Металдардағы ток тақырыбын оқыту әдістемесі.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ..................................................................................................................6

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1. ЭЛЕКТРОНДЫҚ ТЕОРИЯ НЕГІЗІ. МЕТАЛДАРДАҒЫ ЭЛЕКТР ТОҒЫ.

1.1 Электрондық теорияның мазмұны.................................................................7

1.2 Классикалық электрондық теорияның қиыншылықтары.............................8

1.3 Металдарда электр тогын тасымалдаушы электрондар екенін дәлелдейтін

іргелі тәжірибелер..........................................................................................10

1.4 Металдардағы токтың табиғаты....................................................................14

2. ӘР ТҮРЛІ ОРТАДАҒЫ ЭЛЕКТР ТОҒЫ.

2.1 Әр түрлі ортадағы электр тоғы...............................................................15

2.2 Заттың электрлік және магниттік қасиеттері............................................17

ҚОРЫТЫНДЫ....................................................................................................23

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ........................................................................................24

КІРІСПЕ

Мен осы курстық жұмысымда әртүрлі ортадағы электр тоғы, соның ішінде металдардағы электр тоғы тақырыбына тоқталдым.

1887 - 1900 ж. Дж.Томсон катодтық сәулелердің электр және магнит өрісінде ауытқуын көрсететін тәжірибесінде катодтық сәулелердің электрондар ағыны екенін тағайындады. Осыдан кейін Лоренц атом құрылысының Томсон үлгісін негізге алып, барлық заттағы физикалық құбылыстарды, атап айтқанда электрлік, магнитгік, оптикалық қасиеттерін теория жүзінде түсіндірді, яғни классикалық электрондық теорияны жасап шығарды. Лоренцке байланыссыз 1900 ж. П.Друде металдардың электр өткізгіштігін электрондық теория арқылы түсіндірді. Сондықтан да металдардың өткізгіштігін түсіндіретін классикалық электрондық теория Друде - Лоренц теориясы деп аталады. Электрондық теорияның мазмұны, заттың әртүрлі қасиеттері электронның қозғалысы арқылы түсіндіріледі.

Орта мектепте классикалық электрондық теория әр түрлі ортадағы электр тоғы тарауында оқытылады. Негізгі мектепте сапалық түрде болса да бұл теорияның кейбір элементтері оқытылып келеді. Әрине мұғалім бұл материалдарды беру үшін электрондық теорияны жақсы меңгеруі қажет.

Жалпы білім беретін орта мектеп бағдарламасына электронның реттелген қозғалыс жылдамдығы, кедергінің температураға байланыстылығы және асқын өткізгіштік енгізілді.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1.1 Электрондық теория негізі. Металдардағы электр тогы

1887-1900 ж. Дж.Дж. Томсон катодтық сәулелердің электр және магнит өрісінде ауытқуын көрсететін тәжірибесінде катодтық сәулелердің электрондар ағыны екенін тағайындады. Осыдан кейін Лоренц атом құрылысының Томсон үлгісін негізге алып, барлық заттағы физикалық құбылыстарды, атап айтқанда электрлік, магнитгік, оптикалық қасиеттерін теория жүзінде түсіндірді, яғни классикалық электрондық теорияны жасап шығарды. Лоренцке байланыссыз 1900 ж. П.Друде металдардың электр өткізгіштігін электрондық теория арқылы түсіндірді. Сондықтан да металдардың өткізгіштігін түсіндіретін классикалық электрондық теория Друде - Лоренц теориясы деп аталады. Электрондық теорияның мазмұны, заттың әртүрлі қасиеттері электронның қозғалысы арқылы түсіндіріледі.

Классикалық электрондық теория келесі қағидаларды ескереді:

1. Электронның қозғалысы классикалық механика заңдарына

бағынады.

2. Электрондар бір-бірімен әсерлеспейді.

З. Электрондар кристалдық тордағы иондармен өзара әсерлеседі, нәтижесінде олар соқтығысады.

4. Соқтығысу аралықтарында электрон мүлде еркін қозғалады.

5. Металдарда еркін электрондар идеал газ сияқты электрондық газ түзеді, электрондық газ да энергияның еркіндік дәрежесіне қарай бірқалыпты тарау заңына бағынады.

Классикалық электрондық теория металдардың кедергісін, Ом және Джоуль - Ленц заңын жақсы түсіндіреді, меншікті электр өткізгіштікті металдың атомдық түрақтылары арқылы өрнектеуді, электр өткізгіштігінің температураға тәуелділігін түсіндіре алады, жылу және электр өткізгіштік арасында байланысты көрсетеді. Кей жағдайларда теория тәжірибелерге қайшы жағдайларға да алып келеді.

Мысалы, теория бойынша меншікті кедергі температура артқан кезде металдың меншікті кедергісі байланысты арту керек. Ал тәжірибе меншікті кедергі ( ) тура пропорционал екендігін көрсетеді. Классикалық электрондық теория жылу сыйымдылық және асқын өткізгіштік кұбылысын мүлдем түсіндіре алмады.

1.2 Классикалық электрондық теорияның қиыншылықтары

Классикалық электрондық теорияның қиыншылықтарының болуы: а) электрондардың бір-бірімен өзара әсерлесуі ескерілмейді; б) кристалдық тордың периодты өрісіндегі электрондардың қозғалысы классикалық механика заңдары емес, кванттық механика заңдарына бағынады.

Қазіргі кезде классикалық электрондық теорияның орнына, оның шеше алмаған мәселелерін түсіндіріп беретін қатты денелердің кванттық теориясы келді. Классикалық электрондық теория әлі де қолданылады, себебі ол қарапайым әрі көрнекті, ал заряд тасымалдаушылардың концентрациясы аз, температурасы жоғары болғанда, кванттық және классикалық теориялар жуық нәтижелер береді.

Орта мектепте классикалық электрондық теория әр түрлі ортадағы электр тоғы тарауында оқытылады. Негізгі мектепте сапалық түрде болса да бұл теорияның кейбір элементтері оқытылып келеді. Әрине мүғалім бұл материалдарды беру үшін электрондық теорияны жақсы меңгеруі қажет.

Жалпы білім беретін орта мектеп бағдарламасына электронның реттелген қозғалыс жылдамдығы, кедергінің температураға байланыстылығы және асқын өткізгіштік енгізілді. Оқушыларды классикалық электрондық теориямен таныстарған кезде мынандай маңызды қағидаларға көңіл бөлу керек:

1) теория қашан және неге жасалған;

2) теорияның негізгі қағидалары және көрнекілік үлгісі;

3) теорияның тәжірибеде дәлелденуі;

4) классикалық электрондық теорияның қолданылуы (қандай құбылыс және фактілер осы теориямен түсіндіріледі);

5) классикалық электрондық теорияның қиыншылықтары және оның пайда болу себептері;

6) классикалық электрондық теорияның маңызы.

Классикалық көзқарас бойынша металдарда иондық тор және еркін «электрондық газ» бар. Электрондар бейберекет қозғалыста болады. Олардың қозғалыс жылдамдығы температураға байланысты. Иондар кристалдық тордың түйіндерінде тепе-теңдік жағдайында тербелісте болады. Электрондардың бей-берекет қозғалысында өткізгіште зарядтың орын ауыстыруы орташа алғанда жоқ. Өткізгіш ұштарында потенциалдар айырмасы болған кезде, өткізгіш ішінде кернеулігі Е-ге тең электр өрісі электрондарды реттелген қозғалысқа келтіреді де, олар аздаған жылдамдық алады. Бұл аз жылдамдықтың шамасын табуға болады. Егерде ток тығыздығының формуласына:

1 А/мм² қойып - жылдамдықты табуды оқушыларға ұсынуға болады. Оның мәні (10^-6 м/с) жылулық қозғалыстың жылдамдығынан өте аз болғандықтан дрейф (бір орында қалқып түру) жылдамдық деп те атайды. Электронның жылулық қозғалысының орташа квадраттық жылдамдығын:

формуласынан тауып (10⁵ м/с) оны дрейф жылдамдықпен салыстырсақ, онда өте аз шама екені көрініп тұр. Осы аз дрейф жылдамдығы өткізгіште электр тогының болуын қамтамасыз етеді.

1.3 Металдарда электр тогын тасымалдаушы электрондар екенін дәлелдейтін іргелі тәжірибелер.

Металдарда электр тогын тасымалдаушы электрондар екенін дәлелдейтін іргелі тәжірибелер:

1) Рикке тәжірибесі (1901 ж.);

2) Мандельштам және Пакалскси тәжірибесі (1916 ж.);

3) Толмен және Стюарт тәжірибесі (1916ж.)

Рикке тәжірибесі 1 - суреттегі тізбек бойынша жүргізілді. Бір жыл бойы осы тізбек арқылы ток жіберілді.Осы уақыт ішінде одан өте үлкен заряд (3,5∙10⁶Кл) шамасы өтті, бірақта заттарда ешқандай массаның ауысуы немесе цилиндрлердің түсінің өзгеруі байқалмады. Қорытындысында металдарда электр тоғын тасушылар барлығында бірдей бөлшектер электрондар екені белгілі болды. Мандельштам және Папалекси, Толмен және Стюарт тәжірибелерінің идеясы электрондардың инерциясы бойынша қозғалысын тіркеу.

Бірінші тәжірибеде электрондардың инерциялық қозғалысын тіркеу үшін телефон қолданылады, ал екінші тәжірибеде электронның таңбасы және меншікті заряд шамасы анықталып, индикатор ретінде гальвонометр пайдаланылған. Сондықтан, мектепте екінші тәжірибені түсіндіріп, біріншісі жөнінде оқушыларды таныстырса да болады.

Мектеп физика курсында классикалық электрондық теорияны өткізгіштің кедергісінің пайда болуымен тізбек бөлігі үшін Ом заңын түсіндіру үшін қолданады. Осы кезде алынған формулаларды таддау:

Ом заңының қолданылу шегін көрсетеді, меншікті кедергінің (макроскопиялық шама) микропараметрлер: ,- ортадағы электрондық газды сипаттайды және меншікті кедергінің температураға байланысын тағайындайды.

Берілген формулада электронның жылулық қозғалысының жылдамдығы кірген. Сондықтан да классикалық электрондық теорияға Ом заңын қорытпай тұрып, оқушылармен «электр тоғының тарау жылдамдығы», «жылулық қозғалыс жыддамдағы"» ұғымдарын ажыратып қарастырады.

Өткізгіште электр тоғының тарау жылдамдығы - өткізгіштегі зарядқа электр өрісінің әсерінің тарау жылдамдығы. Өріс лезде (жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен) электронды реттелген баяу қозғалысқа келтіріп, аз жылдамдық (секундына миллиметрдің оннан бір бөлігіндей) береді.

Электромагниттік өріс әсерінен электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдыгы өткізгіштегі ток күшін анықтайды: электрондардың реттелген қозғалысының жылдамдығы үлкен болса, өткізгіштің көлденең қимасының ауданы S арқылы бірлік уақыт ішінде өтетін электрондардың саны көп болады.

Әр электронның заряды е -ге тең болғандықтан, өткізгіштің көлденең қимасынан бірлік уақыт ішінде өтетін заряд шамасы -

тең. Бірлік уақыт ішіндегі өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін заряд шамасы ток күшіне тең:

Осы формуланы пайдаланып белгілі бір өткізгішті алып, ондағы электрондардың реттелген қозғалысының жылдамдығын есептеген пайдалы. Мысалы, мыс үшін ; және ток күші болғанда, көлденең қимасы =1 мм² болса, онда = 0,7 м/с тең болады.

Оқушылар электрондық бейтарап жылулық қозғалыс жылдамдығы мен дрейф жылдамдықтың айырмашылығын анық білуі керек.

Классикалық электрондық теорияның қолданылу шегін, оның қиыншылықтарын көрсету үшін мына формуланы талдау арқылы көрсетуге болады:

-меншікті кедергінің Т -температурадан сандық тәуедділігін тағайындауға болады. Теория бойынша , ал экспериментте: ( ). Осы қиыншылық оқушыларға классикалық электрондық теорияның қоддану шегі барын көрсетеді.

Әсіресе асқын өткізгіішпік қубылысын түсіндіре алмауы кезінде теорияның қолданылу шегі айқын байқалады. Классикалық теория бойынша металдардың меншікті кедергісі температура төмендеген сайын бірте-бірте азаюы керек (2-сурет, 1-график).

Бұндай тәуелділік жоғарғы температурада сақталадц. Бірақта температура төмендегенде (бірнеше кельвин) бүл тәуелділік бүзылады, меншікті кедергі белгілі бір температурада шекті мәніне жетеді де (заттың түріне қарай әртүрлі) секірмелі түрде бірдей нольге айналады (2-сурет, 2-график).

Ал, асқын өткізгіштікті тек квантгық физика ғана түсіндіреді. Мектепте асқын өткізгішті сапалы түрде қарастырады. Бағдарламаға асқын өткізгіштікті енгізу себебі қазіргі кезде 1000 астам асқын өткізгіш металдар мен қорытпалар бар. Заттың бүл қүбылысы: электрлік кедергісі нольге тең, жылу шығыны жоқ және практикада көп жерде қолданылады.

Асқын өткізгіштікті және басқа да материалдарды классикалық электрондық теорияның түсіндіре алмауы оқушылардың ғылыми көзқарастарын қалыптастыруға мүмкіндік жасайды. Енді оқушылар классикалық электрондық теория металдардың электр тоғын өткізу механизмін жуықтап түсіндіретін теория екендігін біледі.

1.4 Металдардағы токтың табиғаты

Металдардағы электр тогы дегеніміз – еркін электрондардың реттелген қозғалысы, яғни кристалл торындағы иондармен байланыспаған электрондардың қозғалысы.

Металдағы ток тасымалдаушылар – электрондар. Классикалық жуықтауларда бұл электрондарды электрондық газ деп қарастырады. 1 см³ көлемдегі бір валентті металдағы өткізгіштік электрондар саны

,

мұндағы: - Авогадро саны, - металдың атомдық салмағы, - оның тығыздығы. Шамамен болады.

Электрондардың еркін жолының орташа ұзындығы металдың кристалл торының периоды шамасындай болады. Металдағы еркін электрондардың реттелген қозғалысы сыртқы электр өрісінің әсерінен болады. Бұл жағдайда пайда болатын ток тығыздығы

,

мұндағы: - бірлік көлемдегі өткізгіштік электрондар саны, - электрондар заряды, - олардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы.

Әрбір электронға -ге күш әсет етіп, ол -ге үдеу алады. Сондықтан еркін қозғалысының соңындағы электронның жылдамдығы:

Электрон кристалл торға соқтығысуларының арасында бірқалыпты үдемелі қозғалатын болғандықтан, оның қозғалысының орташа жылдамдығы ең үлкен жылдамдығының жартысына тең болады, яғни:

Электронның бағытталған қозғалысының орташа жылдамдығы электр өрісінің кернеулігіне тура пропорционал болады:

мұндағы: - электрондардың қозғалғыштығы деп аталады, өлшем бірлігі .

Орташа жылдамдықты ток тығыздығы өрнегіне қойсақ, алатынымыз:

Осы өрнекті дифференциал түріндегі Ом заңымен салыстыра отырып, металл өткізгіштің меншікті кедергісінің формуласын аламыз:

2.1 Әр түрлі ортадағы электр тоғы

Жоғарғы сыныптарда электр тоғының әр түрлі қатты, сұйық және газ тәрізді ортада өтуін оқып-үйренеді. Мұнда әр түрлі өткізгіштікті, яғни металдардағы электр тоғын, шала өткізгіштіктерердегі, вакуумдағы, газдардағы, сүйықтардағы электр тоғы қарастырылады. Металдардағы электр тоғы толық жан-жақты қарастырылып, сандық түрде оқып үйретіледі. Ал қалған материалдар тек сапалық түрде қарастырылады.

Негізгі материалдарды оқып үйрену әдістемелік оқу құралдарында бар (қазақ тілінде М.Құдайқұлов, Қ. Жаңабергеновтің «Орта мектепте физиканы оқыту әдістемесі» кітабында). Сондықтан да кейбір жеке сұрақтарға тоқталамыз.

Жалпы білім беретін мектеп бағдаламасында (2000 жылгы) сәйкес әр түрлі ортадағы электр тоғы өту реті біршама өзгереді. Өту реті: металдардағы электр тоғы; шалаөткізгіштердегі электр тоғы; шала өткізгіштік құралдардың техникада қолданылуы; электролит ерітінділеріндегі элекгр тоғы; электролиздің техникалық қолданылуы; газдардағы электр тоғы; вакуумдегі электр тоғы және олардың қолданулары. Мұнда шалаөткізгіштердегі электр тоғын оқыту металдардағы электр тоғын оқытқаннан кейін басталу себебі, қазіргі кездегі олардың техникада қолданулары маңызды орын алуынан.

Материалдарды түсіндіруде классикалық электрондық теорияға сүйенеді, одан кейін электр тоғын өткізу механизмін түсіндіру үшін үлгілерге сүйенген жөн (электролиттік шалаөткізгіштің және т.б. үлгілер).

Әр түрлі ортадағы электр тоғын өтіп болғаннан кейін, өтілген материалды жалпылап, белгілі бір жүйеге түсіру үшін 1-кестені пайдалануға болады.

1-кесте

Әр түрлі ортадағы электр тогын салыстыру

2.2 Заттың электрлік және магниттік қасиеттері

Заттың электрлік қасиеттерін орта мектепте классикалық электрондық теорияға сүйеніп түсіндіреді. Негізгі мектепте денелердің электрленуі, металл өткізгіштердегі электр тоғы тақырыптарын өткен кезде классикалық электрондық теория туралы оқушылар алғашқы мағлұматтар алған болатын. Бағдарлы мектепте өткізгіштердің және диэлектриктердің қасиеттерін түсіндіргенде электрон үлгісі, өткізгіштік және диэлектриктердің үлгілері қолданылады.

Өткізгіштердің электрлік қасиетін мектепте қарастырудың басты мақсаты өткізгіштің және электр өрісінде тұрған зарядталған өткізгіштің ішінде заряд та, электр өрісі де жоқ екенін дәлелдеу және түсіндіру. Электрстатикалық құбылыстардың практикада қолданылуын көрсету,

Өткізгіштер дегеніміз не, оның басқа заттардан ерекшелігі қандай? деген сұрақтарға талдау жасап, жауап беру.

Өткізгіштер электр өрісі қандай әлсіз болмасын, ондағы электр зарядтары қозгала алатын зат.

Егерде металл өткізгіштерді электрстатикалық өріске апарып қойсақ, осы өрістің әсерінен өткізгіш электрленеді. Өткізгіштегі еркін электрондар, өткізгіш ішіндегі өріс жоғалғанша, яғни өрістің кернеулігі нольге тең болғанша ығысады (3-сурет).

Электрстатикалық өрістегі өткізгіштің осылай электрленуі электрстатикалық индукция деп аталады. 3-сурет бойынша оқушылармен келесі сұрақтарды талқылау қажет:

а) Электростатикалық өріске енгізілген дене қалай электрленеді? (Оң зарядталған пластинаға жақын жерде денеде теріс заряд, ал келесі жағында оң заряд пайда болады).

ә) Өткізгіштің ішінде қандай өріс болады? ( = 0 Неге?). Тұрақтылық шарты бойынша өткізгіштің ішіндегі электрстатикалық өрістің кернеулілігі нольге тең болуы керек, бірақ ол сыртқы өрістің кернеулігі мен индукцирленген зарядтың (өріс әсерінен денедегі бөлініп орналасқан зарядтар) өріс кернеулілігі , қосындысынатең болады ( = ). Сонымен өткізгіш ішінде электростатикалық өріс жоқ. Электрстатикалық қорған деген құрылғы осыған негізделген.

б) Егерде денені өрістен шығарса, онда оның заряды туралы

не айтуға болады? ( = 0, зарядтар нейтралданады).

Оқушыларға, егерде электрстатикалық өріске диэлектрикті енгізсек, онда ол электрленбейді, поляризацияланады, нәтижесінде оларда байланысқан оң және теріс зарядтар пайда болып, қарама-қарсы жаққа қарай ығысатынын түсіндіру керек.

Орта мектепте полярлы және полярсыз диэлектриктердің поляризациясын оқып үйренеді. Оқушыларға диэлектриктердің поляризациясы, оны құрайтын молекула (немесе атомның) поляризациялануына байланысты екені түсіндіріледі. Сондықтан да поляризация процесін зерттеу атомдар және молекулалардың қасиеттері жөнінде маңызды мәліметтер береді.

_{Диэлектриктің электр өрісіне енгізгенде өріс әлсірейді. Өрістің әлсіреуі поляризация құбылысына байланысты. Себеі диэлектрик ішіндегі өріс ортаның қасиетіне байланысты екі өрістің: еркін зарядтың және байланысқан зарядтардың өрістерінің қосындысынан пайда болады. Диэлектриктердің электрлік қасиетін сипаттау үшін ортаның диэлектрлік өтімділігі деп аталатын шама енгізіледі. Бұл шама диэлектрик ішіндегі электр өрісінің кернеулігінің модулі, вакуумдағы өріс кернеулігінің модулынан неше есес кем екенін көрсетеді} . _{Диэлектрлік өтімділік -ды электр өрісінде диэлектриктің жай- күйінің өзгеруін қарастырғанда енгізген дұрыс. Ол үшін жазық конденсатор аралығына диэлектрикті енгізу арқылы электр өрісінің кернеулігі қалай өзгеретінің көрсетіледі, яғни ( және электр өрісінің вакуумдағы және ортадағы кернеулігі).}

_{Заттың электрлік қасиетін оқып үйрену осымен бітпейді. Мысалы, ортанығ оптикалық қасиетінің заттың электрлік сипаттамасына байланысын тағайындайды.}

_{Заттың магниттік қасиеттері.}

_{Заттың магниттік қасиеттері орта мектепте, ақпаратты магниттік жазуға байланысты ғана берілген. Заттың магниттік қасиетінің ғылымда маңызы зор және практикада көп қолданылады. Заттың микроқұрылымындағы макроскопиялық процестердегі электр және магниттік құбылыстарға байланысын қарастырғанда заттың магниттік қасиеттері одан ары дамиды.}

_{Тақырыпты оқып үйренгенде оқушыларға алдымен тәжірибе жүзінде диа-, пара - және ферромагниттердің әртүрлі қасиеттері көрсетіледі. Одан кейін ортаның магниттік қасиетін магнит өтімділігі шамасы енгізіледі. Бұл шаманы енгізудің бірнеше тәсілі бар магниттік өзара әсер, магнит индукция векторының өзгерісі және т.б. Бірақ кез келген тәсілде осы шаманың физикалық мағынасын түсіндіру керек. –магниттік өтіміділік,, біртекті ортадағы магнит өрісінің индуциясы вакуумдағы магнит өрісінің индукциясынан қанша есе көп немесе аз екенін көрсетеді ( ).}

Диамагнетиктер мен парамагнетиктер үшін магниттік өтімлділік сыртқы өрістің индукциясына байланысты емес, тұрақты шама, ал феромагнетиктер үшін сыртқы өріске байланысты екенін айтып және график түрінде көрсету керек.

Оқушыларға заттардың магниттелетінін қалай түсіндіруге болады?

Парамагнетиктер үшін әртүрлі атомдардың магниттік моменттері бейберекет бағытталады да, қосынды магнит моменті нольге тең, сондықтан оның магниттік қасиеті білінбейді. Оны сыртқы магнит өрісіне апарған кезде атомдарының магнит моменті, сыртқы магнит өрісінің индукция векторының бойымен бағыттала орналасады. Осының салдарынан сыртқы өріс күшейеді.

Диамагнетиктердің атомының магнит моменті нольге ең. Бірақта диамагнетикті сыртқы магнит өрісіне енгізгенде оның атомдарына ток индукцияланады да, оның магнит өрісі өзін тудырушы сыртқы өріске қарсы әсер етеді. Демек, орбитадағы электрондарда қосымша магнит моменті пайда болады. Осы кезде атомдардың магнит өрісінің магнит индукция векторы сыртқы өрістің магнит индукция векторына қарама- қарсы бағытталады, нәтижесінде сыртқы өріс әлсірейді.

Оқушылардың алған білімдері ені эксперименттік фактілерді түсіндіруге толық жетеді: парамагнетиктердің күшті магнит өрісіне тартылуы және сыртқы өрістің магнит индукция векторына перпендикуляр кері итеретінін.

Магнит өтімділіге үлкен феррамагнетиктер (темір, кобальт, никель және т.б.) делінетін денелерде магнит өрісі электрондартың ядроны айнаа қозғалу салдарынан пайда болмайды. Ферромагнетиктердің табиғатын магнетизмнің классикалық теориясы арқылы түсіндіруге болмайды. Электронның қозғалысы Ньютонның классикалық механика заңдарына емес, кванттық механика заңдарына бағынады. Электронның меншікті айналау моменті (импульс моменті) спин деп аталады. Ферромагнетиктердің кристалдарына толмаған электрондық қаббатардың электрондары ерекше кванттық әсерлесіп, сыртқы өріссіз-ақ спиндік магнит моменттері өздері-ақ реттеліп орналасады.

Үлгінің белгілі аймағында спонтанды (сыртқы әсерсіз-ақ, ішінен) магниттелуі болады, ал жалпы алғанда кристалдың магниттелуі нольге тең болады. Спонтандық магниттелу аймағы домендер деп аталады. Ол эксперимент арқылы анықталынады.

Ферромагнетиктердің ерекше қасиеттері: сыртқы магнит өрісін ажыратқанда магниттелген күйінде қалуы; ферромагнетиктердің қасиетінің температураға байланыстылығы (Кюри температурасы осы температурадан асқанда ферромагнетиктердің қасиетінің жоғалуы); ферромагнетиктердің магнит өтімділігінің тұрақсыздығы немесе сыртқы магнит өрісіне тәуелділігі және т.б. олардың диамагнетиктер мен парамагнетиктерден айырмашылығын көрсетіп тұрады.

Ферромагнетикалық көптеген қасиеттерін оқушыларға эксперименттік тәжірибе ретінде көрсетуге болады. Ферромагнетикгердің практикада қолданылуына мысалдар келтіру арқылы оқушыларға, күнделікті тұрмыс-тіршілігімізде, техникада, өндірісте маңызы өте зор екенін түсіндіру қажет. Өтілген материалды жалпылап жүйеге түсіру үшін, электр және магнит өрістерін салыстырып 12-кесте түрінде: электр және магнит өрісін салыстырғавдағы аталуы және формулаларын, электр және магниттік өтімділіктерін, сыртқы өрістегі жай-күйлерінің өзгеруін және т.б. көрсетуге болады.

Қорытынды

Мен курстық жұмысымда металдардағы электр тоғы туралы қарастырдым.

Жоғарғы сыныптарда электр тоғының әр түрлі қатты, сұйық және газ тәрізді ортада өтуін оқып - үйренеді. Мұнда әр түрлі өткізгіштікті, яғни металдардағы электр тоғын, шала өткізгіштіктерердегі, вакуумдағы, газдардағы, сүйықтардағы электр тоғы қарастырылады. Металдардағы электр тоғы толық жан-жақты қарастырылып, сандық түрде оқып үйретіледі. Ал қалған материалдар тек сапалық түрде қарастырылады.

Негізгі материалдарды оқып үйрену әдістемелік оқу құралдарында бар (қазақ тілінде М.Құдайқұлов, Қ. Жаңабергеновтің «Орта мектепте физиканы оқыту әдістемесі» кітабында). Сондықтан да кейбір жеке сұрақтарға тоқталамыз.

Жалпы білім беретін мектеп бағдаламасында (2000 жылгы) сәйкес әр түрлі ортадағы электр тоғы өту реті біршама өзгереді. Өту реті: металдардағы электр тоғы; шалаөткізгіштердегі электр тоғы; шала өткізгіштік құралдардың техникада қолданылуы; электролит ерітінділеріндегі элекгр тоғы; электролиздің техникалық қолданылуы; газдардағы электр тоғы; вакуумдегі электр тоғы және олардың қолданулары. Мұнда шалаөткізгіштердегі электр тоғын оқыту металдардағы электр тоғын оқытқаннан кейін басталу себебі, қазіргі кездегі олардың техникада қолданулары маңызды орын алуынан.

Материалдарды түсіндіруде классикалық электрондық теорияға сүйенеді, одан кейін электр тоғын өткізу механизмін түсіндіру үшін үлгілерге сүйенген жөн

Әдебиеттер тізімі

1. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы / Под ред.С.Е.Каменецкого. М.: Академия, 2000. Ч. 3. С. 188-198.

2. Методика преподавания физики в средней школе / Под ред. А.А.Пинского.М.: Просвещение, 1989.-Гл.1. С.5-25.

3. Құдайқұлов М., Жаңабергенов Қ. Орта мектепте физиканы оқыту әдістемесі. Алматы: Рауан, 1998. 19-тарау. 198-223 бб.

4. Методика преподавания физики в 8-10 классах средней школы / Под ред. В.П.Орехова и А.В.Усовой. М.: Просвещение, 1980. Гл.9.

С. 104-140.

5. Яворский В,М. Основные вопросы современного школьного курса физики. М.: Просвещение, 1989, 1980. Гл.5. С. 170-174.