Лабораторна робота 1

 "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-fizykata-

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. 2. 3. 4.

• 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-labbasics_

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).