Тақырыбы: Электр өрісі тақырыбын оқытудың ерекшеліктері.

Оқушылардың электр заряды жөніндегі алған мағлұматтарын қысқаша қорытындылай келіп, заряды бар дене екінші зарядталған денеге қалайша әсер жасайтындығы жөнінде сұрақ қоюға болады. Алдымен бұл құбылысты түсіндіру үшін ғалымдар алыстан әсер ету теориясын жасағанын, бұл теорияның түсіндіруі бойынша әсердің кез-келген лездік берілетінін, кейіннен бұл теорияның тәжірибеде дәлелденбегенін айтуға болады. Сонан соң Фарадей мен Максвелдің жаңа теория ұсынғандығы , жаңа теория бойынша электрленген денелердің айналасында ерекше өріс пайда болатындығы, зарядталған денелердің бір-біріне жасайтын әсері шекті жылдамдықпен берілетіндігі жөнінде айтылуы тиіс. Жаңа теорияны жақыннан әсер ету теориясы деп, ал зарядталған дене айналасындағы өрісті электр өрісі деп атайды.

Электр өрісінің материалдығын мынадай логикалық ойлау жүйесінің көмегімен дәлелдеуге болады. Бір-бірінен r қашықтықта орналасқан А және В зарядтары берілсін. Егер А заряды орнынан жылжыса, белгілі уақыттан кейін оны дереу В заряды “сезеді”. Олай болса А зарядынан В зарядына қандай да бір ”сигнал” жіберген болсын. Айталық моментінде А заряды В зарядына “сигнал” жіберген болсын. Егер ”сигналдың” таралу жылдамдығы болса , онда В заряды ”сигналды” уақыт моментінде қабылдайды. ”Сигналдың” екі заряд аралығында жүрген уақыты былай анықталар еді:

Егер ”сигнал” өте қысқа болса , онда А зарядынан жіберілген ”сигнал” В зарядына жетіп үлгермейтін белгілі бір уақыт аралығы бар. Осы кезде А зарядынан жіберілген ” сигнал” қайда болады?

Алыстан әсер ету теориясы бұл сұраққа жауап бере алмайды. Ал жақыннан әсер ету теориясы энергияның айналу және сақталу заңына сүйеніп , бұл құбылысты төмендегіше түсіндіріп бере алады: біздің ”сигнал” деп олтырғанымыз тасымалданатын энергия. Уақыттың моментінде ол электр өрісінің энергиясына айналып, кеңістікте өріс жылдамдықпен тарайды. Уақыттың моментінде оны В заряды қабылдайды.

Энергия – материяның қасиеті және бұдан бөлек өзінше өмір сүре алмайды. Олай болса электр өрісі де , зат сияқты , материяның бір түрі. Ол – бір зарядтың екінші зарядқа әсерін қамтамасыз етуші материалдық орта.

Электр өрісінің таралу жылдамдығын тәжірибе жасап көрсету мүмкін емес, сондықтан оның мәнін дәлелсіз-ақ бере салуға болады ( ), өйткені оқушылар жылдамдықтың бұлмәнімен табиғаттағы ең үлкен жылдамдық ретінде , механика курсынан таныс. ”Сигналдың” кешігуін бақылау үшін зарядтың орын ауыстыруы өте шапшаң болуы тиіс және зарядтар бір-бірінен өте қашықта орналасқан болуы керек. Қазіргі кезде радиотехникада ондай әдістің бар екендігін , радиотолқындар көмегімен оның таралу жылдамдығын радиожаңғырық арқылы оңай өлшеуге болатындығын, радиотолқындар көмегімен Айды планетарларды зерттегенде, автоматты стансаларды басқарғанда ”сигналдың” кешігіп жететіндігі ескеріліп отыратындығын айтуға болады.

Электр және магнит өрісі ұғымдары 8-сыныпта кейбір электрлік және магниттік құбылыстарды түсіндіру барысында қолданылған болатын. Енді 10-сыныпта оқушылардың сол алған білімдеріне сүйене отырып және қарапайым тәжірибелер көрсету арқылы , оларды электр өрісінің алғашқы сипаттамаларымен таныстыруға болады.

Мысалы, ондай тәжірибенің бірі ретінде жіпке ілінген пенопласт тілімшесін зарядталған шарға жақындату және алыстату арқылы көрсетуге болады. Кеңістіктің әр түрлі нүктесінде жіп әр түрлі бұрышқа ауытқиды, бұл сәйкес нүктелерде электр өрісінің физикалық қасиетінің әртүрлі болатындығының айғағы.

Бұл тәжірибеден кейін электр өрісінің қозғалыстағы зарядқа да әсер жасайтындығын көрсеткен абзал. Ол үшін осциллографтағы электрондық сәуленің зарядталған таяқшаның электр өрісі әсерінен ауытқитындығын бақылауға болады.

Электродинамиканың кейінгі тарауларында оқылатындығына қарамастан , таныстыру мақсатында, магнит өрісінің тыныштықтағы зарядқа әсер жасамайтындығын, ал қозғалыстағы зарядқа оның әсері болатындығын көрсеткен абзал. Сөйтіп, қозғалыстағы зарядқа электр өрісі де , магнит өрісі де әсер ететіндігі ал тыныштықтағы зарядқа тек электр өрісі ғана әсер жасайтындығы жөнінде қорытындылап қою керек.

Мұнан кейін оқушыларға қазіргі кезде физика электрлік құбылыстар мен магниттік құбылыстардың, электр өрісі мен магнит өрісінің арасында тығыз байланыс бар екендігін анықтап отыратындығы айтылады. Сондықтан да физикада бірыңғай электромагниттік өріс жөнінде айтылады, ал электр және магнит өрістері электромагнитік өрістің дербес жағдайлары болып табылады.