Современное педагогическ

№7 2021 [СПО]
16
Элемент цепи
Резистор
Катушка
Конденсатор
Закон Ома для участ-
ка цепи
m
m
U
I
R
=
m
m
L
U
I
X
=
m
m
C
U
I
X
=
График зависимости 
u(t) и i(t)
Векторная диаграм-
ма зависимости u(t) 
и i(t)
Характеристика ко-
лебаний
Колебания напряжения отличают-
ся от колебаний тока амплитудой 
в R раз, разность фаз равна нулю
Колебания напряжения отличают-
ся от колебаний тока амплитудой 
в XL раз и опережают колебания 
силы тока на 
π/2
Колебания напряжения отличаются 
от колебаний тока амплитудой в XС 
раз и отстают от колебаний силы 
тока на 
π/2
Разность фаз между колебаниями силы тока 
и напряжения равна нулю (синфазные гармониче-
ские колебания). Напряжение на концах резисто-
ра, как и сила тока, меняется по закону cos:
R
m
u t
U
t
( )
cos
=
ω
.
Амплитудное значение напряжения на резисто-
ре связано с амплитудным значением силы тока 
законом Ома для участка цепи:
m
m
U
RI
=
,
где R – активное сопротивление резистора. В резисторе 
происходит преобразование электроэнергии в теплоту.
Колебания напряжения на концах катушки ин-
дуктивности опережают колебания силы тока 
на 
π/2:
L
m
u t
U
t
( )
sin ,
= −
ω
m
L m
U
X I ,
=
L
X
L.
= ω
.
В отличие от резистора, катушка индуктив-
ности обладает реактивным сопротивлением X
L
вследствие явления самоиндукции. Наличие ре-
активного сопротивления означает, что в целом 
за период колебаний катушка не потребляет элек-
троэнергию.
Колебания напряжения на обкладках конденса-
тора, наоборот, отстают по фазе от колебаний си-
лы тока на 
π/2:
С
m
u t
U
t
( )
sin ,
=
ω
m
C m
U
X I ,
=
С
XС
1 /
.
=
ω
Участок цепи с конденсатором также облада-
ет реактивным сопротивлением X
С
вследствие яв-
ления зарядки и разрядки конденсатора (в целом 
за период колебаний конденсатор не потребляет 
электроэнергию).
Закон Ома для цепи переменного тока для ам-
плитудных или действующих значений тока и на-
пряжения представлен формулами:
m
m
U
I
Z
=
или 
U
I
Z
=
,
где действующее значение напряжения на источнике 
тока 
U
можно найти по теореме Пифагора (рис. 5):
R
L
C
U
U
U
U
2
2
(
)
=
+
−
.
Схема цепи переменного тока
Векторная диаграмма
напряжения u(t)
и силы тока i(t)
График зависимости
напряжения u(t)
и силы тока i(t)
Рис. 5. Модели, описывающие переменный электрический ток в цепи с активным и реактивным
сопротивлениями
Окончание

17
СОВРЕМЕННОЕ ПЕДАГОГИЧЕСК
ОЕ ОБР
АЗОВАНИЕ
Векторная диаграмма переменного тока, в ко-
торую последовательно включены резистор, ка-
тушка и конденсатор, позволяет также просто 
определить и полное цепи, которое можно найти 
по формуле:
L
C
Z
R
X
X
2
2
(
)
=
+
−
.
Чтобы рассчитать разность фаз между колеба-
ниями тока и напряжения в цепи переменного тока 
(угол 
φ), сначала находят значение коэффициента 
мощности (cos 
φ):
R
U
R
U
Z
cos
.
φ =
=
Анализ процессов с помощью представленных 
моделей помогает представить достаточно просто 
и наглядно явление переменного электрического 
тока в исходной реальной электрической цепи.
Модельный подход к изучению физических яв-
лений как способ формирования естественнона-
учной грамотности обучающихся организуется 
на основе специальных заданий. В результате по-
степенного усложнения характера деятельности 
происходит содержательное обобщение объек-
тов познания путем моделирования, что позволя-
ет обучающимся перейти от эмпирического спосо-
ба познания окружающего мира в ходе экспери-
мента к более сложному теоретическому способу 
познания мира. Задания с применением моделей 
можно классифицировать и по составу знаково- 
символического представления, и по усвоению ум-
ственных действий:
1) задания, предполагающие использование 
элементарных, единичных конструктивных эле-
ментов (обозначений физических величин, изо-
бражения элементов электрической цепи, формул 
и др.);
2) задания, направленные на организацию ра-
боты с небольшой совокупностью конструктивных 
элементов (формулы, графики, схемы, графы, та-
блицы);
3) задания, ориентированные на систематиза-
цию и классификацию, осуществляемых с боль-
шим объемом учебного материала: репродуктив-
ные 
→ аналогичные → творческие (продуктивные) 
[1, 3].
На основании приведенных примеров можно 
сделать вывод о том, что модельный подход к из-
учению физических явлений имеет широкие об-
разовательные возможности – от актуализации 
наиболее важных элементов знаний по физике 
до поддержки приобретению умений и навыков 
на всех трех уровнях учебно- познавательной де-
ятельности: репродуктивном, частично- поисковом 
и творческом.
На первоначальном этапе репродуктивной де-
ятельности обучающиеся могут воспроизводить 
рассмотренные виды моделей, предложенные 
учителем в готовом виде. На репродуктивном эта-
пе обучения целью моделирования объекта или 
явления является осознанное запоминание основ-
ных алгоритмов познавательной деятельности при 
использовании различных моделей в процессе ис-
следования физических явлений.
Далее организуется частично- поисковая дея-
тельность, которая предполагает овладение от-
дельными этапами конструирования модели из-
учаемого физического объекта или физического 
явления в виде схемы, графика или таблицы. Роль 
учителя, по мнению автора, состоит в конструиро-
вании конкретного задания, разбиении его на от-
дельные этапы, определении тех этапов, которые 
выполняют школьники самостоятельно. Сначала 
школьников учат самостоятельно выявлять науч-
ные факты при наблюдении физического экспери-
мента, в том числе и с помощью цифровых лабо-
раторий; на следующем этапе – выдвигать гипо-
тезы и моделировать физическое явление, чтобы 
объяснить наблюдаемые факты; далее – характе-
ризовать физические величины, необходимые для 
описания явления и обсуждать вид функциональ-
ной зависимости между ними, физический смысл 
коэффициентов пропорциональности и т.д.
Творческая деятельность обучающихся прояв-
ляется в случае самостоятельного выбора и кон-
струирования модели изучения объекта или яв-
ления окружающего мира, в том числе и с опорой 
на аналогию [5]. На этом заключительном этапе 
принцип построения любой модели и ее приме-
нение в познавательном процессе и при решении 
конкретных практических задач становится для 
обучающихся самостоятельным предметом осво-
ения учебного материала школьного или вузов-
ского курса физики. Подобная рефлексия позна-
вательной деятельности как раз и необходима для 
успешного формирования естественнонаучной 
грамотности.
Литература
1. Сверчкова, Ю. А. Знаково- символическое мо-
делирование учебной инфорации как средство 
формирования функциональной грамотности 
школьников: на примере образовательной об-
ласти «Естествознание» 5–6 классов: авто-
реф. дис. … канд. пед. наук / Ю. А. Сверчко-
ва. – СПб., 2009. – 24 с.
2. Шамшиев А. Применение математических мо-
делей при изучении физических явлений / Мо-
лодой ученый, 2015. – № 23 (103). – С. 19–23.
3. Шимко Е.А., Крутский А. Н. Модельный подход 
к обучению и усвоению знаний по физике. –
Барнаул: АлтГПА, 2012. – 77 с.
4. Шимко Е. А. Условия формирования и диагно-
стики отдельных компонентов естественнона-
учной грамотности обучающихся / Школьные 
технологии, 2019. – № 2. – С. 102–112.
5. Янко В. М. Формирование умения понимать 
физические явления / Вестник Курганского го-
сударственного университета, 2009. – № 1. –
С. 33–35.
6. GetAClass – физика в опытах и экспериментах 
[электронный ресурс]. URL: https://www.youtube.
com/channel/UCSiMRgysUoHBUcbKnhJMlSA

жүктеу/скачать 4.6 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: