Начала электроники. Программа для начинающих

Программа предназначена учащимся (и преподавателям) средних, а также средних специальных учебных заведений для изучения разделов курса физики "Электричество". Дополняет классическую схему обучения, состоящую из усвоения теоретического материала и выработки практических навыков экспериментирования в физической лаборатории.

Программа представляет собой электронный конструктор, позволяющий имитировать на экране монитора процессы сборки электрических схем, исследовать особенности их работы, проводить измерения электрических величин так, как это делается в реальном физическом эксперименте.

С помощью конструктора можно:

-изучать зависимость сопротивления проводников от удельного сопротивления его материала, длины и поперечного сечения;
-изучать законы постоянного тока - закон Ома для участка цепи и закон Ома для полной цепи;
-изучать законы последовательного и параллельного соединения проводников, конденсаторов и катушек;
-изучать принципы использования предохранителей в электронных схемах;
-изучать законы выделения тепловой энергии в электронагревательных и осветительных приборах, принципы согласования источников тока с нагрузкой;
-ознакомиться с принципами проведения измерений тока и напряжения в электронных схемах с помощью современных измерительных приборов (мультиметр, двухканальный осциллограф), наблюдать вид переменного тока на отдельных деталях, сдвиг фаз между током и напряжением в цепях переменного тока;
-изучать проявление емкостного и индуктивного сопротивлений в цепях переменного тока, их зависимость от частоты генератора переменного тока и номиналов деталей;
-изучать выделение мощности в цепях переменного тока;
исследовать явление резонанса в цепях с последовательным и параллельным колебательным контуром;
-определять параметры неизвестной детали;
-исследовать принципы построения электрических фильтров для цепей переменного тока.

Конструктор можно также использовать в рамках его возможностей и для других задач в самостоятельной творческой работе учащихся.

Одной из главных особенностей комплекса является максимально возможная имитация реального физического процесса. Для этой цели предусмотрено, например, следующее:

-изображения деталей конструктора и измерительных приборов приводятся не схематически, а в таком виде, как "на самом деле";
-при превышении номинальной мощности электрического тока, протекающего через сопротивление, последнее "сгорает" и приобретает вид почерневшей детали;
-лампочка и электронагревательный прибор при номинальной мощности начинают светиться и "перегорают", если мощность, рассеиваемая на них, превышает рабочее значение;
-при превышении рабочего напряжения на конденсаторе, последний также "выходит из строя";
при превышении номинального рабочего тока через предохранитель, он "перегорает";
-большинство операций и их результаты сопровождаются звуковыми эффектами.

Это делается для того, чтобы учащийся наглядно видел последствия своих ошибок, учился разбираться в причинах того или иного неудачного эксперимента и вырабатывал необходимые навыки предварительного анализа схемы.

Для пользования программой достаточно начальных навыков работы в системе Windows.

КРАТКАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ С ПРОГРАММОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ

Для нормальной работы программы необходимы:

Процессор Pentium (либо его аналог);
ОЗУ 8 Mb или более;
Монитор с разрешающей способностью не менее 800х600 и видеокарта, работающая в этом режиме с цветностью не менее 65 тыс. цветов;
Операционная система: Windows 95, Windows 98 или Windows NT;
Для поддержки звуковых эффектов необходима звуковая плата;
Манипулятор "мышь".

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕГО ОКНА И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ С КОМПЛЕКСОМ

При запуске программы, на экран монитора компьютера выводятся:

-монтажный стол с контактными площадками, на котором можно собирать и анализировать работу электрических схем (в центре экрана);
-панель деталей, содержащая набор электрических элементов (в правой части экрана);
- "мусорная корзина", куда выбрасываются перегоревшие и ненужные детали (она расположена в левом нижнем углу экрана);
- панель управления программой с кнопками для вызова вспомогательных инструментов (расположена в верхней части экрана);
-панель комментариев (в нижней части экрана).

ЦИФРОВОЙ МУЛЬТИМЕТР

ОБЩИЙ ВИД И НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МУЛЬТИМЕТРА

Общий вид мультиметра показан на рисунке:

Осциллограф предназначен для визуального наблюдения формы переменного напряжения. Он позволяет также определять количественные характеристики сигнала: частоту и амплитуду переменного напряжения, длительность импульса, сдвиг фаз между двумя периодическими сигналами (для этого осциллограф должен быть двухканальным).
Входное сопротивление осциллографа достаточно велико (около 10 МОм).

ОБЩИЙ ВИД И НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ОСЦИЛЛОГРАФА

Лицевая панель осциллографа содержит следующие части: