Әдістемелік нұсқау Физика 10

50
Электрлік  және  гравитациялық  өзара  әсер  заңдарының  ұқсастығы 
оқушыларды қызықтырмауы мүмкін емес. Бұл мәселені талқылау барысында, 
өзара әсерлердің төменде көрсетілгендей айырмашылықтары да бар екеніне 
назар аударған жөн.
•  Электрлік өзара әсер барлық бөлшектерге тән емес, ал олардың барлығы 
да гравитациялық әсерге толығымен қатысады;
•  гравитациялық өзара әсер — бұл әрқашан да тартылыс заңы, ал электрлік 
өзара әсер – тартылыс та, тебілісте бола алады;
•  электрлік өзара әсер күші ортаға тәуелді, ал денелердің өзара гравита-
циялық тартылысында ондай тәуелділік байқалмайды;
•  масса — кез келген бөлшектің ажырамас қасиеті, бірақ әрбір бөлшек 
электр зарядына тәуелді емес, сондай-ақ егер дене массасы ылғи да оң болса, 
электр заряды оң да, теріс те бола алады. Заңның екеуі де нүктелік денелер 
үшін орынды. Алайда мынаны білу маңызды: Бүкіләлемдік тартылыс заңы 
барлық  нүктелеріндегі  тығыздықтары  бірдей,  бір-бірінен  кез  келген  аз 
қашықтықта (тіпті бір-біріне жанаса) орналасқан, радиусы кез келген, пішіні 
шар тәрізді денелер үшін де қолданылады. Оның үстіне Бүкіләлемдік тартылыс 
заңының формуласына кіретін 
r арақашықтық шарлардың центрлерінен бастап 
өлшенеді.  Осылардың  барлығы  да  қарапайым  аспаптың  жәрдемімен  ауыр 
шарға онымен өзара әсер ететін шағын шарды өте аз қашықтықта орналастыра 
отырып, 
гравитациялық тұрақтыны анықтау кезінде пайдаланылады.
Өзара әсерін шарлардың зарядтары шар беттеріне бірқалыпты орналасқан 
жағдайда Кулон заңы туралы да осыны айтуға болады. Алайда оны прак тикада 
іске  асыру  өте  қиын,  өйткені  зарядталған  екі  өткізгіш  шарлар  электр лік 
өзара  әсерлескен  кезде  олардың  беттерінде  бірқалыпты  орналасқан  заряд-
тары  ығысады  да,  зарядтардың  беттік  тығыздықтары  шар  бетінің  әртүрлі 
бөліктерінде түрліше болады.
Кулон  заңын  саналы  түрде  ұғыну  үшін  оқушылардың  назарын  оның 
қолданылу аясының шектеулігіне, яғни тек нүктелік зарядтарға қолданатын 
заң екеніне аудару қажет.
Нүктелік зарядтарға оқулықта нақты түсініктеме берілген. Бірақ күштің 
қашықтыққа тәуелділік заңы не себепті нүктелік зарядтар үшін өте қарапайым 
өрнектелетіні  жеткілікті  түрде  түсіндірілмеген.  Бұл  мәселе  бойынша 
оқушылардың білімінің таяз болуының бір себебі осында жатыр. Олар заңды 
тұжырымдағанда нүктелік зарядтар туралы айтқанымен, неге ол заңның осы 
жағдай үшін орынды болатынын көп жағдайда түсіндіре алмайды.
Егер денелердің өлшемін олардың арасындағы қашықтықпен салыстырғанда 
есепке  алмауға  болады  десек,  онда  олардың  арасындағы  қашықтықтың 
мағынасы болатынын түсіндіру қажет (10-сурет). 
10, 
à-суретте “нүктелік зарядтардың” арасындағы қашықтық ұғымының 
жеткілікті  мағынасы  бар.  Дене  созыңқы  (10,
ә-сурет)  жатқан  жағдайда 
“нүктелік зарядтардың” арасындағы қашықтық ұғымы мағынасын жоғалтады, 
олай болса күштің қашықтыққа тәуелділігі туралы айтуға болмайды.
Егер 10,
ә-суретте көрсетілген зарядталған денелерді бір-бірінен олардың 
мөлшерінен  айтарлықтай  үлкен  қашықтыққа  алыстататын  болсақ,  онда 
олардың арасындағы қашықтық ұғымы нүктелік денелерге тән дәл мағынасына 
жақындайды.

51
Сондай-ақ бірқалыпты зарядталған шексіз үлкен жазықтықтың 
кернеулігін 
қарастырған кезде, оған қайта оралып, осындай екі жазықтықтың өзара әсерлесу 
күші олардың арасындағы 
қашықтыққа тәуелсіз екенін көрсету керек. Бұл 
Кулон және Бүкіләлемдік тартылыс заңдары тұжырымын нақтылауға және 
олардың қолданылу аясын шектеуге байланысты қарастырылатын мәселелерді 
оқушылардың жақсы түсінуіне мүмкіндік береді.
Оқу бағдарламасынан оқшауланған өткізгіштің (оның ішінде шар тәрізді 
өткізгіштің) сыйымдылығы және нүктелік заряд өрісінің потенциалы сияқты 
материалдар алынып тасталды. Сондықтан қоғамдық-гуманитарлық бағыттағы 
сыныптарда зарядтың сақталу заңына өте карапайым, мысалы, радиустары 
бірдей, жанасқан шар тәрізді өткізгіштерге есептер шығару керек. Міндетті 
түрде  есептердің  шартында  оны  қосымша  айту  қажет.  Мұндай  есептер 
өткізгіштердің  зарядтары  аттас  болған  жағдайда  оқушыларға  ешқандай 
қиындық туғызбайды. Бірақ зарядтары әраттас кейбір мысалдар оқушыларға 
қиындық туғызуы мүмкін, сондықтан оқушылардың назарын 
зарядтардың 
алгебралық қосындысы сақталатынына айырықша аудару керек.
Электр  өрісінің  негізгі  сипаттамаларының  бірі  – 
кернеулік.  Кернеулік 
ұғымын  енгізу  электр  өрісінің  басты  қасиеті  өрістің  зарядка  күшпен  әсер 
етуіне негізделген.
Төмендегі  5-кестені  пайдаланып,  электростатикалық  өріс  пен  тартылыс 
өрісінің арасындағы ұқсастықты қарастыруға болады.
5
-кесте 
Электростатикалық өріс пен тартылыс өрісінің салыстырмалы кестесі
Шамалардың Физикалық мағынасы
Шамалар
Тартылыс өрісінде
Электростатикалық өрісте
Денеге әсер ететін күш тәуелді болатын 
дене сипаттамасы
Масса, 
m
Заряд, 
q
Өріс қасиетін анықтайтын шама 
Еркін түсу үдеуі, 
g
Кернеулік, 
Å
Дене мен зарядқа әсер ететін күш

F
 = 
m

g

F
 
= 
q

E
à
ә
10-сурет
+
–
+
–

52
Кулон заңымен формула негізінде нүктелік өріс кернеулігі үшін өрнекті 
алады:
 
E = 
1
4
0
2
πε ε
q
r
.
Электр өрісінің энергетикалық сипаттамасын енгізу өріс тарапынан 
әсер ететін күштердің салдарынан зарядталған денелердің энергияға ие бола 
алатынына  негізделеді.  Мұндай  көзқарас  оқушыларға  механиканы  оқыту 
кезінен таныс физикалық құбылыстардың динамикалық және энергетикалық 
сипатталуын білдіреді.
Электр құбылыстарының энергетикалық сипаттамасын баяндауды өзара 
әсер  ететін  денелердің  потенциалдық  энергиясы  олардың  салыстырмалы 
орналасуына  тәуелді  екенін  еске  түсіруден  бастаған  жөн.  Жер  центрінен 
әртүрлі  қашықтықта  орналасқан  дененің  Бүкіләлемдік  тартылыс  заңы 
бойынша  Жермен  өзара  әсерлесу  кезінде  түрлі  энергияны  қабылдайтыны 
сияқты, зарядталған денеден әртүрлі қашықтықтағы екінші бір зарядталған 
дененің потенциалдық энергиясының мәні де әртүрлі болады.
Электр  өрісінің  энергетикалық  сипаттамасын  қарастырған  кезде  де 
электрлік  және  гравитациялық  өзара  әсердің  арасындағы  ұқсастықты 
салыстыру орынды (6-кесте).
6-
кесте
гравитациялық өріс
Электростатикалық өріс
Денені  бір  нүктеден  екінші  нүктеге  орын 
ауыстыру кезіндегі ауырлық күшінің жұмысы 
дене  қозғалысының  траекториясына  тәуелді 
болмайды. Ол тек осы нүктелердің бастапқы 
және  соңғы  орнымен  анықталады.  Осыдан 
тұйық  траекториядағы  ауырлық  күштің 
жұмысы нөлге тең болатыны шығады.
Зарядтың  бір  нүктеден  екінші  нүктеге  орын 
ауыстыру  кезіндегі  электростатикалық 
өріс тің  жұмысы  заряд  қозғалысының 
траек ториясына  тәуелді  болмайды.  Ол 
тек  осы  нүктелердің  бастапқы  және  соң-
ғы  орындарымен  анықталады.  Осыдан 
тұ йық  траекториядағы  электростатикалық 
өрі стің жұмысы нөлге тең болатыны шығады.
Жер  бетінде  тұрған  денеге  әрбір  нүктеде 
а у ы р л ы қ   к ү ш і   ә с е р   е т у   с а л д а р ы н а н , 
ол  потенциалдық  энергияға  ие  болады. 
Потенциалдық  энергияның  нөлдік  деңгейі 
еркін  таңдалынады.  Потенциалдық  энергия 
дене берілген нүктеден нөлдік деңгейге өткен 
кезде жасалатын жұмысқа тең. 
Ауырлық күшінің жұмысы:
A
a
 = – 
∆W
p
Электростатикалық өрісте зарядталған денеге 
әрбір  нүктеде  электростатикалық  күш  әсер 
ету  салдарынан,  ол  потенциалдық  энергияға 
ие болады.
Потенциалдық  энергияның  нөлдік  деңгейі 
еркін  түрде  таңдалынады.  Потенциалдық 
энергия  зарядталған  дене  берілген  нүктеден 
нөлдік  деңгейге  өткен  кезде  орындалатын 
жұмысқа тең. 
Электростатикалық күштің жұмысы:
A
э
 = –
∆W
p
Бүкіләлемдік  тартылыс  күшін  және  7–9-сыныптарда  оқылған  ауырлық 
күшінің қасиеттері туралы материалды қайталағаннан кейін кестенің сол жағы 
толтырылады.  Оқушылармен  әңгімелесе  отырып  электр  өрісі  үшін  осыған 
ұқсас қорытынды тұжырымдалады да, кестенің оң жақ бөлігіне жазылады.
тұрақты ток
“Тұрақты  ток”  тарауын  зерделеудің 
мақсаты  —  электр  тогының  бар 
болу шарттары, электр зарядын тасымалдаушылар, тұрақты ток заңдарын 
пайдалану туралы оқушылардың түсініктерін қалыптастыру.