Конденсаторлар, түрлері, жалғануы. Электр өрісінің энергиясы.

914

Конденсаторлар, түрлері, жалғануы.

Электр өрісінің энергиясы.

Сбақтың мақсаты:

 

Білімділік:  Конденсатормен таныстыру, оның электр сыйымдылығы қандай шарттарға тәуелді болатыны және оның түрлері, қолданылуы,   жалғануы туралы түсініктер беру. Зарядталған конденсатор энергиясымен таныстыру.

Дамытушылық:  Жаңа физикалық құралмен таныстыра отырып, оқушылардың ойлау және есте сақтау қабілеттерін дамыту, ізденушілікке баулу.

Тәрбиелік:  Пәнге қызығушылығын арттыру. Ұқыптылық пен жауапкершілікке баулый отырып, өзін-өзі бағалауға үйрету.

 

Сабақтың түрі:  Аралас сабақ

 

Сабақтың әдісі:  Қараевтың деңгейлік тапсырмалар элементін қолдана отырып жұппен жұмыс жасату.

Аймақтық компонент: Өскемендегі конденсатор заводы.

 

Пәнаралық байланыс: электротехника, математика

 

Сабақтың көрнекілігі: Таратпа жұмыстар, проэктор, экран, слайдтар, электрондық оқулық.

 

Сабақтың барысы:

 

I.Ұйымдастыру кезеңі:  

1.Кабинетке кіріп, оқушылармен сәлемдесу. Дәрісхананың тазалығына, балалардың киіміне назар аудару. Оқушыларды түгендеу. Журнал толтыру.

  1. Сабақты таныстыру:

Сабақтың тақырыбын айту, таныстыру, оқушыларға сабақтың мақсатын түсіндіру.

 

II.Үй жұмысын қайталау:

  1. Жалпы сұрақ қою арқылы:

А) Өткізгіштер дегеніміз не?

Ә) Диэлектриктер дегеніміз не?

Б) Диполь деп нені айтамыз?

В) Электр сыйымдылығы дегеніміз қандай шама?

Г) Электр сыйымдылығының өлшем бірлігі?

  1. Тест жұмысын тарату арқылы.

           

           

III. Жаңа сабақ:

      Тарихқа қысқаша шолу.

1745 жылы Лейден қаласында неміс физигі Эвальд Юрген фон Клейст және голланд физигі Питер ван Мушенбрук тарихта ең алғашқы конденсатор – «лейден банкасын»  жасады.

Конденсатор деп жұқа диэлектрик қабатымен бөлінген екі өткізгіштен тұратын жүйені айтамыз. Ол латынның “condenso”- қоюлату, жинақтау деген сөзінен шыққан. Конденсатор электр энергиясын және электр зарядтарын жинақтау үшін қолданылады. Конденсатордың екі өткізгішін оның жапсарлары деп атайдың Ол жапсарларды шамасы жағынан тең, таңбалары жағынан қарама –қарсы зарядтпен зарядтайды.Бұл құрал өзіміз көріп жүрген телевизорларда, радиоқабылдағыштарда, магнитофонда және т.б электр құралдарында қолданылады.

      Конден сатордын зарядты жинақтау қабілетін көрсететін физикалық шама – электрсыйымдылығымен біз алдыңғы сабақта танысқанбыз.

    Өткізгіштің электрсыйымдылығы мынандай факторларға байланысты өзгереді:

  1. Өткізгіштің электрсыйымдылығы оған екінші зарядталмаған өткізгішті жақындатқанда артады;
  2. Екінші өткізгішті жерге жалғау бірінші өткізгіштің электрсыйымдылығын арттырады;
  3. Қатты диэлектриктің болуы жүйенің электрсыйымдылығын арттырады;
  4. Диэлектриктің қалыңдығын азайтса, өткізгіштер жүйесінің сыйымдылығы артады;
  5. Диэлектриктің диэлектрик өтімділігі артқанда, жүйенің электрсыйымдылығы артады;
  6. Өткізгіштердің бір-бірімен айқасу ауданын арттырғанда жүйенің электрсыйымдылығы артады;

     Конденсаторларды сыртқы механикалық әсерлерден қорғау үшін оларды арнайы корпустармен қаптайды.

    Конденсаторды схемада мына түрде белгілейміз:

Халықаралық стандарт бойынша конденсаторларды жұмыс істеу принциптеріне байланысты тізбекте шартты түрде былай белгілейміз:

 

 ГОСТ 2.728-74

бойынша белгіленуі

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:

  1. Сыйымдылықты арттыру үшін конденсаторларды параллель қосады. Бұл кезде конденсаторлардың аттас зарядталған жапсарлары бірге қосылады.

немесе   

Параллель жалғағанда кернеу бірдей және тізбектің кернеуіне тең, яғни

U=U1=U2=…=Un

Ал конденсатор батареяларының толық заряды

 болғандықтан

 С=С12     немесе  С=C1+C2+…+Cn

 

  1. 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+…+Un

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.

  1. 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.

  1. Cабақты бекіту.

 Деңгейлік тапсырмаларды аяқтату.

Тақтада есеп шығару.

 

VI.Үйге тапсырма.

Бүгінгі тақырыпты оқып келу, есепті аяқтау. 17- жаттығу.                                          Реферат «Конденсаторлардың түрлері және қолданылуы»

VII.Бағалау.