Таырыбы: Кулон заын оыту дістемесі

Электр заряды мен оларды арасындаы зара сер жніндегі мселені бастаанда оушылардан брын 8-сыныпта денелерді электрлену былысымен танысанын , зарядтар табасыны екі трлі болатындыына тжірибеде кз жеткізгенін , атомны рылысы туралы алашы ым аландыын жне біратар былыстарды зарядтарды зара сері арылы тсіндіруге болатынын оыандыын ескеру ажет. Малім оушыларды сол алан білімдерін жаырып , жаа малматтармен толытырылып , дамыта жне тередете тсуі тиіс.

Кзделіп отыран масата жету шін таырыпты тсіндіруді мынадай жоспармен жргізу олайлы деп есептейміз.

Денелерді электрленуі. Бірнеше тжірибелер крсету арылы электрленген денелерді жеіл денелерді зіне таттатындыы орытындыланды. Электрленген денелерді тек жеіл денелерді ана емес, ауыр денелерді де зіне тартатындыын крсету шін мынадай тжірибені жасауа болады: зын металл труба (ттікше) алып ( 2м) , дл ортасынан жіішке жіпке байлап, іліп ояды; егер электрленген таяшаны трубаны бір шына жаындатса, онда оны таяшаа тартылатындыын анытауа болады; металл трубаны орнына зын ааш таяшаны да олданады.

Электрленген денелерді зара серлесуі. Денелерді электрленуін крсеткеннен кейін электрленген денелерді зара серлесуі бірдей болмайтындыын анытап алан жн: кейде- электрленген денелер бірін-бірі тартады, кейде олар бірін-бірі тебеді. Бл былысты демонстрациялау шін алдын-ала сйкес тжірибелерді тадап алу керек. Осыан байланысты электрлену дрежесіні ртрлі болатындыын крсету керек, ол шін электроскопты пайдаланамыз. Екі электроскопты бірін электрлеп, екіншісімен зарядник арылы жаластырып ,денелерді электрлену асиеті бір денеден екінші денеге берілетіндігіне оушылар заряд ымына жаындата тседі.

Электр зарядыны екі табасы.Электрленген денелерді зарядталан , заряды бар деп айту алыптасып кеткен. арама-арсы зарядпен электрленген денелер бірін-бірі тебеді. Бл орытындыны тжірибелермен длелдеу керек. Мнан со арама-арсы табалы зарядтарды бір-бірін бейтараптап жіберетіндігі айтылып , тжірибе крсетіледі.

Денелерді электрлеуді дістері. Жоарыда крсетілген тжірибелерге сйеніп жне жаадан тжірибелер крсету арылы денелерді екі трлі діспен электрлеуге болатындыы жнінде орытынды жасауа болады: денелерді тиістіру арылы жне ыпал арылы. Кейбір діскерлер, механизмін тсіндірмей-а гальвани элементтері батареясы жне жары сері кмегімен электрлеу дістерін де крсетуді олайлы деп есептейді . сіресе электроскопты жары серінен разрядталуы оушыларда жасы сер алдырады.

Элементар заряд. Оушыларды алан осы мліметтері элементар заряд ымын ендіруге жеткілікті. Е бастысы – зарядты денемен немесе блшекпен байланысты екендігін , кейбір элементар блшектерді (электр, протон жне т.б.) ол ажырамас асиеті екендігін тсіндіре білу. Табиатта бейтарап элементар блшектер (нейтрон жне т.б.) боланымен материалды тасушылар заряд болмайтындыы айтылуы тиіс. Электронды жне протонды трыдан жоарыда крсетілген тжірибелерді айта тсіндіру ажет.

Келесі озалатын мселе – зарядты дискреттілігі. Оушылара осы кездегі физиканы зарядты атомы – элементар заряд – болатындыын кптеген тжірибелер арылы длелдеп беріп отырандыы айтылуы тиіс. Бл масатта детте Милликен тжірибесі айтылады, кейде діскерлер электролиз былысын пайдалананды жн креді. Физика курсын оу барысында оушылар ондай ртрлі тжірибелермен танысады . Онан со кез-келген денені зарядыны сол элементар зарядты бтін санына те болатындыы тсіндіріледі. алыпты жадайларда денелерді райтын блшектерді о жне теріс зарядтары те, сондытан дене бейтарап кйде болатындыы , ал денелер электрленгенде андай джа бір зарядты блшектерді саны артып кететіндігі айтылуы тиіс.

Электр зарядыны саталу заы. Бл за – іргелі табии задарыны бірі , сондытан оан айрыша кіл аудару ажет. 10-сыныпта бл за екі трыдан берілуі ммкін. Оны біріншісінде электр зарядыны атомистік рылымы ескеріледі: тйы жйеде барлы блшектерді зарядтарыны алгебралы осындысы згермейді, зарядтар пайда боланда арама-арсы табалы элементар зарядтар жбымен пайда болады да, ал бейтараптананда – жбымен бейтараптанады. Заны айтылуыны бл трімен атар екінші айтылу трі бар, ол макроскопиялы немесе зарядты лшеуге болатындыы трысынан айтылады: тйы жйедегі зарядтарды алгебралы осындысы згермейді.

Заны орындалуыны длелі ретінде денелерді тиістіру арылы электрленгенде денелерді арама-арсы табалы зарядтармен электрленетіндігін келтіруге болады. Олай болса, электрлеу дегеніміз денедегі зарядтарды модулі жаынан те, табалары арама-арсы зарядтара блу процесі екендігін тсіндіру ажет.

Осы тста зарядты таы бір асиетіне тотала кеткен жн, ол – зарядты инвариантыы. Ескерте кететін бір жайт- оушылар кп жадайда “шаманы саталуы” жне “шаманы инвариантыы” ымдарын баса ажырата алмайды, сондытан малім бл мселеге кіл аудараны дрыс. Заряд- абсолют шама , ол тасымалдаушы блшек жылдамдыына байланыссыз, басаша айтанда сана жйесіне туелді шама емес.

Кулон заы. Кулон заы да электродинамикадаы іргелі заны бірі, ол электр зарядтарыны зара серлесуін сан жаынан сипаттайды. Зады 1785ж тжірибе жзінде Ш.Кулон (1736-1806ж) таайындаан болатын.

Кулон заы жніндегі материалды гіме ретінде бастаан дрыс. Алдымен Кулонны тжірибесі айтылып, иірілмелі таразыны рылысы мен онымен жмыс істеу дісі тсіндіріледі. гіме барысында сынып татасына мынадай жазуларды тскені дрыс:

 

 

Айтылуы: тыныштытаы зарядталан екі нктелік денені вакуумдаы зара серлесу кші оларды зарядтарыны модульдеріні кбейтіндісіне тура пропорционал жне ара ашытытарыны квадратына кері пропорционал болады, ол кш сол денелерді центрлерін осатын тзу бойымен баытталан.

Осыдан кейін физика кабинетіндегі приборларды ммкіндігіне арай сапа даынан болса да, электрленген екі денені арасындаы серлесу кшіні зарядтар шамасына жне оларды ара ашытыына туелді болатындыын крсететін тжірибе йымдастырыланы жн. Ондай тжірибелер р трлі, олайлы тжірибені дістемелік дебиеттерден тадап алуа болады.

Электростатикалы зара серлесу заы мен гравитациялы зара серлесу заыны бір-біріне састыынг оушылар бірден байайды. Сондытан гравитациялы кш пен электрлік кштекрді зара салыстырып, электрлік кшті те басым екендігін тсіндіре кету керек.

Келесі тоталатын нрсе – электр зарядыны бірлігі. Онымен оушылар 8-сыныптан таныс. СИ жйесінде алдымен ток кшіні бірлігі ампер енгізілетіндігін, оны бл жйеде метр, килограмм жне секунд сияты шаманы бірі болатындыын таы ескерткен жн. Сонан со барып ток кші бір ампер (А) боланда ткізгішті клдене имасы арылы бір секундте тетін заряд млшері заряд бірлігі ретінде алынатындыы, оны Кулон (Кл) деп атайтындыы айтылады. Осыан байланысты Кулон заындаы к коэффициентіні физикалы маынасы ашылып, оны мні беріледі:

Біра СИ жйесінде к коэффициенті мына трде алынатындыы айтылуы ажет:

 

мндаы – электр тратысы деп аталады, оны сан мні мынадай болып шыады:

 

орытындысында элементар зарядты сан мні мен электронны тыныштытаы массасыны сан мнін берген орынды болан болар еді:

 

Е соында зарядталан денелер (блшектер) зара, асиеттері бізге лі таныс емес, ріс арылы серлесетіндігін ескерте кету керек.