Антон КОЛЕСНИКОВ, Кирилл МУРАТОВ
(ученики 11-го класса),
школа № 4, г. Наро-Фоминск, Московская обл.
Руководитель С.Я.КОВАЛЁВА
Исследование особенностей прохождения электрического тока в различных средах
Демонстрационные эксперименты. 10–11-й классы
Рождение идеи
На уроках в 10-м классе мы видели очень эффектные эксперименты по токам в средах, а сложные теории нам объясняли с помощью простых средств: гальванический элемент на 4,5 В, медная пружинка от рыболовных снастей, амперметры, вольтметры, кусочки проводов, маленькие лампы накаливания на подставках из полосок, вырезанных из алюминиевых банок, растворы медного купороса и поваренной соли, алюминиевые ложки и вилки как полупроводники, сломанная пьезозажигалка с открытыми контактами, дающая прекрасную искру в воздухе и пробивающая тонкую бумагу и т.п. У всех школьников вызвали неподдельный интерес уроки этой темы, т.к. всё было очень наглядно. Мы заметили, что многие эксперименты идут по-разному, хотя условия на всех партах были вроде одинаковыми. Например, во время фронтального эксперимента по электролизу в растворе поваренной соли, на который отводилось 10 мин, по-разному образовывался осадок, по-разному выделялся газ, сам осадок был разного цвета; во время пропускания тока через алюминиевые предметы были разными значения токов. Возникли вопросы, на которые учебник не давал ответы. Нам захотелось повторить опыты и разобраться в деталях. Для этого пришлось подобрать и создать простое в эксплуатации оборудование, собрать несложные установки, самим сделать низковольтные безопасные, но мощные источники питания.
Результаты оказались удивительными, и мы с удовольствием представляли свои опыты на уроках как демонстрационные.
Предварительная работа с оборудованием
Для изучения токов в различных средах необходимо иметь источник, способный давать постоянный ток в течение достаточно длительного времени. Для этого мы сделали две установки – выпрямители по самым простым схемам, – использовав старые трансформаторы.
Установка 1. Выпрямитель с мостом на четырёх диодах Д237А и конденсатором марки К50-6 (25 В, 1000 мкФ) давал на выходе напряжение постоянного тока 14 В, а светодиод позволял его регистрировать. Лампа накаливания включалась последовательно в цепь нагрузки и позволяла регистрировать наличие в ней тока. По её накалу можно было судить судить о силе тока в этой цепи.
Установка 1: слева – блок-схема выпрямителя,
справа – общий вид
Установка 2. Для получения водорода и электрической дуги нужна была более мощная установка. Мы использовали трансформатор ТН36-127/220-50 и четыре диода Д231А. При силе постоянного тока 1 А и напряжении 25 В в литровую пластиковую бутылку необходимое количество водорода набиралось за 3–4 мин.
Установка 2: слева – блок-схема выпрямителя,
справа – общий вид
Рецензия
С помощью представленных в работе установок можно сконструировать в общей сложности около тридцати различных демонстраций и провести целые серии исследований по нескольким темам курса физики в разделе «Электрический ток в различных средах» («Ток в жидкостях», «Ток в твёрдых телах», «Ток в газах», «Ток в полупроводниках»). Несмотря на то, что установки просты, с их помощью учащимся под методическим руководством учителя удалось поставить в домашних условиях (и затем повторить в классе) эксперименты, раскрывающие основные особенности изучаемых физических явлений с необычных точек зрения, вскрывающие интересные и познавательные закономерности, показать возможность практического применения полученных теоретических знаний.
На исследование было потрачено несколько месяцев. Основной результат работы – серии занимательных опытов по сложным темам и понимание того, что на уроках физики на простом оборудовании, созданном своими руками, даже при изучении сложных тем курса можно всё представить максимально наглядно и доступно для усвоения. Многие представленные исследования являются дополнением к знаниям, полученным на уроках, и позволяют глубже проникнуть в суть физических явлений.
Изобретатели успешно демонстрировали свои исследования на уроках и на семинарах учителей физики (и директоров).
Руководитель С.Я.КОВАЛЁВА,
к.п.н., лауреат Премии Президента 2006 г.
Светлана Яковлевна Ковалёва –
выпускница МГПИ им. В.И.Ленина 1981 г., учитель
физики и астрономии высшей квалификационной
категории, Соросовский учитель, лауреат Премии
Президента 2006 г., педагогический стаж 25 лет. Всю
жизнь работала в общеобразовательных школах г.
Наро-Фоминска. Очень любит физический
эксперимент, и её ученики с удовольствием ставят
опыты на уроках и дома. В 2003 г. Светлана Яковлевна
успешно защитила кандидатскую диссертацию и
теперь много времени отдаёт работе в газете
«Физика» – она формирует её школьную компоненту.
Муж – бывший военный, выйдя в отставку, занялся
предпринимательством. Сын Сергей заканчивает
МГТУ им. Н.Э.Баумана, второй сын Дмитрий пошёл по
стопам брата – сейчас учится на 2-м курсе МГТУ.