Škola: Autor: DUM: Vzdělávací obor: Tematický okruh: Téma:
Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr. Jitka Novosadová MGV_F_SS_2S2_D06_Z_ELMAG_Kapacita_vodice_kondenzatory_ spojovani_a_energie_kondenzatoru_PL Člověk a příroda – Fyzika Elektřina a magnetismus – Elektrický náboj a elektrické pole Kapacita vodiče, kondenzátory, spojování a energie kondenzátorů
KAPACITA VODIČE, KONDENZÁTORY, SPOJOVÁNÍ A ENERGIE TEORIE Pojmy k zopakování elektrický potenciál, permitivita prostředí, dielektrikum, elektrické napětí, paralelní a sériové zapojení
Kapacita vodiče
Jednotka kapacity
Kondenzátory
Deskový kondenzátor
Obrázek 1: Deskový kondenzátor
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
1/5
Technické kondenzátory Schematická značka Dělí se většinou podle použitého dielektrika:
Spojování kondenzátorů Většina kondenzátorů má neměnnou kapacitu, požadované kapacity proto dosáhneme vhodným spojováním kondenzátorů. • Paralelní spojení:
•
Sériové spojení:
Obrázek 2: Vlevo paralelní zapojení kondenzátorů, vpravo sériové
Energie kondenzátoru
Obrázek 3: Graf závislosti náboje na napětí, plocha pod grafem odpovídá energii kondenzátoru Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
2/5
VZORCE •
kapacita vodiče
•
kapacita kulového vodiče
•
kapacita deskového kondenzátoru
• •
kapacita s dielektrikem C a bez dielektrika C0 výsledná kapacita při paralelním zapojení
•
výsledná kapacita při sériovém zapojení
•
energie kondenzátoru
4
⋯ ⋯
KONTROLNÍ OTÁZKY 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15)
Jak je definována kapacita vodiče? Definujte jeden farad. Jakou hodnotu má relativní permitivita vakua (přibližně vzduchu)? Jakou hodnotu má permitivita vakua? Který kondenzátor má větší kapacitu – se vzduchovým dielektrikem, nebo s olejovým? Proč? Popište deskový kondenzátor. Na čem závisí kapacita deskového kondenzátoru? Vyjmenujte typy kondenzátorů. Jak funguje otočný (ladicí) kondenzátor? Jak se spočítá výsledná kapacita při paralelním spojení tří kondenzátorů? Jak se spočítá výsledná kapacita při sériovém spojení dvou kondenzátorů? Uveďte vztah ve tvaru C = … Kterou veličinu mají stejně velkou kondenzátory spojené sériově – napětí nebo náboj? Na čem závisí energie kondenzátoru? Kde se ztratí elektrická energie kondenzátoru, pokud necháme kondenzátor vybít přes žárovku? Zjistěte, kde všude se kondenzátory využívají.
PROCVIČOVÁNÍ 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10)
Převeďte na farady: 1 mF, 1 µF, 1 nF, 1 pF Urči kapacitu kuličky o poloměru 10 cm umístěné ve vakuu. Urči poloměr vodivé koule, která by měla kapacitu 2200 µF. Sbírka [02] – kapitola 5.1 Elektrické pole – úlohy 5.1.43, 5.1.44, 5.1.48, 5.1.49, 5.1.50, 5.1.52 Prohlédněte si v učebnici [01] – kapitola 1.9 Technické kondenzátory. Spojování kondenzátorů. Energie kondenzátoru obrázek s jednotlivými typy kondenzátorů. Mezi deskami kondenzátoru je vzduch. Co se stane s jeho kapacitou, umístíme-li ho do vakua? Nabitý kondenzátor fotoblesku o kapacitě 800 µF má napětí 500 V. Jaká energie se spotřebuje při záblesku, při němž se kondenzátor plně vybije? Kondenzátor o kapacitě 400 pF byl po nabití na napětí 60 V odpojen od zdroje a ponořen do petroleje o relativní permitivitě 6. Jak se změnilo a) napětí, b) energie, c)kapacita? Učebnice [01] – Teoretické cvičení 1 – úloha 4.B, 5.A, 5.B, 6 Sbírka [02] – kapitola 5.1 Elektrické pole – úlohy 5.1.53, 5.1.54, 5.1.55, 5.1.56, 5.1.57
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
3/5
SHRNUTÍ Kapacita je ____________________________. Osamocené vodiče mají velmi _________ kapacitu, součástky s velkou kapacitou se nazývají _______________. Kapacita deskového kondenzátoru závisí přímo úměrně na ____________ a nepřímo úměrně na _______________. Při paralelním spojení kondenzátorů je na všech stejné _________. Při sériovém zapojení kondenzátorů je výsledná kapacita vždy ________________ než jednotlivé kapacity a platí __________________. Energie kondenzátoru odpovídá _________ při nabíjení kondenzátoru a platí _____________________.
DOMÁCÍ ÚKOL 1) Učebnice [01] – kapitola 1.8 Kapacita vodiče. Kondenzátor – úlohy 1.8.3, 1.8.4 2) Učebnice [01] – kapitola 1.9 Technické kondenzátory. Spojování kondenzátorů. Energie kondenzátoru – úlohy 1.9.1, 1.9.2, 1.9.3, 1.9.4
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
4/5
SEZNAM ZDROJŮ [01] LEPIL, Oldřich a Přemysl ŠEDIVÝ. Fyzika pro gymnázia. 5., přeprac. vyd. Praha: Prometheus, 2000, 342 s. Učebnice pro střední školy (Prometheus). ISBN 978-80-7196-202-1.
[02] LEPIL, O., BEDNAŘÍK, M., ŠIROKÁ, M. Sbírka úloh z fyziky pro střední školy. Dotisk 2. vydání. Praha : Prométheus, 1995. 270 s. ISBN 80–7196–204 [03] Wikipedie: Otevřená encyklopedie: Michael Faraday [online]. c2012 [citováno 22. 09. 2012]. Dostupný z WWW:
METODICKÝ LIST Název školy Číslo projektu Autor Název šablony Název DUMu Stupeň a typ vzdělávání Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Druh učebního materiálu Cílová skupina Anotace Vybavení, pomůcky Klíčová slova Datum
Masarykovo gymnázium Vsetín CZ.1.07/1.5.00/34.0487 Mgr. Novosadová Jitka III/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT MGV_F_SS_2S2_D06_Z_ELMAG_Kapacita_vodice_kondenzatory_spojovani_a_energie_ko ndenzatoru_PL Gymnaziální vzdělávání Člověk a příroda Fyzika Elektřina a magnetismus – Elektrický náboj a elektrické pole Pracovní list – učitel Žák, 15 – 16 let Pracovní list určen do výuky studentům, podklad pro vlastní poznámky/sešit, náplň: kapacita vodiče, kondenzátory, spojování kondenzátorů, energie kondenzátoru dielektrikum, permitivita, kapacita, farad, energie, sériové, paralelní 5.8.2012
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
5/5
