Электрические цепи: структурный метод решения задач
Знакомство со структурированным комплексным алгоритмом решения задач, содержащих электрические цепи. Рассмотрение ключевых проблем и особенностей современной педагогики. Общая характеристика главных отличий мышления от других психологических процессов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.09.2018 |
| Размер файла | 783,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электрические цепи: структурный метод решения задач
Одной из ключевых проблем современной педагогики является проблема качественного повышения эффективности обучения. Это комплексная задача, включающая в себя множество аспектов, требующих решения, таких как: создание и поддержание мотивации, управление вниманием, развитие воображения, речевой активности учащихся, а также приёмы активизации мышления. В данной работе для повышения эффективности решения задач, содержащих электрические цепи, авторами предлагается структурированный комплексный алгоритм, помогающий активизировать мышление учащихся, так как главное отличие мышления от других психологических процессов состоит в том, что оно связано с наличием проблемной ситуации, задачи, которую нужно решить [3, с. 275].
Задачи, содержащие электрические цепи, очень разнообразны. Часто встречаются комбинированные задачи, требующие применения формул из других разделов физики. Трудно наметить общий план решения таких задач, при этом следует обращать внимание на ряд основных моментов: внимательно проанализировать условие задачи и понять, можно ли заменить данную схему более наглядной и удобной; помнить о том, что наличие конденсатора в цепи постоянного тока равносильно разрыву цепи, так как обкладки конденсатора разделены диэлектриком [5, с. 211-212]; установить, какие превращения энергии происходят, и осознать необходимость применения закона сохранения энергии.
Краткие теоретические сведения, необходимые для решения задач, содержащих электрические цепи:
1. Закон Ома, или второе правило Кирхгофа: алгебраическая сумма падений напряжения в ветвях замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре [2, с. 237].
2. Закон сохранения заряда, если в цепи есть изолированные участки, а также первое правило Кирхгофа, которое формулируется следующим образом: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю [4, с. 128].
3. Закон сохранения энергии: Aист=ДW + Q. 4. В цепях, содержащих конденсаторы, используем формулы: С = ??;
алгоритм электрический цепь
5. Последовательное и параллельное соединение элементов.
6. Закон Джоуля-Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока [2, c. 184]: Q = I2RДt. На основе теоретического материала, в соответствии с методическими требованиями, и следуя основному принципу дидактики: от простого к сложному, предлагаем следующий структурированный комплексный алгоритм решения задач:
1. Выбираем (определяем, если это однозначно) направление токов в цепи и знаки заряда на обкладках конденсатора.
2. Выделяем узлы и записываем для них N-1 уравнение, используя первое правило Кирхгофа, где N - число узлов.
3. Выделяем изолированные участки и записываем для них закон сохранения заряда.
4. Записываем второе правило Кирхгофа для замкнутых контуров, входящих в цепь. Стараемся выбирать контуры, в которые входит меньшее количество элементов. В каждом следующем контуре должен быть хотя бы один элемент, не задействованный в предыдущем контуре (чтобы уравнения были независимы).
5. Для нахождения количества теплоты используем закон Джоуля-Ленца (если ток постоянный) или закон сохранения энергии (если ток изменяется со временем).
6. При наличии ключей необходимо рассмотреть схему после замыкания (размыкания) ключа, начиная с пункта 1.
7. Решаем полученную систему уравнений.
Взяв за основу данный алгоритм, можно сформировать удобную для восприятия учащегося таблицу, позволяющую наглядно структурировать и визуализировать сложный материал, представив его в простых и понятных учащемуся схемах. Таким образом, оптимизируя подачу материала, не уменьшая его познавательный потенциал, мы получаем необходимое нам улучшение усвоения учащимися новой информации, а значит и повышение процента успешного решения задач данного типа.
Таблица
алгоритм электрический цепь
Некоторые задачи, представленные в таблице, в разные годы встречались на олимпиадах, проводившихся МГТУ им. Н. Э. Баумана [1, c. 259, 273, 274].
Правильное структурирование и соотношение теоретического и схематического материала решения задач, представленные в виде готового учебного блока, позволяют качественно повысить процент успешного выполнения задач данного типа учащимися. Также стоит отметить, что столь удобный и структурированный комплексный алгоритм решения позволяет учащимся не просто решать задачи, но и усваивать механизмы их решения, самостоятельно применяя их в более сложных нетиповых или комбинированных задачах.
Список источников
1.Еркович О. С. Физика: сборник задач. М.: Ориентир, 2009. 368 с.
2.Мякишев Г. Я., Синяков А. З., Слободсков Б. А. Эдектродинамика. 10-11 классы: в 5-ти т. М.: Дрофа, 1998. Т. 3. 474 с.
3.Немов Р. С. Психология. Общие основы психологии: в 3-х кн. М.: Гуманит. изд. центр «ВЛАДОС», 2003. Кн. 1. 688 с.
4.Савельев И. В.Курс общей физики. Электричество и магнетизм: в 5-ти т. М.: Астрель; АСТ, 2003. Т. 2. 336 с.
5.Савченко Н. Е.Задачи по физике с анализом их решения. М.: Просвещение, 2000. 320 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Решение задач: линейные электрические цепи постоянного и синусоидального тока и трехфазные электрические цепи синусоидального тока. Метод контурных токов и узловых потенциалов. Условия задач, схемы электрических цепей, поэтапное решение и проверка.
курсовая работа [86,5 K], добавлен 23.10.2008Цепи с одним источником питания. Закона Ома, первый и второй законы Кирхгофа. Метод контурных токов. Примеры решения задач. Составление уравнения баланса мощностей согласно закону сохранения энергии. Выбор условно положительных направлений токов в ветвях.
презентация [647,8 K], добавлен 22.09.2013Электрические цепи с одним источником питания. Последовательное и параллельное соединение пассивных элементов. Реальные источники питания. Закон Ома для пассивного участка цепи. Расчет электрических цепей методом контурных токов. Примеры решения задач.
презентация [647,4 K], добавлен 25.07.2013Принципы работы с пакетом Simulink, благодаря которому можно рассчитывать линейные цепи двухполюсников и четырехполюсников. Линейные цепи постоянного тока. Линейные электрические цепи переменного тока. Электрические фильтры. Диаграммы токов и напряжений.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.08.2013Исследование основных особенностей электромагнитных процессов в цепях переменного тока. Характеристика электрических однофазных цепей синусоидального тока. Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Составление полной системы уравнений Кирхгофа.
реферат [122,8 K], добавлен 27.07.2013Вычисление переходной характеристики цепи, определение ее реакции на импульс заданной формы с помощью интеграла Дюамеля. Вычисление спектра сигнала на выходе цепи. Связь между импульсной характеристикой и передаточной функцией. Синтез схемы цепи.
курсовая работа [191,3 K], добавлен 22.01.2015Вычисление численного значения токов электрической цепи и потенциалов узлов, применяя Законы Ома, Кирхгофа и метод наложения. Определение баланса мощностей и напряжения на отдельных элементах заданной цепи. Расчет мощности приемников (сопротивлений).
практическая работа [1,4 M], добавлен 07.08.2013Расчет трехфазной цепи с несимметричной нагрузкой (звезда). Определение активной, реактивной и полной мощности, потребляемой цепью. Расчет тягового усилия электромагнита. Магнитные цепи с постоянными магнитодвижущими силами. Алгоритм расчета цепи.
презентация [1,6 M], добавлен 25.07.2013Явление резонанса в цепи переменного тока. Проверка закона Ома для цепи переменного тока. Незатухающие вынужденные электрические колебания. Колебательный контур. Полное сопротивление цепи.
лабораторная работа [46,9 K], добавлен 18.07.2007Расчет трехфазной цепи с несимметричной нагрузкой. Определение тягового усилия электромагнита. Магнитные цепи с постоянными магнитодвижущими силами. Расчет неразветвленной магнитной цепи. Свойства ферромагнитных материалов. Фазные и линейные токи.
презентация [1,6 M], добавлен 22.09.2013Переменные электрические величины, их значения в любой момент времени. Изменение синусоидов тока во времени. Элементы R, L и C в цепи синусоидального тока и фазовые соотношения между их напряжением и током. Диаграмма изменения мгновенных значений тока.
курсовая работа [403,1 K], добавлен 07.12.2011Схема и пример расчета простейшей электрической цепи. Проверка баланса мощности. Построение векторно-топографической диаграммы. Определение напряжения по известному току. Расчет сложной электрической цепи. Матрица инциденций и матрица параметров цепи.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 13.02.2012Характеристика электрического поля как вида материи. Исследование особенностей проводников, полупроводников и диэлектриков. Движение тока в электрической цепи. Изучение законов Ома, Джоуля-Ленца и Кирхгофа. Изоляционные материалы. Электродвижущая сила.
презентация [4,5 M], добавлен 19.02.2014Электрические цепи постоянного тока. Электромагнетизм. Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Электрические машины постоянного и переменного тока. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ "Расчет линейных цепей постоянного тока".
методичка [658,2 K], добавлен 06.03.2015Основные методы решения задач на нахождение тока и напряжения в электрической цепи. Составление баланса мощностей электрической цепи. Определение токов в ветвях методом контурных токов. Построение в масштабе потенциальной диаграммы для внешнего контура.
курсовая работа [357,7 K], добавлен 07.02.2013Основные понятия, определения и величины, характеризующие трехфазные электрические цепи. Источник электрической энергии в трехфазной цепи. Способы соединения фаз источника трехфазного тока и соотношения. Соединение приемников звездой и треугольником.
контрольная работа [240,1 K], добавлен 19.01.2011Понятие электрической цепи и электрического тока. Что такое электропроводность и сопротивление, определение единицы электрического заряда. Основные элементы цепи, параллельное и последовательное соединения. Приборы для измерения силы тока и напряжения.
презентация [4,6 M], добавлен 22.03.2011Построение электрической схемы трехфазной цепи. Вычисление комплексов действующих значений фазных и линейных напряжений генератора. Расчет цепи при разном сопротивлении нулевого провода. Определение амплитуды и начальных фаз заданных гармоник напряжения.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 04.09.2012Условия возникновения переходного процесса в электрической цепи, его длительность и методы расчета. Линейные электрические цепи периодических несинусоидальных токов. Сущность законов коммутации. Протекание свободного процесса в электрической цепи.
курсовая работа [340,5 K], добавлен 02.05.2012Линейные цепи постоянного тока, вычисление в них тока и падения напряжения, сопротивления. Понятие и закономерности распространения тока в цепях переменного тока. Расчет цепей символическим методом, реактивные элементы электрической цепи и их анализ.
методичка [403,7 K], добавлен 24.10.2012
