Статья на тему "Формирование представлений учащихся об электродинамической картине мира"

• 1 слайд

  Выполнила: учитель физики МОУ СОШ № 22 г. Оленегорска
  Мельникова Светлана Евгеньевна
  Формирование представлений учащихся об электродинамической картине мира
  

• 2 слайд

  1 Шаг: Открытие электрического характера молнии и проблема громозащиты М.В. Ломоносовым
  В области электричества Ломоносову принадлежат замечательные открытия, в особенности в области атмосферного электричества, объяснение причин молнии и грома, а также северного сияния.
  В середине XVIII века Ломоносов установил, что молния - это большая электрическая искра. Учёные того времени обычно наблюдали электрические искры, натирая кожаной подушкой вращающийся стеклянный шар, а иногда стеклянный диск, как это сейчас делается в школьных лабораториях. В продолжение 1752 года Ломоносов самостоятельно изучал электрические явления, пользуясь машиной с вращающимся стеклянным шаром. В послании Шувалову «О пользе стекла» он пишет об электрических явлениях и говорит о тождестве молнии и электрической искры, вылетающей из машины с вращающимся стеклянным шаром. Ломоносов пишет, что до этого открытия некоторые пытались лечить больных электричеством и другой пользы от него не было, а сейчас благодаря открытию атмосферного электричества можно устанавливать громоотвод и избегать ударов молнии.
  Работая над своей теорией атмосферного электричества, Ломоносов задумывается и над более общим вопросом - что такое электричество. Он писал о «нечувствительной жидкой материи», которая изменяется под влиянием электричества. Однако это не специфическая электрическая жидкость, о которой говорили другие физики XVIII века, а тот же эфир.
  «Так как эти явления имеют место в пространстве, лишённом воздуха, а свет и огонь происходят в пустоте и зависят от эфира, то кажется правдоподобным, что эта электрическая материя тождественна с эфиром», - писал Ломоносов.
  

• 3 слайд

  2 Шаг: установлены количественный закон взаимодействия зарядов
   
  

• 4 слайд

  Шаг 3: изучение электрического тока
  (создаются источники тока, действия тока)
  Пользуясь крутильными весами для измерения величины тока, протекающего по металлическому проводнику к заряжаемому предмету, немецкий физик Георг Ом, работавший большую часть жизни школьным учителем, открыл закон, имеющий для науки об электричестве не меньшее значение, чем закон Кулона.
  В мае 1827 года "Теоретические исследования электрических цепей" объемом в 245 страниц, в которых содержались теперь уже теоретические рассуждения Ома по электрическим цепям. В этой работе ученый предложил характеризовать электрические свойства проводника его сопротивлением и ввел этот термин в научный обиход. Ом нашел более простую формулу для закона участка электрической цепи, не содержащего ЭДС: "Величина тока в гальванической цепи прямо пропорциональна сумме всех напряжений и обратно пропорциональна сумме приведенных длин. При этом общая приведенная длина определяется как сумма всех отдельных приведенных длин для однородных участков, имеющих различную проводимость и различное поперечное сечение".
  В 1829 году появляется его статья "Экспериментальное исследование работы электромагнитного мультипликатора", в которой были заложены основы теории электроизмерительных приборов. Здесь же Ом предложил единицу сопротивления, в качестве которой он выбрал сопротивление медной проволоки длиной 1 фут и поперечным сечением в 1 квадратную линию.
  

• 5 слайд

  Шаг 4: устанавливается связь электрических и магнитных явлений
  15 февраля 1820 года Эрстед, уже заслуженный профессор химии Копенгагенского университета, читал своим студентам лекцию. На лабораторном столе находились источник тока, провод, замыкающий его зажимы, и компас. В то время, когда Эрстед замыкал цепь, стрелка компаса вздрагивала и поворачивалась. При размыкании цепи стрелка возвращалась обратно. Это было первое экспериментальное подтверждение связи электричества и магнетизма, того, что так долго искали многие ученые.
  Эрстед продемонстрировал студентам еще одно подтверждение давнишней идеи о всеобщей связи явлений. На самом деле, Эрстед хотел продемонстрировать на лекции всего лишь интересное свойство электричества нагревать проволоку, а компас оказался на столе совершенно случайно. И именно случайностью объясняли они то, что компас лежал рядом с этой проволокой, и совсем случайно, по их мнению, один из зорких студентов обратил внимание на поворачивающуюся стрелку, а удивление и восторг профессора, по их словам, были неподдельными.
  Сам же Эрстед в своих позднейших работах писал: "Все присутствовавшие в аудитории свидетели того, что я заранее объявил о результате эксперимента. Открытие, таким образом, не было случайностью, как хотел бы заключить профессор Гильберт из тех выражений, которые я использовал при первом оповещении об открытии".
  В июле 1820 года Эрстед снова повторил эксперимент, используя более мощные батареи источников тока. Эффект стал значительно сильнее, причем тем сильнее, чем толще была проволока, которой он замыкал контакты батареи. Также он выяснил одну странную вещь, не укладывающуюся в ньютоновские представления о действии и противодействии. Сила, действующая между магнитом и проволокой, была направлена не по соединяющей их прямой, а перпендикулярно к ней. Выражаясь словами Эрстеда, "магнитный эффект электрического тока имеет круговое движение вокруг него".
  

• 6 слайд

  Шаг 5: открытие взаимодействия токов
  В 1820 Анри Мари Ампер открыл механическое взаимодействие токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера). Сводил все магнитные взаимодействия к взаимодействию скрытых в телах круговых молекулярных электрических токов, эквивалентных плоским магнитам (теорема Ампера). Утверждал, что большой магнит состоит из огромного количества элементарных плоских магнитов. Последовательно проводил чисто токовую природу магнетизма.
  
  Андре Мари Ампер открыл в 1822 магнитный эффект катушки с током (соленоида). Высказал идею об эквивалентности соленоида с током и постоянного магнита. Предложил помещать металлический сердечник из мягкого железа для усиления магнитного поля. Высказал идею использования электромагнитных явлений для передачи информации в 1820. Ампер изобрел коммутатор, электромагнитный телеграф в 1829.
  

• 7 слайд

  Шаг 6: открытие явления электромагнитной индукции
  С, ноября 1831 г. Фарадей начал систематическую публикацию своих исследований по электричеству, составивших трехтомный труд под заглавием «Экспериментальные исследования по электричеству». Решение задач по физике было делом жизни Фарадея. В первой серии, датированной 24 ноября 1831 г. содержались следующие разделы: об индукции электрических токов, об образовании электричества и магнетизма, о новом электрическом состоянии материи, объяснение магнитных явлений Араго, описаны основные опыты Фарадея по электромагнитной индукции. В первом опыте, с помощью которого и было открыто новое явление, Фарадей использовал деревянный цилиндр, на который были намотаны две изолированные друг от друга обмотки. Одна из них была соединена с гальванической батареей, другая с гальванометром. При замыкании и размыкании тока в первой обмотке стрелка гальванометра во второй обмотке отклонялась при замыкании тока в одну сторону, при размыкании в противоположную. Действие одной цепи электрического тока на другую Фарадей назвал вольта-электрической индукцией. Вольта-электрическая индукция усиливалась, если внутрь обмотки помещали железо. Фарадей устроил индукционный прибор в виде железного кольца (тора), на которое были намотаны две изолированные обмотки первичная с источником тока и вторичная с гальванометром. Кольцо Фарадея было первой моделью трансформатора. Затем Фарадей получил индукционные действия с помощью обыкновенных магнитов. Явления эти Фарадей назвал магнитоэлектрической индукцией.
  

• 8 слайд

  Шаг 7: неудовлетворенность теоретическими представлениями в учении об электромагнетизме
  Скажите мне, что такое электричество, и я объясню вам всё остальное
  (В. Томсон)
  Мы до сего времени находимся в неведении относительно природы электричества; является ли оно одной субстанцией, двумя или оно вовсе не является ею, чем оно отличается от материи и как связано с нею
  (Д. Максвелл)
  Область электродинамики представляет собой хаотическое царство, в котором трудно было разобраться
  (Г. Геймгольц)
  Попытки создать единую теории электромагнетизма на основе идеи дальнодействия терпят неудачу, а об отказе от неё и речи не ведётся – она освящена авторитетом Ньютона и лежит на основе безупречной механики
  

• 9 слайд

  Шаг 8: и вновь М. Фарадей, свободный от предвзятых точек зрения
  Майкл Фарадей обращает внимание не на сами взаимодействующие заряды и токи, а на то, что происходит вокруг них, в окружающей их среде. Он объясняет электризацию проводников, поляризацию диэлектриков, намагничивание вещества, рассматривая происходящие в веществе процессы, передаются постепенно от точки к точке постепенно, и значит, есть какой-то материальный посредник.
  
  Так возникает идея существования поля
  

• 10 слайд

  Шаг 8: создание теории электромагнитного поля
  Теория Максвелл подтверждается экспериментально, она основана на идее непрерывности поля. Идеи Максвелла привели к тому, что в XIX в., стала ведущей отраслью физического знания и возникли новые представления о мире с точки зрения физической науки, новая картина мира – ЭМКМ (электромагнитная картина мира).
  Основные элементы:
  Существование еще одного вида материи – поля.
  Движение материи осуществляется в форме распространения электромагнитных волн.
  Представления классической механики о пространстве и времени сохраняются на протяжении всего XIX в.
  Взаимосвязь объектов осуществляется посредством электромагнитного взаимодействия, тем самым, признается существование уже двух фундаментальных взаимодействий.
  Причинность по-прежнему понимается в основном как такая связь состояний.
  Главенствующую роль в ЭМКМ играют законы электромагнетизма
  

• 11 слайд

  Вывод:
  ЭМКМ, во первых, наследует ряд идей, определявших МКМ, во-вторых, дополняет и расширяет эти идеи и, что самое главное, вносит много нового в понимание мира в сравнении с тем, каким оно было согласно МКМ
  

• 12 слайд

  Список литературы
  Дорфман Я. Г. Всемирная история физики. М., 1979 ;
  Мощанский В.Н. Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. – М.: Просвещение, 1976.
  Прохоров А. М. Физический энциклопедический словарь, М., 1983
  Роджерс Э. Физика для любознательных, т. 3. М., 1971 Орир Дж. Физика, т. 2. М., 1981 Джанколи Д. Физика, т. 2. М., 1989
  
  
  Электронные ресурсы:
  1. http://www.physbook.ru;
  2. http://evolutsia.com;
  3. http://megaznanie.ru;
  4. http://kvadromir.ru.