Совершенствование лекционного курса Электричество и магнетизм на основе применения компьютерных (стр. 13 из 14)
Изучение этой темы следует начать с анализа способа получения переменного тока, основанного на законе Фарадея для электромагнитной индукции. Поясните, что наиболее простой закон изменения тока - периодический - имеет место, если в цепи действует периодически изменяющаяся ЭДС, которая возникает при равномерном вращении рамки в магнитном поле. Несмотря на то, что гармонически изменяющаяся ЭДС является идеализацией, изучение синусоидальных токов важно по ряду причин:
1) теория синусоидальных токов проста, и, следовательно, можно легко выяснить основные закономерности;
2) любой ток, изменяющийся по более сложному закону, можно представить как сумму синусоидальных токов;
3) все технические генераторы переменного тока имеют ЭДС, изменяющуюся по закону, близкому к синусоидальному.
Дайте определение квазистационарных токов, запишите условие, при котором токи являются квазистационарными. В случае квазистационарных токов применим закон Ома. Обратите внимание на то, что электромагнитные возмущения распространяются с конечной скоростью.
Далее следует перейти к рассмотрению частных случаев и анализу роли различных элементов цепей: сопротивления, индуктивности, емкости. Проще всего такой анализ осуществить с помощью векторных диаграмм. Объясните в каждом случае физическую причину возникновения разности фаз между током и напряжением. Использование векторных диаграмм позволит легко определить амплитуду и фазу тока в электрической цепи, содержащей источник переменной ЭДС, емкость, индуктивность и сопротивление.
Покажите необходимость введения понятий эффективных значений тока и напряжения из сравнения выражений для мощности постоянного и переменного токов, выделяемой на сопротивлении. Обязательно подчеркните, что все электрические приборы, используемые в электротехнике, проградуированы по эффективным значениям, что необходимо учитывать при их использовании.
Введите понятие коэффициента мощности, определив
также из векторной диаграммы. Обратите внимание, что для увеличения коэффициента мощности выгодно уменьшать реактивное сопротивление 
.Полученные с помощью векторной диаграммы выражения для амплитуды тока и разности фаз используйте для графического анализа зависимости этих характеристик от частоты переменной ЭДС. Зависимость имеет резонансный характер. Обратите внимание на то, что максимальное значение амплитуды тока определяется только активным сопротивлением. Поясните с помощью векторной диаграммы, что при резонансе падение напряжения на емкости и индуктивности взаимно компенсируются, поэтому резонанс такого типа называют резонансом напряжений. Обратите внимание на то, что острота резонансного максимума на кривой
определяется коэффициентом затухания 
. На сегодняшний день разработано множество графических пакетов, оболочек (Соrel, 3D-Studio, Power-Point, Micro-Cap и др.), электронных изданий(Физика 7-11класс(Физикон), Открытая физика, Кирилл и Мефодий и др.) позволяющих решать конкретные практические задачи с помощью ЭВМ без знания языков высокого уровня. По нашему мнению, наиболее приемлемыми для использования в школе являются оболочка PowerPoint и электронные пособия: Физика 7-11класс, Открытая физика, Кирилл и Мефодий и др. В своей работе я попытаюсь исследовать данные пособия и показать их применение на основе выбранной темы.
Слайд из презентации «Электростатическое взаимодействие»
Графический редактор CorelMove и пакет для создания презентаций PowerPoint позволяет создавать различные статические и динамические модели, которые очень наглядно демонстрируют различные физические опыты и явления, переходные процессы из темы «Электричество и магнетизм». Просмотр этих моделей студентами делает процесс изучения темы «Электричество и магнетизм» интересным и привлекательным, а так же во многом упрощает труд преподавателя.
Применение компьютерных моделей на лекциях при изучении темы «Электричество и магнетизм» способствует развитию познавательного интереса, овладению студентами возможностями информационных технологий, более гармоничному развитию интеллектуальных способностей.
3 D – модель. Линии индукции поля постоянного магнита.
Чтобы сделать средство обучения наглядным, необходимо выделить основные свойства изучаемого явления, т. е. превратить его в модель, правильно отразить в модели эти свойства и обеспечить доступность этой модели для студентов.
Особое внимание должно уделяться статическим и динамическим моделям. Динамическое компьютерное моделирование обладает большой достоверностью и убедительностью, прекрасно передает динамику различных физических процессов.
В настоящее время изменилось отношение к наглядности преподавания физики. Широкое распространение получили различные компьютерные модели, открывающие перед преподавателем много возможностей и перспектив в обучении физике. Их использование в комплексе с другими средствами наглядности повышают эффективность процесса обучения.
Показателем эффективности компьютерных моделей является интеллектуальное развитие студентов. Для повышения этого показателя необходимо соответствие предметного содержания урока целевому назначению динамической компьютерной модели.
3 D – модель. Простейший колебательный контур.
Использование компьютерных технологий позволяет надежно воспроизводить физические явления и процессы, быстро и точно производить расчеты времени, многократно повторять эксперимент с разными исходными данными.
Важным условием повышения эффективности обучения является активизация познавательной деятельности студентов за счет увеличения объема самостоятельной работы при организации диалога ученика с компьютером.
Модель. Конструктор гальванических элементов.
Применение компьютерных моделей в демонстрационном эксперименте позволяет более полно реализовать на практике такие требования, как обеспечение видимости, создание специфического эмоционального настроя.
На основании соответствия содержания учебного материала целевому назначению динамических компьютерных моделей выделяют несколько вариантов использования динамических компьютерных моделей при объяснении нового материала:
в теории, основанной на явлениях, для которых важно знать их механизм;
в теории, основанной на исторических опытах;
в теории по материалу повышенной трудности;
для демонстрации применения изучаемого явления в жизни и технике;
для построения графиков, необходимых для изучения нового материала.
План.
1. Колебательный контур. Гармонические электрические колебания.
2. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями.
3. Свободные затухающие колебания.
4.Получение незатухающих колебаний.
1. Колебательный контур. Гармонические электрические колебания
Периодические или почти периодические изменения заряда, силы тока и напряжения называются электрическими колебаниями.
Открытие и наблюдение электрических колебаний: с помощью осциллографа.
Цепь, содержащая конденсатор и катушку индуктивности называют колебательным контуром.
Колебательный контур.
W’=0 т.к. W=const,
Тогда
и 
.Так как
= I, а 
= 
то получаем 
,То есть
, 
Другой подход.
. Напишем для цепи 1-3-2 выражение для закона Ома. IR=j1-j2+e12. В нашем случае R=0, 
,тогда 
,но так как
, то получим