Журба Виктор Кузьмич

ОГБПОУ «Костромской энергетический техникум им. Ф.В. Чижова»

Решение электротехнических задач на занятиях по физике как условие

реализации межпредметных связей электротехники и физики

Решение задач - неотъемлемая часть обучения физике, поскольку в процессе

решения

задач

происходит

формирование

и

обогащение

физических

понятий, развивается физическое мышление студентов и совершенствуется

их навыки применения знаний на практике.

В ходе решения задач могут быть поставлены и успешно реализованы

следующие дидактические цели:



Выдвижение проблемы и создание проблемной ситуации;



Обобщение новых сведений;



Формирование практических умений и навыков;



Проверка глубины и прочности знаний;



Закрепление, обобщение и повторение материала;



Реализация принципа политехнизма;



Развитие творческих способностей студентов.

Наряду с этим при решении задач у студентов СПО воспитываются

трудолюбие, пытливость ума, смекалка, самостоятельность в суждениях,

интерес к учению, воля и характер, упорство в достижении поставленной

цели. Для реализации перечисленных целей особенно удобно использовать

нетрадиционные задачи.

Задачи по расчету электрических цепей постоянного тока

По школьной программе на рассмотрение данной темы очень мало отводится

времени, поэтому учащиеся более или менее успешно овладевают методами

решения задач данного типа. Но часто такие типы задач встречаются

олимпиадных заданиях, но базируются они на школьном курсе.

К

таким,

нестандартным

задачам

по

расчету

электрических

цепей

постоянного тока можно отнести задачи, схемы которых:

1) содержат большое число элементов – резисторов или конденсаторов;

2) симметричны;

3) состоят из сложных смешанных соединений элементов.

В общем случае всякую цепь можно рассчитать, используя законы Кирхгофа.

Однако эти законы не входят в школьную программу. К тому же, правильно

решить систему из большого числа уравнений со многими неизвестными под

силу не многим учащимся и этот путь не является лучшим способом тратить

время. Поэтому нужно уметь пользоваться методами, позволяющими быстро

найти сопротивления и емкости контуров.

Метод эквивалентных схем

Метод эквивалентных схем заключается в том, что исходную схему надо

представить в виде последовательных участков, на каждом из которых

соединение элементов схемы либо последовательно, либо параллельно. Для

такого представления схему необходимо упростить. Под упрощением схемы

будем понимать соединение или разъединение каких-либо узлов схемы,

удаление или добавление резисторов, конденсаторов, добиваясь того, чтобы

новая схема из последовательно и параллельно соединенных элементов была

эквивалентна исходной.

Эквивалентная схема – это такая схема, что при подаче одинаковых

напряжений на исходную и преобразованную схемы, ток в обеих цепях будет

одинаков на соответствующих участках. В этом случае все расчеты

производятся с преобразованной схемой.

Чтобы начертить эквивалентную схему для цепи со сложным смешанным

соединением резисторов можно воспользоваться несколькими приемами. Мы

ограничимся рассмотрением в подробностях лишь одного из них – способа

эквипотенциальных узлов.

Этот способ заключается в том, что в симметричных схемах отыскиваются

точки с равными потенциалами. Эти узлы соединяются между собой, причем,

если между этими точками был включен какой-то участок схемы, то его

отбрасывают, так как из-за равенства потенциалов на концах ток по нему не

течет и этот участок никак не влияет на общее сопротивление схемы.

Таким образом, замена нескольких узлов равных потенциалов приводит к

более простой эквивалентной схеме. Но иногда бывает целесообразнее

обратная замена одного узла

несколькими

узлами

с

равными

потенциалами,

что

не

нарушает

электрических условий в остальной части.

Обучение решению задач по расчету электрических цепей способом

эквипотенциальных узлов

Задача – это проблема, для разрешения которой студенту потребуются

логические рассуждения и выводы. Строящиеся на основе законов и методов

физики.

Таким

образом,

с

помощью

задач

происходит

активизация

целенаправленного мышления учащихся.

В то же время. Теоретические знания можно считать усвоенными только

тогда, когда они удачно применяются на практике. Задачи по физике

описывают часто встречающиеся в жизни и на производстве проблемы,

которые могут быть решены с помощью законов физики и, если ученик

успешно решает задачи, то можно сказать, что он хорошо знает физику.

Для того, чтобы ученики успешно решали задачи, недостаточно иметь набор

методов и способов решения задач, необходимо еще специально учить

школьников применению этих способов.

Рассмотрим

план

решения

задач

по

расчету

электрических

цепей

постоянного тока методом эквипотенциальных узлов.

1.

Чтение условия.

2.

Краткая запись условия.

3.

Перевод в единицы СИ.

4.

Анализ схемы:

1.

установить, является ли схема симметричной;

2.

установить точки равного потенциала;

3.

выбрать, что целесообразнее сделать – соединить точки равных

потенциалов или же, наоборот, разделить одну точку на несколько

точек равных потенциалов;

4.

начертить эквивалентную схему;

5.

найти

участки

только

с

последовательным

или

только

с

параллельным соединением и рассчитать общее сопротивление на

каждом участке по законам последовательного и параллельного

соединения;

6.

начертить

эквивалентную

схему,

заменяя

участки

соответствующими им расчетными сопротивлениями;

7.

пункты 5 и 6 повторять до тех пор, пока не останется одно

сопротивление, величина которого и будет решением задачи.