ЭКСПЕРИМЕНТТІК ДӘЛЕЛДЕМЕЛЕР АРҚЫЛЫ ЭЛЕКТР ҚҰБЫЛЫСТАРЫН ТҮСІНДІРУДІҢ ТИІМДІЛІГІ

Аңдатпа. Бұл мақалада электр құбылыстарын түсіндіру барысында эксперименттік дәлелдемелердің маңыздылығы мен тиімділігі қарастырылады. Зерттеу барысында тәжірибелік әдістер арқылы оқушылардың теориялық білімдерін нақты тәжірибемен ұштастыру жолдары талданады. Эксперименттік тапсырмалар мен демонстрациялық тәжірибелерді қолдану оқушылардың пәнге деген қызығушылығын арттырып, физикалық ұғымдарды терең түсінуге мүмкіндік беретіні көрсетіледі. Сонымен қатар, тәжірибелер арқылы алынған нәтижелерді талдау және салыстыру оқыту сапасын арттырудағы тиімді әдіс ретінде ұсынылады.

Түйін сөздер: электр құбылыстары, эксперимент, тәжірибелік дәлелдеме, оқыту әдістемесі, тиімділік.

Қазіргі таңда физиканы оқытуда оқушылардың тек теориялық біліммен шектелмей, оны тәжірибеде қолдана алу қабілетін дамыту маңызды талаптардың бірі болып отыр. Электр құбылыстары – күрделі әрі көзге көрінбейтін үдерістер болғандықтан, оларды түсіндіруде эксперименттік дәлелдемелер шешуші рөл атқарады. Тәжірибе арқылы оқушылар электр өрісінің қасиеттерін, токтың әсерін және өткізгіштердің ерекшеліктерін нақты бақылап, табиғи заңдылықтарды өз бетімен түсінуге мүмкіндік алады [1]. Сондықтан электр тақырыптарын оқытуда эксперименттік әдісті жүйелі және мақсатты қолдану – оқушылардың танымдық белсенділігін арттырудың, сыни ойлау мен зерттеушілік қабілеттерін дамытудың тиімді жолы болып табылады. Осы себепті электр құбылыстарын оқыту үдерісінде эксперименттік дәлелдемелерге сүйену – оқушылардың теориялық білімін тәжірибемен бекітудің тиімді жолы [2]. Енді электр құбылыстарын түсіндіруде қолдануға болатын эксперименттерге тоқталайық. Мысалы, кез келген денелердің – қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың – электрлендірілген денелерге тартылатынын тәжірибе жүзінде дәлелдеуге болады.

Бірінші тәжірибеде (1-сурет) эбонит таяқшаны жүн немесе мехпен үйкеп электрлейміз де, оны өткір ұшына орнатылған ағаш таяқшаға жақындатамыз. Нәтижесінде ағаш таяқша эбонитке тартылып, оның соңынан бұрыла бастайды. Бұл құбылыс қатты денелердің электрлендірілген денеге тартылуын көрсетеді [3].

Сурет 1. Денелердің электрлендірілген денелерге тартылуы

Екінші тәжірибеде (1-сурет б) пластмасса ыдыстың қабырғасына бекітілген жіңішке шүмек арқылы су ағынын жібереміз. Электрлендірілген эбонит таяқшаны осы су ағынына жақындатқанда, су тамшылары мен ағынның таяқшаға қарай ауытқитынын байқаймыз. Бұл сұйық денелердің де электрлендірілген денелерге тартылатынын дәлелдейді [3].

Үшінші тәжірибеде (1-сурет с) шыны ыдыстың түбіне мыс жаңқаларын салып, үстіне азот қышқылын құямыз. Реакция нәтижесінде ыдыстан қоңыр түсті азот диоксиді (NO₂) газы бөлініп шығады. Егер осы газ ағынына электрлендірілген таяқшаны жақындатсақ, газ ағыны да таяқшаға тартылатынын байқаймыз [3].

Осы тәжірибелердің барлығы қатты, сұйық және газ тәрізді денелердің электрлендірілген денелерге тартылатынын айқын дәлелдейді. Мұндай эксперименттер арқылы оқушылар электр өрісінің табиғатын, зарядтардың өзара әсерін және электростатикалық күштердің бар екендігін көзбен көріп түсіне алады.

Электр құбылыстарын зерттеу барысында тек денелердің тартылуын ғана емес, сонымен бірге олардың электрлену деңгейін анықтауға мүмкіндік беретін құралдарды да көрсету маңызды. Мұндай құралдардың бірі – электроскоп.

Электроскоп – дененің электрленгенін анықтауға арналған ең қарапайым құрылғы. Тәжірибе жасау үшін мөлдір диэлектрлік (оқшаулағыш) ыдыстың ішіне металл стержень орналастырылады. Оның жоғарғы ұшында кішкентай металл шарик, ал төменгі ұшында жұқа металл жапырақшалар (лепестки) бекітіледі. Егер электрлендірілген денені осы шарикке жақындатсақ, зарядтың әсерінен жапырақшалар бір-бірінен алыстай бастайды. Бұл — дененің электрленгенін дәлелдейтін айқын белгі. Электрлену күшейген сайын жапырақшалардың арақашықтығы артады, ал заряд азайғанда қайтадан жақындайды [3].

Осылайша, бұл тәжірибе электрленуді анықтайтын құрал – электроскопты (2-сурет) жасауға болатынын және оның өте әлсіз электрленуді де сезе алатынын көрсетеді. Мұндай тәжірибелер оқушылардың электростатикалық құбылыстарды түсінуін тереңдетіп, олардың ғылыми-зерттеу қызығушылығын арттырады [4].

Сурет 2. Өте әлсіз электрленуді сезетін электроскоп

Электрлендіру құбылысын зерттегенде заттардың электр өткізгіштігі бойынша екі негізгі топқа бөлінетінін көрсету маңызды: электр тоғын өткізетін заттар және тоқты өткізбейтін заттар.

Келесі тәжірибеде (3-сурет) эбонит таяқшаны электрлейміз де, оны тағы бір эбонит таяқшаның бір ұшына тигіземіз; екінші ұшында жеңіл қозғалатын заттар тұрғанымен, олардың эбонит таяқшаға тартылуы байқалмайды. Бұл эбониттің (сонымен қатар әйнек пен пластмассалардың) электр зарядын басқа денелерге өткізбеушілігін — яғни олар изолятор немесе диэлектрик екендігін дәлелдейді.

Сурет 3. Эбонит таяқшанымен тәжірибе

Екінші тәжірибеде (3-сурет) металдан жасалған стерженьнің бір ұшына эбонит таяқшаны бекітеміз. Қарапайым жағдайда металл стерженьге жақындатылған жеңіл денелер тартылмай тұрады, алайда екінші ұшын наэлектрленген эбонит таяқшамен жанасқанда жеңіл денелер стерженьдің ұшына қарай тартыла бастайды. Бұл өткізгіштік арқылы зарядтың металға өткенін және металдардың электр тогын өткізетін — яғни өткізгіштер екенін көрсетеді [3].

Осылайша жасалған қарапайым тәжірибелер көмегімен заттарды өткізгіштер мен изоляторларға бөлуге болатыны, сондай-ақ электр зарядтарының өткізгіштер бойымен қалай таралатыны көрнекі түрде дәлелденеді [1].

Қорытындылай келе, электр құбылыстарын түсіндіруде эксперименттік дәлелдемелерге сүйену — физиканы оқытудың ең тиімді әдістерінің бірі болып табылады. Тәжірибелер арқылы оқушылар электрлену құбылысының табиғатын, электр зарядының бар екенін нақты бақылау мүмкіндігіне ие болады. Осындай көрнекі тәжірибелер білім алушылардың ғылыми ойлау қабілетін дамытады, физикалық заңдылықтарды өмірмен байланыстыра түсінуге жағдай жасайды және зерттеу дағдыларын қалыптастырады.

Эксперименттік әдіс – теорияны практикамен ұштастырудың ең сенімді жолы. Сондықтан да орта мектепте электр және магнетизм тарауын оқыту кезінде демонстрациялық тәжірибелер мен зертханалық жұмыстарды кеңінен қолдану оқушылардың пәнге деген қызығушылығын арттырып, білім сапасын едәуір жақсартады.