Конденсатордың зарядталуы мен разрядталуы

1. білімділік

• конденсаторлардың зарядталуы мен разряды туралы мағлұмат беру;

• конденсатор зарядталғанда, разрядталғанда конденсатор қысқыштарында кернеу өзгерісі мен разряд тоғының өзгеру графигін түсіндіру;

• конденсаторды зарядталғанда, разрядтағанда электр энергиясының басқа түрлеріне айналуын көрсету;

• конденсаторларды қолданудың мүмкін болатын салаларын айту;

• білім алушылардың алған білім, біліктерін саралау.

2. дамытушылық

• техникалық ойлау қабілетін және алға қойған міндетін орындау үшін танымдық қызығушылығын;

• оқылатын пәндердің өзара байланысын;

• білім алушылардың қабілеттілігін;

• өзіндік жұмыс дағдысын дамыту.

3. тәрбиелік

• білім алушыларды тапсырылған жұмысқа жауапкершілікке және ұжымдық сезімге;

• білім алушыларды еңбекті сүюге, адамгершілікке тәрбиелеу.

Пән аралық байланыс

Сабақтың әдістемелік қамтамасыздандырылуы

Математика, физика, жарық беру және жарықтандыру желісін монтаждау технологиясы

Оқу-көрнекілік кешен: презентация, бейнефильм, электронды тест, лекцияның электронды нұсқасы, электронды оқулықтар,

Таратпа материалдар: үлестірмелі материалдар, сұлбалар

Техникалық оқу құралдары: теледидар, тақта, ноутбуктар

1. Ұйымдастыру кезеңі (3 мин):

1. Студенттердің қатысуын тексеру.

2. Сабаққа зейіндерін аудару.

2. Өткен тақырып бойынша білім мен дағдысын тексеру (15 минут):

Бірінші кезең:

QR-код сұрақтары:

1. Электр тоғын жақсы өткізетін материалдың атауы. (Өткізгіш)

2. Электр тоғын өткізбейтін материалдың атауы. (Диэлектрик)

3. Электр сыйымдылығы дегеніміз қандай шама? (Электр сыйымдылық – өткізгіштің немесе өткізгіштер жүйесінің электр зарядтарын жинау және ұстап тұру қабілетін сипаттайтын физикалық шама)

4. Электр сыйымдылығының өлшем бірлігі. (Фарад)

5. Диэлектрик қабатымен бөлінген екі өткізгіштен тұратын жүйенің атауы. (Конденсатор)

6. Конденсаторлардың қай қосылысында сыйымдылық артады? (Параллель қосылыста)

Бұл кезеңнен өткен білім алушылар өткен тақырыптар бойынша білімдерін тексеріп, электронды тестке жауап береді.

Екінші кезең: Кешенді тапсырма (білім алушылар бір уақытта тапсырмаларды орындайды)

1. Тесттік тапсырма

Білім алушылар тест сұрақтарына жауап беріп жатқанда, презентация түрінде жасалынған тапсырмалар сұралады.

2. Білім алушылардан шығармашылықтарын арттыру мақсатында берілген тапсырмаларды сұрау:

• сөз жұмбақ «Конденсатор»

• конденсатордың шығу тарихы;

• конденсаторлардың қолданылуы;

3.Жаңа сабақты түсіндіру (15 минут):

Жаңа тақырыптың мақсаты мен міндеттері:

• конденсаторлардың заряды мен разряды туралы мағлұмат беру;

• конденсатор заряталғанда, разрядталғанда конденсатор қысқыштарында кернеу өзгерісі мен разряд тоғының өзгеру графигін түсіндіру;

• конденсаторды зарядталғанда, разрядтағанда электр энергиясының басқа түрлеріне айналуын көрсету;

• конденсаторларды қолданудың мүмкін болатын салаларын айту.

Кондансатордың зарядталуы мен разрядталуы

1 сурет. Конденсатордың зарядталуы мен разрядталуы

1 суреттегі сызбада қандай құралдар көрсетіліп тұр, олардың қосылыстарында қандай мағына бар екенін білім алушылардан сұрап, тақырыпты «Кейс» технологиясының элементін қолданып, ашылады.

Конденсатордың разрядалуына бейне фильм

2 сурет. Конденсаторды зарядталуы мен разрядталуына бейне фильм

Осы конденсатордың разрядталуын 3 суреттегі сызба арқылы түсіндіріледі.

3 сурет. Конденсаторды зарядтау және разрядтау сызбасы

Конденсатор қысқыштарында кернеу өзгерісі мен конденсатор разрядталғанда разряд тоғының өзгеру графигі 4 суретте көрсетілген.

Конденсатор разрядының ұзақтығы конденсатордың сыйымдылығы мен R кедергісінің шамасына байланысты.

Зарядталуы сияқты конденсатордың разрядталуы теорияда шексіз ұзақ уақыт. Іс жүзінде төмендегі уақытта бітеді

t =(4÷5) r

мұндағы r = R⋅C, сек

1. Конденсатордың зарядталуы

Зарядталмаған сыйымдылықты конденсатор С мен резистор R тұратын тізбекті тұрақты кернеумен қорек көзіне қосылса, (суреттегі бірінші жағдай) конденсатордың зарядталу процесі басталады. Қосылу кезінде әлі зарядталмаған конденсатор кернеуі Uc=0 нөлге тең. Конденсатордың зарядталу процесі басталады. Конденсаторлар пластинасына шамасы жағынан тең электр зарядтары (+) бірінші астарына, (-) екінші астарына жинақталады. Зарядтар жинақталғанша заряд тоғы жүріп тұрады. Пластиналар арасындағы кернеу қорек көзінің кернеуінің электр қозғаушы күшіне жеткенше зарядтардың жинақталуына белгілі уақыт қажет. U=Е заряд тоқтайды.

Электр сыйымдылық зарядының теориялық процесс шексіз ұзақ, ал тәжірибеде оны

t=(4÷5) r=(4÷5) R•C,

бітеді деп есептеуге болады.

мұндағы r = R⋅C, сек; τ-уақыт тұрақтысы

2. Конденсатордың разрядталуы

Егер кілтті екінші жағдайға қойссақ, онда зарядталған конденсатор R кедергі арқылы разрядтала бастайды. Конденсатор кернеуі Uc тізбекте разрядтың ток күшін тудырады. Конденсатор алдында тез, соңында ақырын – ақырын разрядтала бастайды. Конденсатордың қысқыштарының арасындағы кернеу мен ток таксималды шамадан нөл шамаға дейін азаяды.

Конденсатордың разряд уақыты : t= (4÷5) r.

мұндағы r = R⋅C, сек; τ-уақыт тұрақтысы

Сонымен, τ неғұрлым көп болса,соғұрлым конденсатор зарядының (разрядының) процесі баяу жүреді. Бұл RC тізбектерінің инерциондық қасиеті RC сүзгілерін, уақыт беруші мен импульсті қалыптастырушы үшін құрылғылар кеңінен қолданылады.

4 сурет. Конденсатор қысқыштарында кернеу өзгерісі мен конденсатор разрядталғанда разряд тоғының өзгеру графигі

Конденсатордың разрядталуының қолдану салалары:

• Конденсаторлар катушка немесе резистормен бірге жиілікке тәуелді әртүрлі тізбек құрастыру үшін қолданылады(тербелмелі контур, кері байланыс тізбегі).

• Конденсаторды жылдам разрядтау кезінде үлкен қуатты импульс 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.

5 сурет. Конденсатордың зарядталуы мен разрядталуының қолданылулары

3. Жаңа сабақты бекіту (5 минут):

1. Cәйкестікті тап

2. Суретте конденсаторлардың қандай түрлері көрсетілген?

4. Сабақты қорытындылау, бағалау (5 минут)

Конденсатордың зарядтау және разрядтау әрекетінде шығатын қорытынды:

• конденсатор зарядтау және разрядтау ұзақтығы конденсатор сыйымдылығы мен R кедергісінің шамасына байланысты;

• конденсатор зарядтау және разрядтауы теорияда өте тез уақытта жүреді, ал іс жүзінде белгілі уақыт аралығында жүреді t =(4÷5) r;

• конденсатордың разрядталуында электр энергиясының жарық, жылулық және дыбыс энергиясына айналады;

• конденсаторда энергия қорын жинақтауға өте ыңғайлы, қолайлы электр тізбегінде бұл энергияны 1 мкс-қа жуық уақыт ішінде босатуға болады.

• студенттердің жұмысына сараптама жүргізіледі.

Рефлексия

5. Үй тапсырмасын беру (2 минут)

Конденсатордың зарядталуы мен разрядалуының энергетикада қолданулары, олардың пайдалы және зиянды жақтары туралы мағлұматтар жинақтау келу.

1. А.А. Медетбекова, А.Н.Салькова, А.И.Ананьева, Е.Д.Магазов «Электротехниканың теориялық негіздері» Астана «Фолиант» 2016

2. А.Қ. Ахметов,Ә.А. Ахметова, Т.А. Қабақова «Электротехника» Астана «Ақмола полиграфия» 2010

3. В.В. Алиференко, В.Г. Яшный «Электротехника» Астана «Фолиант» 2010