Препод. школьникам разд электричество, электромагнетизм

[eugrita]

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
---------------------------------------------

[levtsn]

Хоровиц, Хилл. Искусство схематехники.
Все без большой математики.

[eugrita]

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

[Brukvalub]

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?

[eugrita]

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

[Skeptic]

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

[eugrita]

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