О преподавании физики в школе

[Munin]

fred1996 в сообщении #1255591 писал(а):

В задачках на цепи как-бы подразумевается, что внутри заряд нигде не накапливается.

Это может быть вашим отдельным американским или младшешкольным упрощением. В нормальных задачках на цепи - это всегда произносится явно: заряд или наносят определённым образом, или сбрасывают в начале, или как-то ещё это оговаривают.

В реальности начальный заряд может быть весьма ненулевым. Например, в ячейке Flash-памяти хранится себе и хранится заряд на изолированной обкладке конденсатора. Может год храниться - не утечёт.

fred1996 в сообщении #1255591 писал(а):

Простой пример. Вам задано последовательное соединение конденсаторов. По умолчанию подразумевается, что внутри полный заряд ноль.

А вот интересно, какую вы можете придумать содержательную задачу на последовательное соединение конденсаторов, которая бы зависела от заряда внутри? Эквивалентная ёмкость от него не зависит, например :-)

[Erleker]

Обычно говориться что-то вроде "изначально незаряженные конденсаторы подключили...".

Munin в сообщении #1255613 писал(а):

содержательную задачу на последовательное соединение конденсаторов, которая бы зависела от заряда внутри

Но ведь с "островами" из нескольких полно же.
Вы правы, конечно, что это оговариваться должно.

[fred1996]

Munin
Erleker
Сейчас посмотрел различные задачники.
Действительно, очень часто в них пишут что начальный заряд на конденсаторах нулевой, но очень часто не пишут. Потом бывает, что цепь уже подсоединена к батарее и уже есть начальное перераспределение зарядов. Надо найти, что получится, когда какой-то ключ в схеме сомкнули-разомкнули. Вот в этих задачах не пишут, что заряды на островках нулевые. Это подразумевается по умолчанию. Например простейшие задачи на наличие островков - соединение конденсаторов в виде мостика. Там их два. Если что, американских олимпиадников я готовлю в основном по задачам из российских (советских) олимпиад.
Я могу согласиться, что в предложенной мной задаче на звездное соединение конденсаторов надо было сказать, что первоначально конденсаторы были разряжены. Но если конденсаторы в какой-то задаче первоначально уже заряжены, никто про незаряженные островки не пишет. Хотя по идее, если речь идет о расчете напряжений или зарядов на конденсаторах, это важно. Это не влияет только на расчет эквивалентных емкостей.

Просто я настолько часто решал такие задачки, что фразы "начальные заряды на конденсаторах нулевые" дейтвительно пропускал мимо ушей, типа как "сопротивлением воздуха можно пренебречь". В задачах по физике всегда много условностей. Иногда полное их перечисление весьма утомительно. И некоторые условности зачастую опускаются. Пока кто-нибудь не обратит на это внимание.

А я вот кстати не знаю, как называются законы, по которым расчитываются цепи с конденсаторами. С сопротивлениями они называются законы Кирхгофа, первый из которых гласит, что полный ток в узлах ноль. Эквивалент такого же закона для конденсаторов - нулевой заряд на островках, пока какой-нибудь гад не зарядит его специально.

[fred1996]

Чтобы как-то подытожить этот вопрос с изначально накопленными зарядами скажу, что лет пять назад, когда я только начинал решать такие задачи со школьниками, мне и самому этот момент казался существенным. Но по мере того, как решались школьные задачи на цепи, и в них никогда не встречались подвохи с накопленными зарядами, я стал относится к этому моменту как к "сопротивлению воздуха". Хотя, признаю, что при четкой формулировке задачи это надо всегда специально оговаривать.

Я ведь сам проработал почти 10 лет в сфере, близкой к полупроводниковым приборам, а точнее к матрицам ПЗС. И что такое заряд, накопленный в ячейках поликремния знаю непонаслышке.

[Munin]

fred1996 в сообщении #1255648 писал(а):

Сейчас посмотрел различные задачники.

Спасибо! Приятно видеть добротный подход!

1. Я по-прежнему считаю, что правильно - указывать, что заряд нулевой.

2. Если в задачнике этого не оговаривается - то это минус задачнику (не всегда решающий). Кроме того, возможен промежуточный случай, когда оговорка делается в начале задачника или раздела.

3. В общем, понятно, откуда возникает такое "умолчание" - из лабораторной практики. Но даже при обычной пайке схемы с конденсаторами, заряды на них после монтажа могут быть ненулевые, и наоборот, требованием является заземление при пайке, в том числе рук монтажника (и что-то я слышал краем уха про проводящие перчатки). То есть, это явно указывается. И совсем уж неверно оказывается "умолчание про нулевые заряды" для микроскопических конденсаторов в интегральных схемах. Как я понимаю, там специально предусматриваются цепи начального сброса, если речь не идёт о плавающих затворах.

fred1996 в сообщении #1255648 писал(а):

И некоторые условности зачастую опускаются. Пока кто-нибудь не обратит на это внимание.

Есть отдельный тип олимпиадных задач, в которых нарушается та или иная привычная условность, но делается это незаметно. И надо угадать, какая. Например, если рассчитывать выстрел из ружья вертикально вверх, то сопротивлением воздуха пренебречь нельзя.

[Dmitriy40]

(Цепи сброса в микросхемах)

Munin в сообщении #1255746 писал(а):

И совсем уж неверно оказывается "умолчание про нулевые заряды" для микроскопических конденсаторов в интегральных схемах. Как я понимаю, там специально предусматриваются цепи начального сброса,

Это не совсем так, цепи сброса в 99% случаев нужны для установки многостабильных схем (с обратными связями) в некоторое фиксированное/известное состояние. Именно из-за наличия обратных связей, которые при подаче питания переведут схему в любое произвольное устойчивое состояние, а их обычно ой как много, да и процесс может затянуться. Плавающих же цепей в микросхемах почти не встречается, а те что должны быть таковыми по условиям работы - обычно всё равно подтягивают к какому-то потенциалу высокоомными резисторами. Т.е. изолированных обкладок конденсаторов, даже паразитных, в микросхемах почти не бывает (кроме памяти на конденсаторах, о которой уже упомянули). За исключением входов, но они всегда управляются снаружи или обязательно подтягиваются.
Вместо выделенных цепей сброса ещё применяют разные параметры подтягивающих резисторов или (паразитных) конденсаторов, чтобы упорядочить процессы при старте схемы и перевести схему в заранее известное состояние чисто из-за различия скоростей заряда конденсаторов в цепях, охваченных обратной связью.
PS. К остальному тексту, кроме назначения цепей сброса, дополнений не имею.

[fred1996]

Как много нового узнаешь в результате допущенных небрежностей. Кстати, не првый раз замечаю, как неправильное решение, или неправильная постановка задачи генрирует некоторую содержательность в дальнейшем. Если кто-то сформулировал задачу корректо, а кто-то прибежал и быстренько решил, все успокоились и разбежались.

Лично меня эта тема о накопленных зарядах натолкнула на идею следующнго сорта задач. Озвучу пока только идею.
Пусть у нас есть некая цепь с конденсаторами, а может быть и резисторами. Что будет, если одну из обкладок какого-нибудь конденсатора отсоединить в одном месте и подсоединить в другом? Понятно, что теперь уж точно может как минимум появиться один островок с ненулевым зарядом. Ну или взять и просто отсоединить конденсатор от цепи, а потом подсоединить наоборот. Тогда таких островка уже будет два. Например, можно проделать такой фокус с мостом из пяти конденсаторов. Вернее с его средним конденсатором-перемычкой.

[Munin]

Dmitriy40
Спасибо за подробный комментарий!

fred1996
Звучит неплохо. Можно смешать с идеей больших / бесконечных симметричных решёток.

[iliaborisov]

fred1996 в сообщении #1255233 писал(а):

Mikhail_K
Мне кажется в советское время вряд ли что путное можно было вынести из заочных школ.
Поскольку я сам посещал вполне очный кружок при Физфаке ЛГУ ФМШ, где с нами возились студенты и аспиранты подвижники. Я не представляю, как можно было бы заочно излагать то, что они нам рассказывали на занятиях.
Сейчас другое дело. Интернет и все такое. Может в этой части есть какой прогресс. Я просто не в курсе.

.

Дочку записал в заочную школу при мифи. Теоретический материал изучаем с ней так - просто читаю вслух материал из учебников по математике и физике, что они выслали, а задачи разумеется она сама решает
пока полет нормальный (она в 7 классе)

Вопрос - будет ли она сама читать эти учебники.

Сейчас будет решать вступительные задачи ЗФТШ - посмотрим как там обучают (задачи вступит заданияочень простые, надеюсь поступит)