55
Электр тогының негізгі заңдарына Ом
және Джоуль — Ленц заңдары жатады.
Толық тізбекке арналған Ом заңын зерделеу
кезінде оқу проблемасы ретінде оқушыларға
төмендегі түсіндірулерді ұсынуға болады.
Электр шамдарының, қозғалтқыштардың
және басқа да токты тұтынушылардың
бірқалыпты жұмысы олардың белгілі бір ток
күші кезінде ғана мүмкін болады. Аспаптарды
ток көзіне қосқан кезде олардағы ток күші
неге тәуелді болады деген сұрақ туындайды.
Бұл сұраққа жауап беру өте маңызды, өйткені,
ол электр тізбектеріндегі токты басқару үшін
негіз болып табылады. 8-сыныптағы физика
курсынан оқушылар тізбек бөлігіндегі кернеу белгілі болғанда, ток күшін
қалай анықтауға болатынын ғана біледі. Бірақ ток көзінің кернеуі алдын ала
белгілі болмайды, өйткені ол осы ток көзіне әртүрлі тұтынушыларды қосқан
кезде өзгереді. Мұны тәжірибе арқылы көрсетуге болады. Реостаты бар сыртқы
тізбекпен тұйықталған ток көзінің полюстеріне вольтметрді қосып (11-сурет),
белгілі бір кернеуді белгілеп алады.
Реостаттың кедергісін арттырсақ, сол кезде ток көзінің полюстеріндегі
кернеудің де өзгеретінін көрсетеді. Демек, ол тек ток көзіне ғана емес сыртқы
кедергіге де тәуелді болады екен. Оқушылар алдына қойылған мәселені шешуі
үшін тізбектегі энергетикалық түрлендірулерді қарастыра отырып, Ом заңын
қорытып шығаруға көшуге болады.
Тізбек тұйықталған мезеттен бастап, электр зарядтары орын ауыстыра
бастайды. Тізбектің сыртқы бөлігі бойынша электростатикалық өрістің
әсерінен оң зарядтар ток көзінің оң полюсінен теріс полюсіне қарай қозғалады.
Сол кезде зарядтардың алған энергиясы сыртқы тізбектің кедергісі болуынан
тізбекті қыздыруға жұмсалады.
Бөгде күш әсер ететін ток көзінің ішінде оң зарядтар теріс полюстен оң
полюске қарай электростатикалық өріс күшіне қарсы қозғалады. Тізбектің
ішкі бөлігінің де (электролит, сымдар) кедергісі бар болғандықтан, ток көзінің
ішінде де энергия шығындалады.
Сыртқы тізбектегі электростатикалық өрістің жасаған жұмысы ток көзінің
ішіндегі электростатикалық өрістің жұмысына тең, бірақ таңбасы бойынша
қарама-қарсы. Оқушыларға барлық тізбектегі электростатикалық өрістің
толық жұмысы нөлге тең екені белгілі. Сондықтан тізбекте қыздырудан басқа
ешқандай өзгерістер болмаса, онда ток көзінің бөгде күштерінің жасаған
жұмысы барлық тізбек бойындағы бөлініп шығатын жылуға тең:
À = Q.
Оқушылар өзіндік жұмысты орындауы үшін келесі есептерді ұсынуға
болады.
1-нұсқа
1. Ұзындығы 100м және қимасы 0,5мм
2
болат өткізгіш бойымен 68 В кернеу
өтетін ток күшін анықтаңдар.
ρ
болат
= 12 мкОм · м.
Жауабы: 2,83 А.
11-сурет
V
56
2. Көлденең кимасының ауданы 0,5мм
2
және ұзындығы 4 м өткізгіштің
ұштарындағы кернеу 9,6В, ал ток күші 250мА. Сым жасалған қорытпаның
меншікті кедергісін табыңдар.
Жауабы: 4,7 мкОм · м.
3. Қалта шамның тұғырында 3,5В, 0,28А деп жазылған. Жұмыс тәртібіндегі
кедергіні және пайдаланылатын қуатын табыңдар.
Жауабы: 12,5 Ом.
4. Қуаттары 90 және 40Вт екі шам кернеуі 220В желіге параллель қосылған.
Әр шамның кедергісін және олардың әрқайсысы арқылы өтетін ток күшін
анықтаңдар.
Жауабы: 548 Ом.
5. Сұлбада (12-сурет)
R
1
= 5Ом, R
2
= 4Ом,
R
3
= 12Ом кедергілері және R
3
кедергісі арқылы өтетін
I
3
= 0,5А ток көрсетілген. R
1
және R
2
кедергілері
арқылы өтетін ток күшін және ток көзінің кернеуін табыңдар.
Жауабы: 2 А; 1,5 А; 16 В.
U
R
1
R
2
R
3
12-сурет
2-нұсқа
1. 1 кОм кедергісі бар өткізгіште 8 мА ток алу үшін оған қандай кернеу
түсіру қажет?
Жауабы: 8 В.
2. Қималары және массалары бірдей мыс және алюминий екі өткізгіштің
ұштарына бірдей кернеу түсірілген. Қай өткізгіште ток күші көп және
қанша есеге?
Жауабы: І
А
/
І
М
=5,23.
3. Ғимаратта бір мезгілде әрқайсысы 60 Вт-тан 20 шам және 40 Вт-тан 10
шам жағылған. 220 В кернеу үшін тізбектің жалпы бөлігіндегі токты
анықтаңдар.
Жауабы: 7,27 А.
4. Шаңсорғыш 220 В кернеудегі тізбектен 1,25 А ток пайдаланатын болса,
ал оның ПӘК 80% құраса, онда оның қозғалтқышы 30 мин-та қандай
жұмыс өндіреді?
Жауабы: 396 кДж.
5. Сұлбада кедергілер (Оммен) және бір кедергі арқылы өтетін ток берілген.
Барлық токтардың мәнін және генератордың кернеуін табыңдар
(13-сурет).
Жауабы: 40 В; I
1
= 7,5 А; I
2
= 5 А; I
3
= 2,5 А;
I
4
= 0,5 А; I
5
= 2 А.
57
2
2
5
10
40
←I=0,5A
13-сурет
Электр және магнит өрістерінің өзара байланысы
Бұл тақырыпты оқытудың мақсаты — оқушылардың электр және магнит
өрістерінің өзара байланысы туралы түсініктерін қалыптастыру және
электромагниттік өріс ұғымын зерделеуге дайындау.
токтың магнит өрісі. Магнит индукциясының векторы
Негізгі материал. Магнит өрісі туралы ілімнің тарихи алғы шарттары:
тұрақты магниттердің әсерлесуі, Эрстед тәжірибесі, Ампер тәжірибесі, Фарадей
тәжірибесі. Магниттік өзара әсерлесу. Элементар токтар туралы Ампер
болжамы. Магнит өрісінің күштік сипаттамасы. Магнит өрісінің құйындық
сипаты. Ортаның магниттік өтімділігі.
Көрсетілімдер. Эрстед, Ампер, Фарадей тәжірибелері. Магнит өрісінде
тогы бар раманың айналуы. Тогы бар түзу өткізгіштің, тогы бар орамның,
тогы бар катушканың, тұрақты магниттің маг нит өрісі.
Мұғалімдер үшін ұсыныстар. Оқу материалы физика дамуындағы
Эрстедтен Эйнштейнге дейінгі үлкен кезеңді қамтиды, бұл аралықта
физикалық көзқарастар түбегейлі түрде бірнеше рет өзгерген болатын. Бұл
электромагнетизмді мектепте оқыту процесіне қолайсыз ықпалын тигізді,
яғни мәселелердің та рихи дәстүрлі түсіндірмесі заманауи көзқарастармен
араласа оты рып, ұғымдардың қалыптасуындағы бірізділікке әсер етті. Енді
магниттік құбылыстарды жаңа көзқарас тұрғысынан оқытуды қарастырайық.
Магниттік құбылыстарды оқыту кезінде оқушылар жаңа ұғыммен – магнит
өрісімен, оның құйындық сипатымен таныса ды, магниттік күштер өрісті
сипаттаушы магнит индукциясы бой ымен емес, оған перпендикуляр әсер
ететінін білетін болады.
Бұл тақырыпты зерделеу барысында электромагниттік құбылыстардағы
қозғалыстың салыстырмалылық рөлі түсіндіріледі де, оқушыларды
электромагниттік өріс туралы Мак свелл ілімін оқып-үйренуге дайындайды,
сондай-ақ жақыннан әсер ету теориясы туралы оқушылардың түсінігін
кеңейтеді.
Электромагнетизмнің тірек ұғымдарын тұжырымдаудың негізі физиканың
басқа бөлімдері сияқты тәжірибелік деректер болып табылады. Токтардың
өзара әсерлесуі бойынша негізгі тәжірибелер оқушыларға мектептегі негізгі
физика дәрісінен белгілі, бірақ оларды қайталау тиімді болмақ. Бұл – Эрстедтің
өткізгіш арқылы ток өткен кезде оның маңайында орналасқан магнит тілінің
ауытқитыны туралы атақты тәжірибесі, тогы бар парал лель өткізгіштердің
өзара әсерлесуі бойынша Ампер тәжірибесі.
Достарыңызбен бөлісу: |
