Чуев Анатолий Степанович

Рассмотрены наглядные примеры использования принципа суперпозиции при изложении вузовского учебного курса физики по разделу электромагнетизма. С привлечением этого принципа разработаны и поясняются новые модели, объясняющие механизм преломления электрических и магнитных векторов на границе двух сред. Согласно этим моделям, главными причинами преломления векторов оказываются связанные заряды (в электричестве) и молекулярные токи (в магнетизме), образующиеся на плоской границе двух различных сред при подходе векторных линий того или иного поля не по нормали к этой границе. Предлагаемые модели, использующие принцип суперпозиции, позволяют по-новому объяснять поведение электрических и магнитных векторов на границе двух сред. При этом в объяснении преломления линий электрических и магнитных векторов нет необходимости опираться на закон тангенсов, поскольку этот закон противоречит другому известному эмпирическому закону – закону синусов, которому подчиняется механизм преломления оптических лучей.

Интерес к познанию начинается с удивления. Удивление в нашем сознании возникает как реакция на парадокс в наблюдаемой действительности. Парадокс – это неожиданное формально-логическое противоречие, возникающее в сознании при встрече с фактом, противоречащим накопленному до этого момента объему знаний. Поэтому для возникновения или создания ощущения парадокса у воспринимающего лица в первую очередь должен быть определенный и хорошо усвоенный объем знаний. Применительно к процессу обучения должен быть определенный объем знаний, соответствующих программе учебного курса по тому или иному предмету. Удивительное, как известно, надолго или навсегда запечатлевается в человеческой памяти, поэтому рассмотрение физических парадоксов становится теми памятными узелками, которые призваны способствовать лучшему усвоению студентами вузовского курса физики. В работе обосновывается целесообразность и важность рассмотрения физических парадоксов в преподавании вузовского курса физики. Это способствует повышению у студентов интереса к данному предмету и лучшему запоминанию изучаемого материала. Приводятся конкретные примеры физических парадоксов, используемых автором в своей преподавательской деятельности. Приводимые примеры в основном из области электромагнетизма. Данные примеры могут использоваться в учебном процессе и другими преподавателями.

Волновые уравнения обычно представляют собой дифференциальные соотношения между полевыми электромагнитными величинами. Однако существует возможность описания электромагнитных волн с использованием электромагнитных величин поляризованность и намагниченность, в том числе и для вакуума. Использование этих физических величин перспективно созданием модельного представления электромагнитной волны. Для наглядности  в описании волновых и других закономерных соотношений в сфере электромагнетизма  использована авторская система физических величин и закономерностей. 

В статье предлагается система физических величин и закономерностей, на основе которой возможно системное преподавание различных разделов физики. Автор излагает  размерностные основы построения многоуровневой (многослойной) системы физических величин, описывает принцип обнаружения и визуализации в системе закономерных взаимосвязей, приводит варианты изображений такой системы для трех физических разделов: раздел механики, раздел тепловых и излучательных величин, раздел электромагнитных величин и закономерностей.Наиболее ценным в системе является то, что пользователи системой, зная особенности ее многоуровневого строения и формальные правила обнаружения  закономерных взаимосвязей, могут легко находить связи, выражающие природные закономерности. При этом отпадает необходимость в бездумном зазубривании множества физических формул и становится  бессмысленным «умение выводить» из  одних формул – другие, что зачастую оказывается наиболее сложным и трудным в освоении физики студентами технических вузов.