріал.

На прикладі демонстрації іскрової розрядки конденсатора або розрядки конденсатора через лампу розжарювання показати, що електричне поле володіє енергією, тому воно матеріальне.

 

Тип уроку: комбінований.

Обладнання: приклад демонстрації розрядки конденсатора за допомогою ПК, таблиці.

 

Хід уроку.

 

I. Актуалізація опорних знань.

II. Вивчення нового матеріалу.

III. Закріплення матеріалу.

IV. Тестування.

V. Домашнє завдання.

VI. Підсумок уроку.

 

I. Актуалізація опорних знань.

 

1. Фронтальне опитування учнів.

2. Фізичне лото.

 

Закон Кулона
	Потенціал електричного поля	Робота електричного поля по переміщенню заряду.
Напруженість електричного поля  точкового заряду		Ємність плоского конденсатора

 

	Паралельне з'єднання конденсаторів в батарею	Сила, з якою діє електричне поле на заряд.
Напруженість електричного      поля
Потенціал точкового електричного заряду		Робота електричного поля по переміщенню заряду.

 

Формула електроємності	Послідовне з'єднання конденсаторів в батарею
Напруженість електричного поля  точкового заряду		Потенціал електричного поля
	Зв'язок напруги і напруженості однорідного електричного поля

 

II. Вивчення нової теми.

 

Якщо конденсатор під'єднати до джерела струму, то він заряджатиметься. На його пластинах накопичуватимуться електричні заряди, а між пластинами з'явиться електричне поле. Процес зарядки конденсатора припиниться в той момент, коли різниця потенціалів між його пластинами стане рівна напрузі джерела.

Якщо з'єднати конденсатор з лампочкою, то він починає розряджатися. При розрядці конденсатора, лампа спалахує. Це говорить про те, що заряджений конденсатор володіє енергією. У момент розрядки конденсатора ця енергія перетворюється на внутрішню енергію нитки напруження лампочки і сполучних дротів (приклад демонстрації розрядки конденсатора за допомогою ПК).

Енергія електричного поля зарядженого конденсатора рівна:

Згідно теорії близькодії вся енергія взаємодії заряджених тіл сконцентрована в електричному полі цих тіл. Це означає, що енергія може бути виражена через основну характеристику поля – напруженість.

 

Оскільки    , а    ,одержуємо    .

З урахуванням того, що добуток площі пластин на відстань між ними  ,де   об'єм, зайнятий електричним полем, витікає, що енергія однорідного поля пропорційна об'єму, займаному полем:

Тому, густина енергії (енергія поля, що доводиться на одиницю об'єму) рівна:

     

 

III. Закріплення вивченого матеріалу.

 

1. На конденсаторі збільшили заряд в 2 рази. У скільки разів змінилася енергія конденсатора? 

А. Збільшилась в 2 рази

Б. Зменшилась в 2 рази

В. Не змінилася

Г.Збільшилась в 4 рази

 

2. Відстань між пластинами зарядженого плоского конденсатора зменшили в 4 рази. Конденсатор відключений від джерела. У скільки разів зміниться енергія конденсатора?

А. Збільшиться в 4 рази

Б. Зменшиться в 4 рази

В. Не зміниться

Г. Зменшиться в 16 разів

 

3.При якому  з'єднанні конденсаторів (мал. 1) рівної електроємності енергія батареї буде більша? (Напруги на батареях однакові.)

А. При паралельному

Б. При послідовному

В. Энергії на батареях рівні

4. Плоский повітряний конденсатор зарядили і відключили від джерела напруги. У скільки разів зміняться заряд і напруга на обкладках конденсатора, якщо простір між обкладками заповнити парафіном з ε=2?

А. Заряд збільшиться в 2 рази, напруга зменшиться в 2 рази.

Б. Заряд не зміниться, напруга зменшиться в 2 рази.

В. Заряд збільшиться в 2 рази, напруга не зміниться.

Відповідь: 1.Г; 2.Б; 3.А; 4.Б.  

 

IV. Тестування

 

Тест:   Варіант 1

1. У скільки разів зміниться електроємність конденсатора, якщо в простір між пластинами, не змінюючи відстані, вставити скло з ε = 7 замість парафіну з ε= 2?

А. Збільшиться в 14 разів

Б. Зменшиться в 3,5 разу

В. Зменшиться в 3,5 разу

Г . Не зміниться

 

2. Конденсатор відключили від акумулятора і збільшили відстань між пластинами в 4 рази. Як змінилися електроємність і різниця потенціалів?

А. Электроємність зменшилася в 4 рази, різниця потенціалів не змінилася.

Б. Электроємність зменшилася в 4 рази, різниця потенціалів збільшилася в 4 рази.

В. Электроємність збільшилася в 4 рази, різниця потенціалів не змінилася.

 

3. Якщо заряд конденсатора збільшити в 2 рази, то як зміниться електроємність конденсатора?

А. Збільшиться в 2 рази

Б. Зменшиться в 2 рази

В. Не зміниться 

 

4. Чи залежить електроємність конденсатора: а) від заряду на обкладках; б) від різниці потенціалів на обкладках; в) від діелектричної проникності діелектрика між обкладками; г) від площі обкладок; д) від ширини зазору?

А. Залежить - а, б, г

Б. Залежить - в, г, д  

В. Залежить - а, б, в, г, д

5. При наданні провіднику заряду 10^-8Кл його потенціал збільшився на 100В. Визначте електроємність провідника.

А. 10¹⁰Ф

Б. 10^-10Ф

В. 10^-6Ф

 

6. У простір між пластинами зарядженого плоского повітряного конденсатора, від'єднаного від джерела, вводиться паралельно скляна пластина. Які величини при цьому змінюватимуться?

А. Электроємкость

Б. Тільки електроємність, заряд, різниця потенціалів

В. Електроємність, напруженість електричного поля, різниця потенціалів

 

Варіант 2

1. У скільки разів зміниться електроємність конденсатора, якщо простір між пластинами зменшити в 2 рази?

А. Збільшиться в 4 рази.

Б. Зменшиться в 2 рази.

В.. Не зміниться.

 

2. Конденсатор зарядили. Не від'єднуючи від акумуляторів, збільшили відстань між пластинами в 2 рази. У скільки разів змінилися електроємність і різниця потенціалів?

А. Электроємність збільшилася в 2 рази, напруга зменшилася в 2 рази

Б. Электроємність зменшилася в 2 рази, напруга не змінилася 

В. Электроємність і напруга не змінилися

 

3. Якщо збільшити різницю потенціалів на конденсаторі, то як зміниться його електроємність?

А. Збільшиться

Б. Зменшиться

В. Не зміниться

 

4. Електроємність якого конденсатора найбільша, найменша: С₁ = 10 мкФ, С₂ = 10 нФ, С₃ = 10 пФ?

А. С₁ - найбільша, С₂ - найменша

Б. С₁ - найбільша, С₃ - найменша

В. С₃ - найбільша, С₁ – найменша

 

5. Два провідники (порожній і суцільний) мають однакову форму і розміри. Який з провідників має велику електроємність?

А. Порожній

Б. Емності тіл однакові

В. Суцільний

 

6. У простір між пластинами плоского повітряного конденсатора, приєднаного до джерела струму, вводиться паралельно скляна пластина. Які величини при цьому змінюватимуться?

А. Різність потенціалів, заряд, електроємність

Б. Різність потенціалів, електроємність, напруженість електричного поля

В. Електроємність, заряд, напруженість 

 

1.Б; 2. Б; 3. В; 4. Б; 5. Б; 6. В.

 

V. Домашнє завдання.

Вивчити §14 (вправа 11 №4-5).

 VI. Підсумок уроку.