Ток күші

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 33 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе.
I тарау. Физикадағы Тұрақты электр тогы тарауларына қысқаша теориялық тоқталу.
1.1.Тұрақты токтың пайда болу шарттары.
1.1.1.Амперметр.
1.2.Электр энергиясы көзінің электр қозғаушы күші.
1.2.1.Вольтметр.
1.3.Тізбек бөлігі және толық тізбек үшін Ом заңдары.
1.3.1.Резисторлар және реостаттар.

II тарау. Оқушыларды физика есептерін шығаруға үйрету әдістемесі.
2.1. Есептер шығарудың тиімді тәсілдері
2.2.Эксперименттік есептер шығару
2.3. Сабақ жоспары
III Қорытынды.

V Пайдаланылған әдебиеттер.
Кіріспе
Ізденімпаз, жаңашыл мұғалімнің шығармашылығындағы ерекшілік, оның сабақты түрлендіре өткізіп, оқушының жүрегіне жол таба білуінде. Әрбір сабақ мұғалімнің ізденісінің нәтижесін көрсетеді. Күнделікті сабақта ыңғайына қарай түрлендіріп өткізсе, оқушылардың пәнге деген қызығушылығы артады. Сонымен бірге, сабақта компьютердің мүмкіндіктерін пайдалану өте тиімді. Білім берудің кез-келген саласында электрондық техниканы пайдалану оқушылардың танымдық белсенділігін арттырып қана қоймай, логикалық ойлау жүйесін қалыптастыруға, шығармашылықпен еңбек етуіне жағдай жасайды.
Қазіргі заманда білім сапасын арттыру әр оқытушыдан шығармашылықпен жұмыс жасауды талап етеді. Оқытудың жаңа технологияларын пайдалану сапасы білім негізі. Осы мақсаттарды жүзеге асырғанда оқушылардың пәнге деген қызығушылығы артады.
Бүгінігі таңда азаматтардың жоғары индустриалды және ақпараттық қоғамға қарқынды түрде өтуіне байланысты өркениеттің бет-бейнесі тұтастай өзгеруде. Осы кезде білім беру үрдісі де түйінді мәселеге айналып отыр.
Қазақстандағы білім беру жүйесінің қалыптасуы мен дамуы қазақ мемлекеттілігінің құрылу кезеңінен бастап ұзақ уақыт бойы елдегі болып жатқан саяси-әлеуметтік және мәдени өзгерістерінің көрсеткіші болып табылады. Белгілі бір кезендердегі болып жатқан білім беру үрдістеріндегі объективтік көріністерінің қажеттілігі қазіргі отандық тарих-педагогикалық ғылымда пісіп жетілген.
Жас ұрпақтың жаңаша ойлауына, олардың біртұтас дүниетанымының қалыптасуына әлемдік сапа деңгейдегі білім, білік негіздерін меңгеруіне ықпал ететін жаңаша білім құру - жалпы білім беру жүйесіндегі өзекті мәселенің бірі.
Физикалық білім беру мазмұнының жаңарту мәселесі туындауынан, ғылыми-техникалық прогресс, ғылымның басқа салаларының дамуы жаратылыстану ғылымның құрылымын анықтау үшін физиканың білім алу ерекшеліктеріне қызығуды арттыруда физиканың орасан зор маңызы бар.

Физика пәні бойынша Тұрақты электр тогы тарауының есептері мен зертханалық жұмыстарда компьютерді пайдалану және теориялық сараптауда компьютерлік модельдерде демонстрацияны көрсетуді жүзеге асыру мүмкіншіліктерін қарастырдық.
Инновациялық әдіс-тәсілдерді қолдану ерекшеліктерін атап өтейік:
Үйренушінің белсенділік іс-әрекетін дамыту;
Оқыту мен үйретудің өзара үйлесімділігін қалыптастыру;
Мұнда үйренушінің дербес қабілетін дамытуға тікелей көмек беру;
Үйренушінің танымдық үрдіске белсенді қатысуын анықтау мүмкінділігі;
Көрнекілік құралдарын көбірек пайдалану арқылы сезіміне, қабылдау эмоциясына әсер етеді.

I тарау. Физикадағы Тұрақты электр тогы тарауларына қысқаша теориялық тоқталу.
1.1.Тұрақты токтың пайда болу шарттары.
Тұрақты ток - ток күшінің шамасы мен бағыты уақытқа байланысты өзгермейтін электр тогы.
Тұрақты ток тұрақты кернеудің әсерімен тек тұйықталған тізбекте ғана пайда болады. Тармақталмаған тұйық тізбектің кез келген қимасында тұрақты ток күшінің мәні өзгермейді. Тұрақты токтың негізгі заңдарына ток күші мен кернеудің байланысын сипаттайтын Ом заңы, өткізгішпен ток жүрген кезде бөлініп шығатын жылуды анықтайтын Джоуль-Ленц заңы және тармақталған тізбек үшін жазылатын Киргхоф ережелері жатады. Тұрақты ток көздеріне электр машиналарының генераторы, гальвани элементтері, термоэлементтер, батареяларға топтастырылған фотоэлементтер, күн көзінің батареялары, алдын ала зарядталған аккумуляторлар және -- пайдалы әсер коэффициенті жоғары магниттік гидродинамика генераторлары жатады. Тұрақты токты жартылай өткізгіштердің және басқа түзеткіштердің көмегімен, айнымалы токты түзету арқылы өндіруге болады.
Еркін зарядталған бөлшектердің реттелген немесе бағытталған қозғалысын электр тогы деп атайды.
Электр тогының бағытына оң зарядталған бөлшектердің қозғалыс бағыты алынған.
Электр өрісінің әсерінен өткізгіштерде пайда болатын электр тогын өткізгіштік ток деп атайды, ал зарядталған денені тұтастай көшіретін болсақ, онда бұл кезде пайда болатын токты конвекциялық ток деп атайды.
Ортадан электр тогы өткенде келесі құбылыстар байқалады:
1. Электр тогы өткенде орта қызады (электр тогының жылулық әсері).
2. Электр тогы өткенде орта құрамды бөліктерге бөлінеді (электр тогының химиялық әсері).
3. Электр тогы өзін қоршаған ортада магнит өрісін тудырады (электр тогының магниттік әсері).
Электр тогын сандық сипаттау үшін физикалық скаляр шама ток күші енгізілген. Ток күші деп - өткізгіштің көлденең қимасынан бірлік уақытта өтетін зарядты айтады.

өлшем бірлігі
Бағыты мен шамасы өзгермейтін электр тогын тұрақты электр тогы деп атайды.

мұндағы: - өткізгіштің көлденең қимасынан уақытта өтетін зарядтың мөлшері.
Өткізгіштің қарастырылатын бетінің кез-келген нүктесіндегі электр тогының бағыты мен шамасын анықтау үшін физикалық векторлық шама электр тогының тығыздығы енгізілген.

өлшем бірлігі .
Ток тығыздығының бағыты сол нүктедегі ток күшінің бағытымен сәйкес келеді және өткізгіштің көлденең қимасына перпендикуляр бағытталады.
Кез келген токтар үшін
Тұрақты электр тогы үшін () ток тығыздығы формуласымен анықталады.
Ток күшін және ток тығыздығын өткізгіштегі зарядтардың реттелген қозғалысының жылдамдығы, концентрациясы арқылы өрнектейік. Өткізгіштегі заряд тасушылар концентрациясы n және оның әрқайсысының заряды q0-ге тең болса, онда dt уақыт ішінде ауданы S көлденең қима арқылы өтетін зарядтар шамасы:

мұндағы: - өткізгіштегі еркін электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы. Ток күші:

Ток тығыздығы:

Ортада электр тогы болу үшін қажетті шарттар:
1. Ортада еркін зарядталған бөлшектер болуы қажет;
2. Осы еркін зарядталған бөлшектерге сырттан күш әсер ету қажет, яғни ортада электр өрісі болуы керек.
Металдарда электр тогын тасымалдаушылар - электрондар, электролиттерде - оң және теріс иондар, газдарда - оң иондар мен электрондар және жартылай өткізгіштерде - электрондар мен кемтіктер болып табылады.
тұрақты ток деп аталады: ;
Мұндағы: q - өкізгіштің көлденең қимасы арқылы t уақыт ішінде өтетін электр заряды. Тоқ күшінің өлщемі - 1 Ампер. Электр тогы өзі өткен бет бойынша біркелкі таралмауы да мүмкін. Электр тогы сан жағынан ток тығыздығы деген шамамен сипатталады. Сонымен ток тығыздығы деп өткізгіштің бірлік көлденең қимасынан өтетін ток күшін айтамыз: . Егер де ток өткізгіштің көлденең қимасынан біркелкі өтпесе, онда ток тығыздығы: .
Егер dt уақыт ішінде өткізгіштің көлденең қимасы арқылы заряд тасымалданса (мұндағы n, e, - концентрация, заряд және зарядтың реттелген қозғалысының жылдамдығы), онда ток күші .
Ал, өткізгіштегі ток тығыздығы мынаған тең болады: .
Тоқ тығыздығы - векторлық шама. Өлшем бірлігі: .

1.1.1.Амперметр.
Ғалымдар ток әсерін өз денесінен өткізіп байқайтын кездерден бері көп уақыт өтті. қазір ол үшін амперметр деп аталатын құралдар қолданылады.
Амперметр - ток күшін өлшеуге арналған құрал. Ток күші дегеніміз не?
1--суретті қарайық. Онда электр тогы бар кезде зарядталған бөлшектер өтіп жатқан өткізгіштің көлденең қимасы көрсетілген. Металл өткізгіште бұндай бөлшектер электрондар болып табылады. өткізгіш бойымен қозғалу процесінде элетрондар заряд тасымалдайды. Электрондар неғұрлым көп болса жєне олардың жылдамдығы жоғары болса, онда олар бірдей уақыт аралығында көбірек заряд тасымалдайды.
өткізгіштің көлденең қимасынан 1с ішінде қандай заряд өтетінін көрсететін физикалық шама ток күші деп аталады. өкізгіштің көлденењ қимасынан t = 2 с ішінде ток тасымалдаушы бөлшектер q = 4 Кл заряд тасымалдасын. Олардыњ 1с-та тасымалдайтын заряды 2 есе аз. 4 Кл-ды 2 с-ќа бuліп, 2 Клс аламыз. Осы ток к%.ші. Ол І әрпімен белгіленеді: I -- ток күші.
Сонымен І - ток күшін табу үшін uткізгіштіњ көлденең қимасынан t уақыт ішінде өткен q - электр зарядын осы уақытќа бөлу керек :
Ток күшінің бірлігі француз ғалымы А. М. Ампердің (1775 - 1836) құрметіне ампер [A] деп аталған. Бұл бірліктің анықталу негізіне токтың магниттік әсері жатады. Біз оны қарастырмаймыз.
Егер ток күші І белгілі болса, онда t-уақыт ішінде өткізгіштің көлденең қимасынан өткен q-зарядты табуға болады. Ол үшін ток күшін уақытқа көбейту керек: q = It.
Алынған өрнектен электр зарядының бірлігі - кулон [Кл] анықталады: 1 Кл = 1 А · 1 с = 1 А · с.
Ток күші 1А болғанда өткізгіштің көлденең қимасынан 1с ішінде өткен заряд - 1 Кл.
Іс жүзінде ток күшінің амперден басқада туынды бірліктері қолданылады. Мысалы: миллиампер (мА) және микроампер (мкА): 1 мА = 0,001 A, 1 мкА = 0,000001 А. Айтып кеткеніміздей ток күшін амперметрмен (сондай-ақ, милли- және микроамперметрлермен) өлшейді. Жоғарыда, айтылған демонстрациялық гальвонометр қарапайым микроамперметр болып табылады. Амперметрдің құрылысы әр түрлі болады. Мектепте демонстрациялыќ тәжірибеге арналған амперметр 2-суретте берілген. Осы суретте оныңшартты белгісі де (ішінде "A" - латын әрпі бар дөңгелек) көрсетілген.
Басқа да өлшеуіш құралдар сияқты амперметрді тізбекке қосқанда өлшенетін шамаға әсері елеулі болмау керек. Сондықтан, амперметр тізбекке қосылғанда ток күші өзгермейтіндей етіп жасалады. Техникада қолданылуына қарай шкалаларының бөлік құны әр түрлі амперметрлер қолданылады. Амперметр шкаласынан оның қандай ең үлкен ток күшін өлшей алатындығы көрінеді. Ток күші көбірек тізбекке құралды қосуға болмайды, ол күйіп кетуі мүмкін.
Амперметрді қосу үшін тізбекті үзіп, өткізгіштің бас ұштарын құрал клеммаларына қосады. Мына ережелерді орындау керек:
1) амперметрді ток күшін өлшейтін тізбек элементімен тізбектей қосу қажет;
2) амперметрдің + таңбалы клеммасына ток көзінің оңполюсынан келетін өткізгішті, - -- таңбалы клеммасына теріс полюстан келетін өткізгішті қосу керек.
Амперметрді тізбекке зерттелетін элементтің қай жағынан (оң немесе сол) қосса да бәрібір. Бұған тєжірибеде көз жеткізуге болады (29-cурет). Лампадан өтетін ток күшін өлшегенде амперметрлердің екеуі де (оң және сол жақтағы) бірдей мән көрсетіп тұр.

1.2.Электр энергиясы көзінің электр қозғаушы күші.
Электр тогы тұрақты болу үшін өткізгіштің ұштарындағы потенциалдар айырымы (немесе кернеуі) тұрақты болуы керек. Өткізгіштердің тұрақты кернеуін болдыру үшін белгілі бір энергия қоры қажет. Осындай тұрақты кернеуді әдетте ток көздері немесе кернеу көздері деп атайды. Ток көздерінде энергияның басқа түрі электр энергиясына айналады. Мысалы: электр машиналарында механикалық энергия,гальвани элементі мен аккумуляторда химиялық реакция кезәнде бөлініп шығатын энергия,фотоэлементтерде жарық энергиясы, ядролық реакция кезіндегі тізбекте реакцияның энергиясы және тағы басқа энергиялардың түрлері электр энергиясына өзгеріп отырады.
1797 жылы Вольта екі түрлі металл алып, оларды біріне-бірін түйістірген. Сонда бір металдың оң, екіншісінің теріс зарядталғанын байқаған. Екі металдың арасында потенциалдар айырмасы пайда болады. Бұл құбылыс былайша түсіндіріледі. Айталық, бірінші металдың шығу жұмысы А1, екіншісінікі - А2*А1А2 делік. Сонда шығу жұмысының шамасы аз металдың электрондары шығу жұмысының шамасы көп металдарға қарағанда тезірек өтіп кетеді. Электронынан айырылған металл оң зарядталады да, электрон қабылдаған металл теріс зарядталады. Біздің мысалымызда 2-металл оң зарядталады да, 1-металл теріс зарядталады.
Көптеген тәжірибелердің нәтижесінде Вольта екі заң тұжырымдады: 1) металдарды түйістірген кезде пайда болатын потенциалдар айырмасы металдардың химиялық табиғатына және олардың температурасына байланысты; 2) бірнеше металды түйістіргенде пайда болатын потенциалдар айырмасы тек екі шеткі металдың табиғаты мен температурасына байланысты болады да, ортадағы металдардың саны мен табиғатына байланысты болмайды.
Екі түрлі металдан істелген өткізгіштен тұйық тізбек жасап, оның бір жапсарын қыздырып, екіншісін суытсақ, онда ол тізбектен ток жүргенін байқауға болады. Бұл термопараның жұмыс істеу принципі болып табылады. Тұйық тізбектің бір жапсарын қыздырып, екіншісін суытқанда Зеебек эффектісі байқалады.
Термопара көмегімен өте жоғары немесе өте төмен температураны өлшеуге болады. Ол үшін екі түрлі өткізгіш алып олардан тұйық тізбек жасайды. Тізбектің бір жапсарын (b) еріп тұрған мұзға салады да, екіншісін (а) температурасы өлшенетін затқа салады.
Температуралары бірдей екі түрлі металл өткізгіштен тұйық тізбек жасап, одан ток жіберсек, тізбектің бір жапсары қызады да, екіншісі суиды, бұны Пельте эффектісі деп атайды. Бұл эффект тоңазытқыштарда қолданылады.
Электр Қозғаушы Күш - электр тізбегіне жалғанған, табиғаты электрстатикалық емес энергия көзі. Тек қана электрстатик. күштер тұйық тізбекпен тұрақты токтың үздіксіз жүруін қамтамасыз ете алмайды. Өйткені бұл күштердің тұйық контур бойымен зарядты қозғалтуы үшін жұмсайтын жұмысы нөлге тең, ал ток жүрген кезде әдетте энергия шығыны болады. Сондықтан тұйық контурмен үздіксіз ток жүруі үшін электр тізбегінен тыс басқа бір энергия көзі болу керек. Бұл энергия көзі энергияны сырттан ала отырып, оны зарядтардың қозғалыс энергиясына айналдырады да, қосымша электр өрісін (Е) тудырады. Мұндай қосымша электр өрісі күшінің тұйық контур бойымен істейтін жұмысы нөлге тең болмайды: . Е' шамасы Э. қ. к. деп аталады және оның шамасы бірлік зарядты қозғалтуға кететін электрстатик. емес күштердің жұмысына тең.Потенциал сияқты Э. қ. к-тің де өлшеу бірлігі - вольт (в). Электролиттердегі иондардың диффузиясы, контур арқылы өткен магнит ағынының өзгеруі (эл.-магн. индукция), т.б. Э. қ. к-ін тудырады
Өткiзгiштегi ток күшiнiң ток тасушылар концентрациясына n, олардың бағытталған қозғалысының жылдамдығына v, өткiзгiштiң қимасының ауданына S және әрбiр ток тасушының тасымалдаған зарядына q тәуелдiлiгi мынадай болады:
I = qnvS. (5.2)
Тогы бар тізбектегі электр энергиясының энергияның басқа түрлеріне айналуының өлшеуіші ток жұмысының, яғни өрістегі зарядтарды орын ауыстырғандағы электр күші атқаратын жұмыстың шамасы болып табылады. A=q·U
мұндағы А -- электр өрісіндегі зарядты орын ауыстырғандағы жұмыс, q-заряд. Осы формуладан тұрақты токтың істеген жұмысын да анықтауға болады. t уақытта өткізгіштің көлденең қимасы арқылы q=It заряд өтсін. Сонда A=I·Ut болады.
Электр тогының жұмысы - ток күші, кернеу және жұмысты істеуге кеткен уақыттың көбейтіндісіне тең.
SI жүйесінде джоульмен (Дж) өлшенеді. 1Дж=1A·1B·1c
Тізбектің бөлігіне арналған Ом заңы және U=I·R негізінде келесі формулаларды аламыз. A=I2·Rt,
II. Уақыт бірлігіндегі өндірілген токтың жұмысы электр тогының қуаты болып табылады. Электр қуаты P әрпімен белгіленеді.Қуат мынаған тең: P =I U
Токтың қуаты табу үшін өткізгіштегі ток күші және кернеуді өлшеп, олардың көбейтіндісін табу керек.
Сонымен қатар токтың қуаты үшін мына өрнектер дұрыс: P = I[2]R
Халықаралық бірліктер жүйесінде қуат бірлігіне ватт алынған: 1Вт
1ватт (1Вт) қуат бірлігіне 1В кернеуі бар тізбек бөлінгендегі 1А ток күшінің қуатын алады: 1Вт=1А·1В. 1ватт=1ампер·1вольт.
1 Ватт онша көп қуат емес.Тәжірибеде ватқа еселік болып келетін бірліктерді қолданады: гектоватт 1гВт=10[2] Вт; киловатт 1кВт=10[3] Вт; мегаватт 1МВт=10[6] Вт.
Токтың қуатын - өлшеуге арналған аспапты ваттметр деп атайды.Токтың жұмысын өлшеуге арналған құрал электр санауыш деп аталады.Электр санауышында ток жұмысының 1кВ·сағ=3,6·10[6] Дж екенін есептеу қиын емес.
Тұрғынүйгеберілетінкернеу U=220B болғанда, ондатұтынатын ток күші I=10A-ден аспауытиіс.Үйдетұтынушылардыңбірмез гілдепайдалануқуатыныңшектімәні:
P=10 A·220 B=2200Bт=2,2Вт.
1кВт*сағэлектрэнергиясыныңқұны тариф (В) деп аталады. Мысалы, Алматы тұрғындары үшін тариф 1кВт·сағ=20теңгетұрады, яғни В=20теңгекВ
Өткізгішбойымен ток өткенде, өткізгішқызады, яғни электр энергиясы ішкі энергияға айналады.
Бұл металдардағыеркінэлектрондарэлектрө рісіәрекетіненорынауыстырғанда, кристадық тор түйіндеріндеорналасқаниондарменсоқт ығысыпжәнеоларғаөзэнергиясыныңбірбө лігінберуіментүсіндіріледі.Соныңнәт ижесіндеиондарүлкенжылдамдықпентерб елебастайды,өткізгіштіңішкіэнергияс ыартадыжәнеоныңтемпературасыкөтеріл еді.
Өткізгіштердің қызуы олардың кедергілеріне тәуелді болады; өткізгіштің кедергісі неғұрлым үлкен болса, ол соғұрлым қатты қызады деген қорытынды шығуға мүмкіндік береді.
Тәжірибе жүзінде тоқтың жылулық әрекетін ағылшын ғалымы Джоуль және орыс ғалымы Э.Ленц зерттеді. Олар бір - біріне тәуелсіз Джоуль - Ленц заңы деп аталатын заңды тағайындады.
Өткізгіш бойымен ток жүрген кезде, өткізгіште бөлінетін жылу мөлшері ток күшінің квадратына, өткізгіш кедергісіне және токтың жүру уақытына тура пропорцинол болады:
Q=I[2] Rt.

1.2.1.Вольтметр.
Электр кернеуі
Біз электр тогы зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысы екенін білеміз. Бұл қозғалысты осы кезде жұмыс жасайтын электр өрісі тудырады. Токты тудыратын электр өрісінің жұмысын ток жұмысы деп атайды:
А -- ток жұмысы. Бұл жұмыс тізбектің әр бөлігінде әр түрлі, бірақ ол сол бөліктерден өтетін зарядқа пропорционал. Тізбек бөлігінде заряд тасымалдауға жұмсалатын ток жұмысының мөлшерін көрсететін физикалық шаманы осы бөліктің электрлік кернеуі (немесе жай кернеу) деп атайды. Тізбек бөлігінде q = 2 Кл зарядты тасымалдау үшін А = 10 Дж жұмыс жасалсын. 1 Кл зарядты тасымалдау үшін жұмсалатын жұмыс 2 есе аз болар еді. 10 Дж -- ды 2 Кл-ға бөліп 5 ДжКл аламыз. Осы тізбек бөлігінің кернеуі болып табылады. Кернеуді U әрпімен белгілейді. U -- кернеу. Сонымен, тізбек бөлігінің U кернеуін табу үшін А -- ток жұмысын осы бөліктен өтетін q -- зарядқа бөлу у керек:
Ең алғаш ток көзін жасаған А. Вольтаның құрметіне кернеу бірлігі ретінде вольт [В]алынған. 1 В -- бұл электр өрісі тізбек бөлігінде 1 Кл зарядты тасымалдауға 1 Дж жұмыс жасайтын кернеу. Егер тізбек бөлігінің кернеуі 10 В болса, онда тізбек бойымен 1 Кл зарядты тасымалдау үшін 10 Дж жұмыс жасалады. Іс жүзінде вольттан басқа (еселік және бөліктік) кернеу бірліктері де қолданылады. Мысалы, киловольт жєне милливольт: 1 кВ = 1000 В, 1 мВ = 0,001 В.
Кернеуді өлшейтін құрал вольтметр деп аталады. Вольтметрлердің құрылымы әр түрлі. Демонстрациялық мектеп вольтметрі 4--суретте кескінделген. Осы суретте оның шартты белгісі де келтірілген. Тізбекке вольтметрді қосқанда мынадай ережелерді орындау қажет:
1) вольтметр клеммаларын арасындағы кернеуді өлшеу қажет болатын тізбек нүктелеріне қосу керек (керекті тізбек бөлігіне параллель);
2) вольтметрдің + таңбалы клеммасын ток көзінің оң полюсін жалғанған тізбек нүктесіне, ал - таңбасы клеммасын ток көзінің теріс полюсі жалғанған нүктеге қосылады.
Егер ток көзінің кернеуін өлшеу керек болса, онда вольтметрді оның қысқыштарына тікелей жалғайды (5-сурет). Басқа жағдайларда, мысалы кернеуін өлшегенде 5-суретте көрсетілгендей қосу керек.

1.3.Тізбек бөлігі және толық тізбек үшін Ом заңдары.
Қарама-қарсы таңбалы зарядтар тасыйтын екi ток өткiзетiн денелердi алайық. Егер осы денелердi өткiзгiш арқылы қоссақ, сол зарядтардың электр өрiсiнiң әсерiнен өткiзгiште электр тогы пайда болады .Бiрақ бұл ток өте қысқа уақыт болады. Екi дене арасындағы электр өрiсi әлсiзденедi де, ақыр аяғында денелердiң потенциалдары теңесуiнiң нәтижесiнде жоқ болады.
Ток тұрақты болуы үшiн өткiзгiштiң ұштарындағы потенциалдардың айырымы тұрақты болуы қажет, яғни өткiзгiште өзгермейтiн электр өрiсi болуы керек. Ол үшiн денелердiң зарядтарға әсер ететiн электростатикалық күшiнiң бағытына қарама-қарсы бағытта зарядтарды бiр денеден екiншi денеге тасымалдайтын ерекше құрылғы - ток көзi керек. Мұндай құрылғыда зарядтарға, электр күштерден басқа тегi электрлiк емес күштер әсер ету тиiс . Мұндай күштердi бөгде күштер дейдi.
Ом заңы - электр тогының негізгі заңдарының бірі. Ом заңы - өткізгіштегі ток күшінің (І) осы өткізгіштің ұштары арасындағы кернеумен (U) байланысын анықтайды:
U=r*І (1) мұндағы r өткізгіштің геометриялық өлшемдеріне, электрлік қасиеттеріне және температурасына байланысты болатын пропорционалдық коэффициенті r - омдық кедергі немесе өткізгіштің берілген бөлігінің кедергісі деп аталады. Ом заңын 1826 ж. неміс физигі Г. Ом (1787 - 1854) ашқан.[1]
Жалпы жағдайда І мен U арасындағы тәуелділік - сызықты емес, бірақ кернеудің белгілі бір аралығында оны сызықтық деп есептеп, Ом заңын қолдануға болады; ал металдар мен олардың құймалары үшін бұл аралық іс жүзінде шектеусіз. (1) түрдегі Ом заңы ток көздері жоқ тізбек бөлігі үшін орынды. Тізбекте ток көздері (аккумуляторлар, генераторлар, т.б.) болған жағдайда Ом заңы мына түрде жазылады:
rІ=U+ε, (2) мұндағы - қарастырылып отырған тізбек бөлігіне қосылған барлық ток көздерінің қорытқы электр қозғаушы күші. Тұйықталған тізбек үшін Ом заңы былай жазылады: rmІ=ε, (3) мұндағы толық кедергі (rm) сыртқы кедергі (r) мен ЭІК көзінің ішкі кедергісінің rі қосындысына тең: rm=r+rі . О. з-ның дифференциалды түрі өткізгіштің әрбір нүктесіндегі ток тығыздығын (j) электр өрісінің толық кернеулігімен байланыстырады: rj=Е+Еб немесе j=G(Е+Еб), (4) Бұл жерде r - өткізгіш материалының меншікті кедергісі, ал G=1r - оның менш. электр өткізгіштігі, Е - потенциалды электр өрісінің, Еб - бөгде ток көздері тудыратын электр өрісінің кернеуліктері.

1.3.1.Резисторлар және реостаттар.
Резистор[1] (ағыл. resіstor, лат. resіsto -- қарсыласамын) -- электр тізбегінің әртүрлі тармақтарындағы ток күшін, не кернеуді шектеу немесе реттеу үшін қолданылатын радиотех. немесе электртех. бұйым. Радиоэлектрондық құрылғылардағы барлық бөлшектердің жартысынан астамы (80%-ға дейін) Резисторлар болады. Резистордың негізгі сипаттамаларына кедергісінің номиналмәні (0,1 Ом-нан 1 ГОм-ға дейін), кедергінің номинал мәннен ауытқу мүмкіндігі (0,25%-дан 20%-ға дейін), макс. сейілу қуаты (Вт-тың жүздік үлесінен бірнеше МВт-қа дейін) жатады. Ток өткізгіш бөлігінің материалына қарай Резисторлар металдық, шалаөткізгіштік, сымдық, таспалық, т.б.; құрылымына қарай тұрақты, айнымалы болады. Айнымалы Резистор кедергісі жылжымалы тетік арқылы, не ток күші мен кернеу арасындағы бейсызықтық тәуелділікке байланысты өзгеруі мүмкін.

Реостаттар. Реостаттар реттеуші резисторлар болып табылады. Олар электр двигательдерін жүргізіп жіберу, тоқтату және жылдамдығын өзгерту, тсондай-ақ түрліше электр тетіктерін басқару қызметін атқарады.

Конструкциясы жағынан реостаттар металл және сұйық, ал салқындатқыш тегі жағынан - ауалық және сұйықтық болып бөлінеді.
Сым реостаттың вертикаль екі тіреуге бекітілген форфор негізі болады. Оның негізіне, жоғары меншікті кедергісі бар, өткізгіш оралған. Оның ұштары қысқыштарға жалғанады.

Сымның үстіне оған жанасып тұратын контактілі ролигі бар жылжымалы тиек кигізілген старжань бекітілген. Сым бойымен тиектің сырғанауы реостаттың кедергісін біртіндеп өзгертуге мүмкіндік береді.
Егер реостаттың жылжымалы тиегін солға немесе оңға жылжытсақ, онда тізбекке реостат өткізгішінің сәйкес көп немесе аз бөлігі жалғанады да кедергі өзгереді.
Әдетте, әрбір реостатта оның кедергісі және оның қандай токқа есептілінгені көрсетіледі.
Рычагты контактілермен қозғалтқанда реостаттың кедергісі сатылы өзгереді.
Контроллерлер. Электр машиналарын жүргізу кезінде, жылдамдықты реттеуде, электр двигателінің айналу бағытын өзгерткенде, электр тізбегінде бір мезгілде бірнеше ауыстырып-қосуды орындау үшін контроллерлер қолданылады.

II тарау. Оқушыларды физика есептерін шығаруға үйрету әдістемесі.
2.1. Есептер шығарудың тиімді тәсілдері
Қазіргі кезде оқушының ой -- өрісін көтеру, шығармашылық қабілетін дамыту, алған білімін практикада қолдана білуге баулу, әртүрлі ғылыми әдебиеттерді пайдаланып,өзінің білімін тереңдетуге үйрету мәселелеріне айрықша мән беріліп отыр. Себебі мемлекеттік стандартта орта білім беретін мектептерде әрбір шәкіртті жеке тұлға деп санап, оларды өз сұраныстарына, мүдделеріне сай оқыту мен тәрбиелеудің сан қилы үлгілерінқолдану керектігі көзделген. Бұл жағдайда оқыту технологиясын өлзгертуді, оқушыларды өз бетінше білім алуға, өзін-өзі дамытуға, ұйымдастыруға үйрету мәселелеріне көп көңіл бөлуді талап етеді.
Осы міндеттерді атқару жолында басқа пәндер мен қатар физика пәнінің атқаратын рөлі де зор. Себебі физика жаратылыстану ғылымдарының тірегі, ал оның зерттеу әдістері қазіргі заманғы ғылыми танымның тұғыры. Дегенмен, қазіргі уақытта орта мектептегі физика пәніне бөлінген сағат қоры аздық етіп отыр. Осының салдарынан физика сабағында, бұрынғы кездегідей лабораториялық жұмыстар көптеп жасалмайды, есептер шығаруға уақыт жетіспейді. Осыдан оқушылардың физика пәніне деген қызығушылығын және оны оқыту сапасын қалай арттыруға болады? деген сұрақ туады.
Менің ойлауымша, бұл тығырықтан шығудың бірден-бір жолы физиканың оқыту әдістемесінің ең тиімді, ұтымды тәсілдерін қолдану, берілген мағлұматтарды оқушының мейлінше аз уақытта терең жан-жақты игеруін қамтамасыз ету және физиканы оқытуды жандандыру әдістерін пайдалануға болады.
Физика есептерін мазмұны, берілу шарты және шығару тәсілдеріне сәйкес бірнеше топтарға бөлуге болады.
1. Мазмұны жағынан ажыратылатын есептерге физиканың механикаға, электродинамикаға, оптикаға және т.б. бөлімдеріне арналған есептер жатады.
2. Берілу шарты бойынша физикалық есептер сапалық, сандық, графиктік, эксперименттік топтарға бөлуге болады.
Сапалық физикалық есептер жаңа сабақтың мазмұнын түсіндіруге өте пайдалы. Сандық есептер физикалық шамалардың ара қатынастарын аналитикалық формулалар арқылы тағайындауда аса қажет. Графиктік есептерден керекті мағлұматтар алуда, шығару барысында графиктер қолданылады. Эксперименттік есептер нақты физикалық құбылыстардың, оларды түсіндіретін тәжірибелердің мәнін түсіндіруге арналады.
3. Шығару тәсілдеріне есептер аналитикалық және синтетикалық болып екіге бөлінеді
Аналитикалық тәсілде қажетті нәтиже негізгі формулалар, сақтау заңдары арқылы дедукциялық түрде алынады. Синтетикалық тәсілде керекті нәтижелер есептің шарты бойынша анықтауға болатын физикалық шамалар арқылы жеке фактілерден индукциялық түрде ізделінеді.
Физиканы оқыту әдістемесі есеп шығару процесінде үйретуден гөрі ұйымдастыру жағына көбірек көңіл бөледі. Қазіргі кезеңде орын алған есеп шығару әдістемесі негізінен не істеу керек? деген сұраққа жауап іздейді, ал қалай істеу керек деген сұраққа жауап жеткілікті дәрежеде ашылмайды.
Менің ойымша, физикалық есептерді шығару әдістерін жетілдіру, ұйымдастырушы алгоритмнің үйрету функциясын күшейту бағытында жүргізілуі тиіс. Оқушыға есептен физиканы көруді қалай үйретуге болады? Бұл үшін оқушылар мына мәселелерді жақсы игеруі тиіс.
1. Физика деген не? Ол нені зерттейді?
2. Физикалық есеп деген не?
3. Есептің мазмұнынан физиканы қалай көруге болады?
Осы үш мәселені шешу жолына қысқаша шолу жасасам.
1. Физика жаратылыстану ғылымы, сондықтан ол физикалық құбылыстарды, денелердің физикалық қасиеттерін зерттейді. Осы физикалық білімдерді практикада, техникада қолдану мүмкіндіктерін қарастырады.
Физика деген сөз термин емес, ол өзіне тән белгілері бар ұғым, түсінік. Бұл пәнді мектепте оқытудың мақсаты оқушылар санасында физика ұғымын қалыптастыру,меңгерту және сол арқылы оқушы бойында жеке тұлғаға тән қасиеттерді дамыту.

Есеп шығару - оқыту үрдісінің маңызды элементы. Есептер қандай да бір нақты жағдайларда болып өтетін құбылыстарға физикалық заңдарды қолдануды талап ететін жаттығулар үшін материалдар береді. Сондықтан есептердің оқушылардың білімін нақтылауда, жалпы заңдардың түрлі көрінісін көруде үлкен маңызы бар. Мұндай нақтылаусыз білімнің практикалық маңызы болмайды. Есептер шығару физикалық заңдарды тереңірек және берік меңгеруге, логикалық ойлаудың дамуына ықпал етеді, оқушылардың қызығушылығыноятады, өзіндік жұмыс дағдыларын игеруге көмектеседі, әрі өзіндік ой қорытудың бірден-бір құралы болып табылады. Физикалық есептердің мазмұны оқушылардың табиғат пен техника жөніндегі білім шеңберін кеңейтеді. Сондай-ақ, есептер шығару - қайталаудың, пысықтаудың, оқушылардың білімін тексерудің маңызды құралы. Есептің түрлері және оларды шығару тәсілдері
Физика есептері мазмұны мен дидактикалық мақсаттарына сай алуан түрлі. Оларды түрлі мазмұндағы көптеген есептер үшін неғұрлым типтік қасиеттерін бейнелейтін әртүрлі белгілеріне қарай классификациялауға болады.
Есептерде қамтылған ақпараттың берілу тәсілі бойынша; шығарудың негізгі тәсілі - есепте қойылған сұрақтың жауабын табу бойынша; мазмұны мен басқа белгілері бойынша классификацияланады. Физикалық есептерді айтылу тәсіліне қарай төрт түрге бөлуге болады: мәтіндік; эксперименттік; графиктік; сурет-есеп.
Олардың әрқайсысы өз кезегінде сандық (немесе есептеу) және (немесе сұрақ-есептер) болып бөлінеді. Сонымен қатар есептің негізгі түрлерін қиындық дәрежесіне қарай оңай және қиын, жаттықтыру есептері мен шығармашылық есептер және басқа типтерге бөлуге болады.
Физиканы оқыту процесінде мәтіндік есептер жиі қолданылады. Бұл есептер - шартты сөзбен берілген, дәлме-дәл, шартында физикалық тұрақтылардан басқа қажетті мәліметтер бар есептер. Шығару тәсілдеріне қарай оларды сұрақ есептер және есептеу есептері деп бөледі.
Сұрақ-есептер - бұл шығару кезінде қандай да бір физикалық құбылысты түсіндіруге (есептеулерді орындамай) немесе белгілі бір жағдайларда құбылыстың қалай болып өтетініне болжам жасауды қажет ететін есептер. Әдетте, мұндай есептердің мазмұнында сан мәліметтер болмайды.
Сұрақ - есептерді шығару кезінде есептеулердің болмауы оқушылардың назарын есептің физикалық мағынасына аударуға мүмкіндік береді. Қойылған сұрақтарға жауаптарды негіздеу қажеттігі оқушылыларды пайымдауға,физикалық зандардың мәнін тереңірек ұғынуға үйретеді.
Сұрақ-есептерді шығару,есептің графиктік материалы болатын жағдайларынан басқасында, әдеттегідей, ауызша орындалады. Жауаптар суреттермен де берілуі мүмкін. Мысалы, мына есепке жауап тек суретпен беріледі: Тығыздығы шар затының тығыздығынан екі есе артық болатын сұйықтың бетінде жүзіп жүретін шардың суретін салыңдар.
Сұрақ-есептер мен сурет-есептер тығыз жалғасады. Бұларда сұраққа ауызша жауап беру немесе есепке қойылған сұраққа жауап болатын суретті салу талап етіледі. Мұндай есептерді шығару оқушылардың зейінің, бақылағыштығын және графиктік сауаттылығын дамытуға әсер етеді.
Сандық есептер - бұл есептерде қойылған сұрақтардың жауабын есептеулерсіз алуға болмайды. Мұндай есептерді шығарғанда сапалық талдау да қажет, бірақ оны процестегі қандай да бір сандық сипаттамаларды санау арқылы сапалық талдаумен (анализмен) толықтырады. Сандық есептер қиындығына қарай жай және күрделі болып бөлінеді. Жай есептер деп күрделі емес анализ бен жай есептеулерді қажет ететін, әдетте бір-екі амалмен шығарылатын есептер аталады. Мұндай есептерді шығару (азғантай мөлшерде) енді ғана оқып үйренілген заңдылықты нақтылау үшін қажет. Олардың неғұрлым оңайларын ауызша шығаруға болады.
Сандық есептерді шығару үшін: арифметикалық, алгебралық, геометриялық, графиктік тәсілдер қолданылады.
Есеп шығарудың арифметикалық тәсілінде арифметикалық амалдар қолданыладыжәне есептеудешамамен арифметикадан есеп шығарғандай жүргізіледі. Есептерді шығарудың алгебралық тәсілі формулалар мен теңдеулерді қолданумен шектеледі. Геометриялық тәсілде - геометриялық теоремалар, ал графиктік тәсілде графиктер пайдаланылады.
Мәтіндік есептердің қатарына абстрактілі есептерді жатқызуға болады, бұл күнделікті өмірде бақыланған құбылыстар мен процестер сөз болатын есептер, өндірістік - техникалық мазмұнды есептер және тарихи мазмұнды есептер. Кейде мәтіндік есептер қатарына қызықты есептер (занимательные) де жатқызылады.
Есептердегі эксперимент түрліше қолданылады. Кейбір жағдайларда демонстрациялық столда жүргізілетін тәжірибеден немесе оқушылардың өздері орындаған тәжірибелерінен есептер шығаруға қажетті мәліметтерді алады. Бұл жағдайда есепті тәжірибесіз шығаруға болмайды. Екінші бір жағдайларда есептің шартында көрсетілген мәліметтерге сүйеніп, есепті тәжірибесіз де шығаруға болады. Мұндай жағдайларда тәжірибені есепте айтылған құбылыстар мен процестерді иллюстрациялау үшін пайдаланылады. Бірақ егер эксперимент тек қана есепті тексеру үшін қолданылса, ондай есепті эксперименттік деп атауға болмайды.
Эксперименттік есептерді шығару барысында оқушылардың бақылағыштығы дамумен қатар, аспаптармен жұмыс істеудегі дағдылары жетіледі. Мұнда оқушыларфизикалық құбылыстар мен заңдардың мәнін тереңірек танып біледі.
Графиктік есептерді шығару процесінде графиктер қолданылады.
Есептерді шығарудағы графиктердің роліне қарай, қолда графикке жасалған анализ негізінд, жауабы алынатын есептер және шамалар арасындағы функциялық тәуелділікті график түрінде көрсетуді қажет ететін есептер болып ажыратылады. Графиктік есептерді шығару шамалар ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.