Методика вивчення теми „ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ У РІЗНИХ СЕРЕДОВИЩАХ”
Методика вивчення теми „ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ У РІЗНИХ СЕРЕДОВИЩАХ”
1. Науково-методичний аналіз змісту та структури теми
Зміст теми складається з п’яти блоків
1. Електричний струм у металах. Основні положення електронної теорії провідності металів.(Залежність опору від температури. Надпровідність). 2. Електричний струм у вакуумі. Електронна емісія. (Двоелектродна лампа). Електронно-променева трубка. (Принцип дії осцилографа). 3. Електричний струм в електролітах. Закони електролізу. Застосування електролізу. 4. Електричний струм у газах. Несамостійний і самостійний розряди в газах. Поняття про плазму. 5. Електричний струм у напівпровідниках. Електропровідність напівпровідників. Терморезистор. Власна і домішкова провідності напівпровідників. Електронно-дірковий перехід. Напівпровідниковий діод. (Транзистор). Застосування напівпровідникових приладів.
Відображена в програмі послідовність вивчення провідності різних середовищ установлена з огляду на те, що учні вже мають певні залишкові знання про електропровідність металів з попередніх років навчання. На основі цих знань і додаткових відомостей можна без особливих труднощів з’ясувати основні положення електронної теорії провідності, на основі яких розглядаються всі випадки проходження струму в інших середовищах. Таким чином реалізовується єдиний підхід до вивчення струму в різних середовищах.
Тема має велике світоглядне, політехнічне та профорієнтаційне значення, оскільки її вивчення супроводжується з’ясуванням застосування особливостей струму в різних середо-вищах, та їх роль в розвитку сучасних виробництв та промисловості.
2. Основні поняття теми та їх науковометодичний аналіз
Кожен із п’яти блоків програми має певний набір нових для учнів понять, формуванню яких слід приділити достатню увагу, а саме:
Фізичний вакуум, електроліз, газовий розряд, напівпровідник, дірка, р-n перехід.
Фізичний вакуум – середовище, в якому довжина вільного пробігу вільних частинок більша за розміри обмеженої області. Існує також віртуальне поняття абсолютного вакууму – простору, в якому відсутні речовина чи фізичні поля.
Електроліз – процес виділення речовини на електродах внаслідок проходження електричного струму та протіканні окислювально-відновлювальних реакцій. Як правило, це поняття стосується процесу проходження струму в розчинах і розплавах електролітів.
Газовий розряд – процес проходження електричного струму в газах.
Напівпровідник – кристалічна речовина, яка має додатній температурний коефіцієнт провідності. За значенням питомого опору, зазвичай, займає проміжне положення між діелектриками і провідниками.
Дірка – вакантне місце електрона в розірваному ковалентному зв’язку. Ідентифікується з реальною частинкою, яка має позитивний заряд.
Р-n перехід – область, у якій змінюється тип провідності напівпровідника.
3. Навчальний фізичний експеримент
Демонстрації
Термоелектронна емісія [9, с. 256; 24, с.87]. Залежність опору металів від температури [9, с. 219; 35, с. 175,; 24, с.52] Однобічна електронна провідність вакуумного діода [9, с. 256; 24, с. 89]. Будова і дія електронно-променевої трубки [9, с. 261; 24, с. 92]. Порівняння електропровідності води і розчину солі або кислоти [24, с. 62]. Електроліз розчину сульфату міді [9, с. 234; 24, с. 62]. Несамостійний розряд [9, с. 240; 35, с. 187; 24 с. 70]. Самостійний розряд у газах за зниженого тиску [9, с. 248; 24, с. 73]. Залежність опору напівпровідників від температури [9, с. 269; 24, с. 104]. Дія терморезистора [9, с. 269; 24, с. 106]. Однобічна електрична провідність напівпровідникового діода [9, с. 283; 24, с. 114]. Залежність сили струму в напівпровідниковому діоді від напруги [9, с. 284; 24, с. 116]. Електронно-діркові переходи транзистора [9, с. 294; 24, с.116]. Підсилення постійного струму транзистором [9, с. 296; 35, с. 208; 24, с. 117].
Перелічені вище демонстрації можуть бути ефективно відтворені в умовах шкільного кабінету фізики за умови належної його комплектації промисловими або саморобними приладами.
Програмою передбачається виконання фронтальної лабораторної роботи “Вимірювання заряду електрона”, дидактична мета якої подвійна: ознайомлення учнів з явищем електролізу та одним із методів вимірювання заряду електрона.
