2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему
 
 Препод. школьникам разд электричество, электромагнетизм
Сообщение27.01.2017, 23:19 


15/04/10
816
г.Москва
Я не физик по образованию, но достаточно много преподавал другие дисциплины - математику информатику школьникам, механику и сопромат студентам.
Школьникам учитывая ограниченность математического аппарата надо объяснять только качественно и с помощью простых уравнений которые они в состоянии понять.
В физике часто сталкиваемся с устройствами, назначение которых одно, но физические принципы разные.
Примеры из электротехники :
1)вольтметр-амперметр - во всех школьных учебниках. Но фактически сейчас используются мультиметры - сочетающие свойства вольтметра амперметра, измерителя сопротивлений
2)электрические лампы - лампы накаливания (з-н Ома, Джоуля-Ленца) Энергосберегающие
лампы ( термоэлектродная эмиссия). светодиоды (физика полупроводников)
3)конденсаторы- гальванические элементы. Назначение одно -накопить и отдать заряд
(не говорю уже о т.н. "молекулярном конденсаторе" разрабатывался в НПО Квант (ВНИИТ) в отд. Иванова)
Вообще рисуя источник тока в виде 2 палочек мы забываем о физической сущности процессов переноса в электролите, ионах в растворе и пр.
4)электродвигатели -назначение одно преобр-е эл энергии в механическую а какие разные - синхронные, асинхронные, постоянного-переменного тока. Даже аппроксимации их характеристик разные
вообще понятие "двигатель " нуждается в уточнении - это и электродвигатели и ДВС создающие момент
и реактивные и даже ядерные
Как объяснять такие характерные понятия как неравномерность вращения электродвигателя под нагрузкой ? когда хорошо если знают прямолинейное равноускоренное движение (аналогия угловое ускорение-спиральная пружина)
С переменным током в школе тоже тяжеловато - придется отказаться от понятия производной и комплексов токов-напряжений как в ТОЭ. С другой стороны в электродвигателе "постоянного тока" постоянный ток - это выпрямленный переменный и работает на з-не эл-магн индукции
Больное понятие -триггер. Потому что на них - флеш- память . триггер достаточно сложное устройство одни понятия плавающий затвор и эффект туннелирования чего стоят ? не подступишься даже в 9 кл
---------------------------------------------------------------------
это я к чему? А к тому, что обсуждение какого-то устройства работающего на физическом принципе какого-то раздела физики неизменно вызовет реакцию и примеры родственных устройств, но работающих на совсем других принципах. т.е. любознательному школьнику удовлетворить запросы можно имея сразу представления о разных областях. Раньше я сам был наивного мнения, что весь раздел электричества можно свести к решению задач простейших электрических цепей (активных и реактивных) как делают в курсах ТОЭ. Но теперь вижу что даже электрические цепи с самого начала надо рассматривать с нелинейными элементами - диодами, триодами (полупроводники), хотя бы потому что почти вся электроника использует полупроводники
---------------------------------------------

 Профиль  
                  
 
 Re: препод. школьникам разд электричество, электромагнетизм
Сообщение27.01.2017, 23:30 
Аватара пользователя


08/08/14
951
Москва
Хоровиц, Хилл. Искусство схематехники.
Все без большой математики.

 Профиль  
                  
 
 Re: препод. школьникам разд электричество, электромагнетизм
Сообщение28.01.2017, 00:26 


15/04/10
816
г.Москва
А как правильно объяснить увеличение выделяемой мощности при "плохом контакте" ?
Вон целая дискуссия здесь
https://otvet.mail.ru/question/94919077

 Профиль  
                  
 
 Re: Препод. школьникам разд электричество, электромагнетизм
Сообщение28.01.2017, 10:51 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


01/03/06
12811
Москва
eugrita в сообщении #1187877 писал(а):
А как правильно объяснить увеличение выделяемой мощности при "плохом контакте" ?

"Плохой контакт"=большое сопротивление", или "плохой контакт" понимается как-то иначе?

 Профиль  
                  
 
 Re: Препод. школьникам разд электричество, электромагнетизм
Сообщение29.01.2017, 13:41 


15/04/10
816
г.Москва
если Плохой контакт понимать как большое сопротивление
то на примере цепи с эдс Е сопротивлением нагрузки $R_n$ и сопротивлением контактов (и всех подводящих проводов) $R_k$
мы знаем (известный факт) что мах мощность выделится при $R_n=R_k$
$N=\frac{E \cdot R_k}{(R_n+R_k)^2}$
но в случае $R_k >R_n$ зависимость мощности от сопротивления контакта $N(R_k)$ убывает и такая модель -сильное увеличение контактного сопротивления не объясняет увеличение выделяемой на контакте мощности.
Если же считать плохой контакт перемежающимся т.е имеющим разное активное сопротивление в разные моменты времени то видимо из=за этого могут возникать всплески переходных процессов по токам
И такая модель возможно может объяснить увеличение тепловыделения

 Профиль  
                  
 
 Re: Препод. школьникам разд электричество, электромагнетизм
Сообщение29.01.2017, 17:02 


01/12/11
980
Плохой контакт - это контакт с теплоотводом меньшим, чем выделяет проходящий ток. "Плохие" контакты удачно используются в лампах накаливания и плавких предохранителях.

 Профиль  
                  
 
 Re: Препод. школьникам разд электричество, электромагнетизм
Сообщение31.01.2017, 10:39 


15/04/10
816
г.Москва
спасибо я уже сам немного разобрался
1)ф-ла выше написана с ошибкой должно быть
$N=\frac{E^2 \cdot R_k}{(R_n+R_k)^2}$
по ней выходит что при $R_k \ge R_n$
плохой контакт подсаживает ток и в результате уменьшается мощность как на активной нагрузке так и на контакте, хотя в долях тепловыделение на контакте больше и нагрев на контакте велик особенно из-за его малых размеров.
2)есть и модели контактов и понятие переходное контактное сопротивление
и эмпирические формулы его расчета в зависимости от силы прижатия.
И оценки площади контактной поверхности из обл сопромата с учетом упругих или пластических деформаций

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 7 ] 

Модераторы: Модераторы, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group