53
Бастапқыда Гальвани, Ом, Вольта тәжірибелері, әртүрлі ортадағы электр
тогының тасымалдаушыларының, электр тогының бар болу шарттарының
модельдері, ток күші, кернеу, кедергі, ЭҚК-і сияқты негізгі ұғымдар
қарастырылады. Одан кейін негізгі заң — толық тізбек үшін Ом заңы,
Джоуль–Ленц заңы енгізіліп, тұрақты ток заңдарының қолданылуы туралы
мәліметтер беріледі. Тақырыпты зерделеуде индуктивті қорытындылардың
негізі болып табылатын көрсетілімдік экспериментке басты орын берілуі тиіс.
Электр тогының заңдылықтары, токты сипаттайтын барлық дерлік
ұғымдар мен электр тізбегінің параметрлері бастапқыда мектептің негізгі
деңгейінде зерделенеді. 8-сыныпта зерделенген материалмен салыстырғанда,
10-сыныпта тек бірнеше жаңа мәселелер қарастырылады, бірақ олар электр
тогының заңдылықтарын түсіну үшін айтарлықтай рөл атқарады. Олардың
ең бастыларына келесілер жатады:
— тұрақты токтың бар болуының қажетті шарттары; осыған орай бөгде
күштер және олардың жұмысын сипаттайтын ЭҚК;
— толық тізбекке арналған Ом заңы.
Көрсетілген мәселелер тізбектің бөлігіне арналған Ом заңын да қайталауға
мүмкіндік береді және оқулықтың “Электр тогы” тарауының негізгі білім
беру мақсатын құрайды.
Алайда, 8-сыныпта қарастырылған электр тогы, ток күші, кернеу, кедергі
мен меншікті кедергі, тізбек бөлігіне арналған Ом заңы, ток жұмысы мен
қуаты сияқты бірқатар мәселелерді қайталамастан жаңа материалды тиімді
оқытуға болмайтыны тағы да белгілі. Сондықтан бұл мәселелерді 10 -сыныпта
қайталау оқушылардың оларды меңгеру деңгейін арттыруға және уақытты
үнемдеуге айтарлықтай мүмкіндік береді.
Қарастырылатын тақырыпты оқыту мақсаттары туралы айта отырып, тізбек
бөлігі үшін Ом заңы мен ЭҚК ұғымын толық түсінбей, электромагниттік
индукция заңын және электродинамиканың бірқатар басқа да мәселелерін
игеру мүмкін еместігін ескеру керек.
8-сыныпта қалыптастырылған көптеген ұғымдар мен заңдылықтар одан
әрі дамытылуы және тереңдетілуі тиіс. Бұл, әсіресе өткізгіштердегі электр
тогының бар болу шарттары туралы мәселесіне де қатысты. Оқушылар электр
өрісі ғана өткізгіштегі электр тогының ұзақ уақыт болуын қамтамасыз
ететінін біледі. Зарядталған бөлшектер өздерінің реттелген қозғалысы кезінде
өткізгіштің иондарымен, молекулаларымен немесе атомдарымен соқтығысып,
өздерінің энергияларының бір бөлігін жоғалтатынын естеріне салу керек.
Сондықтан зарядтардың үздіксіз қозғалысы үшін оларға тұрақты түрде күш
әсер етуі керек, яғни өткізгіште үнемі электр өрісі болуы тиіс.
Өткізгіштегі электр өрісінің бар болуындағы ток көзінің рөлін негіздеу
үшін келесі тәжірибені ұсынуға болады.
Тәжірибелер тек өткізгіш ұштарының арасында потенциалдар айырымы
болғанда ғана онда ток жүретінін көрсетеді. Олай болса, өткізгіште ұзақ уақыт
ток бар болу үшін оның ұштарының арасында кернеу тудыру, яғни ондағы
электр өрісін үнемі қолдап отыру кажет. Электр тогының ұзағырақ болуын
конденсатордың разрядталуын бақылау бойынша тәжірибеде көрсетуге болады.
Оқушылардың назарын ток көзінің полюстеріне жалғастырылған
өткізгіштегі (тізбектің сырткы бөлігі) және ток көзінің полюстерінің
54
арасындағы (электр тізбегінің ішкі бөлігі) зарядтар қозғалысының бағытына
аудару қажет.
Оқушылардың назарын металдар өткізгіштігінің электрондық табиғатының
эксперименттік дәлелдемесіне, өткізгіштің вольт-амперлік сипаттамасы
дегеніміз не екеніне, өткізгіштің вольт-амперлік сипаттама салуға және оқи
алуға аудару қажет.
Сонымен ток көзінде әсер ететін бөгде күштердің рөлі оның полюстерінің
арасында электр өрісін тудыруға саяды, соның арқасында сыртқы тізбекте
зарядтар қозғалады. Оқушыларға өткізгіштегі ток көзі тудырған өріс
электростатикалық өріс сияқты потенциалды болып табылатынын түсіндіру
қажет.
Оқушыларға тізбектегі ток көзінің рөлін түсіндіріп, ондағы бөгде
күштердің — электр қозғаушы күштің (ЭҚК) жұмысын сипаттайтын негізгі
физикалық шаманы енгізу қажет. Ток көзінің ЭҚК оң зарядтың (ток көзінің
теріс полюсінен оң полюсіне) орын ауыстыруы бойынша бөгде күштің істеген
жұмысының осы зарядқа қатынасы ретінде анықталады. Әртүрлі ток көздерінде
осы күштердің пайда болу тегі бірдей еместігін түсіндіру керек. Мысалы,
гальваникалық элементтерде бұл күштер белгілі бір химиялық процестердің
нәтижесінде, электрофор машинасында машина дискісін айналдыратын
қолдың бұлшық еттерінің серпімділік күші нәтижесінде, индукциялық
генераторларда электромагниттік күштің және т.б. нәтижесінде туындайды.
Әрбір ток көзі онда бірлік оң зарядтың орнын ауыстыру бойынша әсер ететін
бөгде күштердің жұмысымен, яғни белгілі бір ЭҚК-пен сипатталады.
“Электростатикалық өріс” тақырыбында потенциалдар айырымы және
т.б. ұғымдар қарастырылған болатын. Тек электростатикалық күштер әсер
ететін электр өрісін зерделеген кезде потенциалдар айырымы кернеумен
сәйкес келеді.
Бірақ кернеу кеңірек ұғым болып табылады. Егер ЭҚК бар тізбек бөлігі бар
болса, онда кернеу бірлік оң зарядты орын ауыстыру бойынша осы бөлікте
әсер ететін барлық күштердің жұмысымен өлшенетін болады. Демек, егер
тізбек бөлігінде электростатикалық күштерден басқа бөгде күштер әсер ететін
болса, онда жолдың осы бөлігіндегі кернеу электростатикалық және бөгде
күштердің бірлік оң зарядты тасымалдау бойынша жасалған жұмыстардың
қосындысынан тұратын болады:
U =
E
+ (
ϕ
1
–
ϕ
2
).
Сонымен потенциалдар айырымы мен кернеу арасында айырмашылық бар
болып шықты, сондықтан бұны үнемі ескеріп отыру қажет. ЭҚК-і жоқ электр
тізбегі үшін формула мынадай болады:
U =
ϕ
1
–
ϕ
2
.
Демек, бұл жағдайда потенциалдар айырымы ұғымы кернеудің жалпы
ұғымымен сәйкес келеді. Бұдан “Электростатикалық өріс” тақырыбында
пайдалануға болатын “потенциалдар айырымы” ұғымын “Тұрақты ток”
тақырыбында барлық уақытта да пайдалана алмайтынымыз шығады.
Сондықтан барлық жағдайда және кез келген тізбек бөлігіне де қолдануға
болатын “кернеу” ұғымын пайдалану орынды болмақ, осылай, мысалы, бұл
ұғым ток жұмысын анықтау кезінде пайдаланылады:
A = Uq.
Достарыңызбен бөлісу: |
