Методика вивчення теми “ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ”
Методика вивчення теми “ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ”
1. Науково-методичний аналіз змісту і структури теми
Зміст теми складають елементи електротехніки для кіл постійного струму. Традиційні зміст і структура теми показані на структурно-логічній схемі.
Більшість понять і закономірностей електротехніки постійного електричного струму вивчались у базовому курсі фізики, тому при вивченні теми «Закони постійного струму» у старшій школі потрібно спиратись на ці знання, повторити, уточнити і поглибити їх. Новими питаннями для десятикласників, що мають суттєве значення для розуміння закономірностей в колах постійного струму, є з’ясування умов, необхідних для існування електричного струму, поняття стаціонарного електричного поля, сторонніх сил, електрорушійної сили та закон Ома для повного кола.
Вивчення теми сприяє розумінню учнями важливих напрямків розвитку народного господарства на основі його електрифікації та застосування радіоелектроніки практично в усіх його галузях, до використання електричної енергії на виробництві та в побуті. Отримані учнями знання служать базою для вивчення наступних тем розділу Електродинаміка.
2. Основні поняття теми та їх науково-методичний аналіз
До основних понять теми, що не вивчались раніше, відносять стаціонарне електричне поле, джерело струму, сторонні сили, електрорушійна сила.
У випадку постійного струму у провіднику існує електричне поле, відмінне від електростатичного поля, його називають стаціонарним.
Стаціонарне поле – це електромагнітне поле постійного струму. Воно має дві складові: електричну і магнітну. Ці складові незалежні одна від одної і їх можна розглядати окремо. Вектор напруженості електричного поля не перпендикулярний до поверхні провідника, його можна розкласти на дві складові – перпендикулярну до поверхні провідника і повздовжню. Повздовжня складова напруженості створює напрямлений рух вільних заряджених частинок у провіднику. Стаціонарне електричне поле, як і електростатичне, потенціальне. Джерелом його є уявно нерухомі заряди у тому розумінні, що просторовий розподіл зарядів не змінюється у часі. Хоч заряди рухаються, але їх концентрація ніде не змінюється.
Джерело струму – це пристрій, який переносить позитивно заряджені частинки від точок з нижчим потенціалом до точок з вищим потенціалом. Але електричне поле буде існувати і в джерелі струму, тому в ньому мають діяти сили, відмінні від електростатичних. Ці сили називаються сторонніми.
Енергетичною характеристикою джерела струму є електрорушійна сила (ЕРС). ЕРС джерела струму визначається відношенням роботи сторонніх сил з переміщення позитивного заряду від негативного до позитивного полюса до значення цього заряду.
3. Навчальний фізичний експеримент
Демонстрації
Закон Ома для ділянки кола [9, с.216]; розподіл струмів і напруг у колах з послідовним і паралельним з’єднанням провідників [24, с. 46]; залежність сили струму від ЕРС джерела і повного опору кола [24, с. 43 ; 9, с. 224].
Лабораторні роботи 1. Визначення питомого опору провідника. 2. Послідовне й паралельне з’єднання провідників. 3. Визначення ЕРС та внутрішнього опору джерела струму.
