Виртуальные лаборатории: обзор интернет-ресурсов
Образовательные интерактивные работы позволяют учащимся проводить виртуальные эксперименты по физике, химии, биологии, экологии и другим предметам, как в трехмерном пространстве, так и в двухмерном.
В лабораторных работах по физике приобретаются навыки проведения экспериментов, понимания приборов.
Виртуальная лаборатория радиолюбителя на компьютере
Для разработки и налаживания различных схем и устройств радиолюбителю необходим некоторый минимум приборов. Часть из которых постепенно покупается в магазинах и на рынке, другие приходится делать самостоятельно. Поэтому, очень часто составляющие домашней радиолаборатории оказываются разнотипными как по внешнему оформлению, так и по питанию, по типам разъемов для соединения. Многие из приборов, особенно, приобретенные из числа списанных с оборонных предприятий оказываются очень громоздкими, тяжелыми и трудно ремонтируемыми.
В конечном итоге ваше «приборное хозяйство» постепенно выходит за пределы письменного стола и начинает «захватывать новые территории», вызывая всеобщее недовольство домочадцев. а так же. потреблять значительное количество денежных средств на приобретение новых и новых «крайне необходимых» приборов.
Кто-то скажет, — выход есть, необходимо установить на персональный компьютер одну из программ, позволяющих заниматься виртуальной разработкой. Но, согласитесь, к выходу виртуального усилителя динамики не подключишь. Конечно, все можно хорошо отработать на «персоналке», но как быть с ремонтом и налаживанием? Все равно нужны реальные приборы, хотя бы для заключительного этапа.
Автор предлагает читателям журнала познакомиться с одной из его разработок. — миниатюрной лабораторией радиолюбителя — конструктора. которая содержит необходимый универсальный минимум приборов и размещается в стандартном кейсе или чемоданчике для инструментов. К тому же. эту систему можно расширять дополняя новыми и новыми приборами.
Минимальная комплектация содержит универсальный источник питания, мультиметр, стрелочный измеритель, частотомер, цифровой генератор импульсов, низкочастотный функциональный генератор, высокочастотный генератор, измерители высокочастотного и низкочастотного напряжения, емкости, индуктивности, логический пробник.
В дальнейшем «чемоданчик» можно дополнить и другими приборами, которые могут получать питание от уже имеющегося источника и работать в комплексе с другими приборами (например, для определения АЧХ усилителя нужны одновременно генератор НЧ, частотомер. НЧ-милливольтметр).
Но начинается все. как всегда, с источника питания. Источник должен вырабатывать напряжения, необходимые для питания схемы и для питания всех приборов лаборатории. На рисунке 1 приводится схема такого источника для лаборатории начального уровня.
Источник выполнен на двух силовых трансформаторах Т1 и Т2 и представляет собой практически два независимых источника, один из которых работает на исследуемую схему (на трансформаторе Т1). а второй (на Т2) питает приборы лаборатории.
Источник на Т1 вырабатывает регулируемое двухполярное напряжение от 1 до 12V. Каждый полюс регулируется отдельным резистором (R3, R4). Максимальный ток — 300 mA. Источник предназначен для питания схем. не потребляющих большой мощности При желании (или необходимости) можно расширить регулировку напряжения в сторону увеличения (об этом позже). Источник выполнен по простой схеме, состоящей из силового трансформатора, моста и двух разнополярных параметрических стабилизаторов напряжения.
В качестве силового трансформатора Т1 взят китайский трансформатор ALG110V-220V 60/50HZ 12-0-12V 600mA. Если максимального выходного напряжения источника ±12V достаточно, то переделывать этот трансформатор ненужно. Вторичные обмотки трансформатора имеют общий провод (тонкий провод черного цвета), который соединен с «общим». Между двумя оранжевыми выводами Т1 включен выпрямительный мост на диодах КД209. Пульсации сглаживают конденсаторы С1 и С2, а индикатором включения источника служит светодиод НИ.
Затем следуют параметрические стабилизаторы с усилителями тока на разноструктурных транзистоpax. Выходные напряжения регулируются переменными резисторами R1 и R4, которые регулируют напряжения, снимаемые с параметрических стабилизаторов на стабилитронах VD5 и VD6.
Источник питания приборов выполнен на трансформаторе Т2. Он состоит из трех гальванически развязанных источников, — источника двуполярного напряжения ±10V (для питания приборов на операционных усилителях), маломощного источника 9V (для питания мультиметра) и более мощного источника напряжений 8 и 5V для питания частотомера и других приборов. Т2 — такой же как Т1, но переделанный.
Рис.2 (Плата источника +/- 0-12V)
Online Electric
Электроснабжение: знаем, умеем, владеем.
160000 Россия, г. Вологда
ул. Галкинская, 1, оф. 116
Телефон: +7 911 502 22 29
Email: online-electric@mail.ru
Morse Expert приложение от VE3NEA
- 22.05.2021 22.05.2021
Alex VE3NEA разработал мобильное приложение под OC Android позволяющее декодировать телеграфные сигналы в условиях шумов, QSB и помех.
Виртуальная лаборатория
Комплект из 4 программ по темам: «Идеальный газ. Уравнение состояния», «Теплота. Внутренняя энергия. Работа», «Тепловой двигатель», «Испарение. Конденсация. Реальный газ». Предусмотрено проведение компьютерных экспериментов и выполнение системы заданий.
2.Оптика (эффект Зеемана)
Исследование расщепления спектральных линий в магнитном поле, определение спектроскопическим методом величины удельного заряда электрона и измерение индукции магнитного поля.
3.Атомная и ядерная физика
Физика микромира в экспериментах и задачах. Пакет программ — своеобразный тренажер для развития физической интуиции, создания наглядных образов и представлений по изучаемым вопросам. На компьютере реализованы и такие эксперименты, постановка которых трудна или вообще невозможна в учебной лаборатории ( определение проникающей способности радиоактивных излучений, запуск реактора и многое другое ).
4.Атомная физика. Демонстрационные эксперименты
В помощь лектору: демонстрация установки для наблюдения эффекта Комптона, классический опыт по рассеянию электронов на атомах, спектральные линии атомарного водорода, принцип работы He-Ne лазера, движение частицы в прямоугольной потенциальной яме и другие.
5.Безопасная радиация
Образовательная программа для знакомства с типами излучений, естественными и искусственными источниками радиации, с безопасными дозами излучения. Содержит учебную игру «Найти и обезвредить!».
6.Конструктор атомов
Тренажер для изучения электронных конфигураций различных атомов. В качестве «строительного» материала можно использовать протоны, нейтроны, электроны, мюоны и античастицы. Есть возможность оценить энергию электрона в каждом из состояний.
7.Дискретность атомных состояний. Опыт Франка и Герца
Конспект лекции. Экспериментальное доказательство дискретности атомных состояний, метод задерживающего потенциала. Возможность самостоятельного экспериментирования. Лекции нобелевских лауреатов.
8.Корпускулярно-волновой дуализм
Конспекты лекций по темам: «фотоэффект», «эффект Комптона», «волновые свойства частиц». Изучение характерных свойств явления в ходе виртуального эксперимента. Несоответствие предсказаний классической физики экспериментальным результатам. Уравнение Эйнштейна. Возможность самостоятельного экспериментирования. Лекции нобелевских лауреатов.
9.Движение частиц в прямоугольной потенциальной яме
Конспект лекции. Решение уравнения Шредингера, описывающего движение частицы в прямоугольной потенциальной яме. Две компьютерные модели для иллюстрации характерных черт движения макро- и микрочастиц, исследования характеристик движения.
10.Квантовый гармонический осциллятор
Конспект лекции. изучение качественной стороны решения уравнения Шредингера для гармонического осциллятора, выяснение отличий получаемых результатов от выводов классической механики. (Изложение дополнено демонстрациями на компьютерных моделях.) характерных черт движения макро- и микрочастиц, исследования характеристик движения.
11.Рассеяние частиц. Эффект Рамзауэра
Конспект лекции. Решение уравнения Шредингера, описывающего одномерное движение частицы при наличии прямоугольного потенциального барьера. Описание опыта по рассеянию электронов на атомах инертных газов. Компьютерная модель для исследования характеристик движения.
12.Рассеяние частиц. Туннельный эффект
Изучение качественной стороны решения уравнения Шредингера для движения частиц при наличии потенциального барьера, выяснение отличий получаемых результатов от выводов классической механики. Примеры явлений. Традиционное изложение дополнено демонстрацией на компьютерной модели.
13.Атом водорода
Конспект лекции. Традиционное изложение темы, дополненное двумя демонстрациями на компьютерных моделях и доказательством актуальности изучения водородоподобных систем в настоящее время.
14.Многоэлектронные атомы. Заполнение электронных оболочек
Оценка энергии и размера атомов. Распределение электронов в атоме по возможным квантовым состояниям (с дополнением демонстрацией на компьютерной модели).
15.Механический и магнитный моменты атома
Коротко о магнитных свойствах атома, их проявлениях в физических эффектах и применении в физических исследованиях. 17.Устройство и работа лазера
Изучение принципов работы лазера с проведением виртуального эксперимента.
17.Механика. Эксперименты. Задачи
Комплект из 12 программ дает возможность школьникам наблюдать, как развивается во времени то или иное явление, задавать параметры и тут же проверять, к каким последствиям это приводит, а также учит отображать изучаемое явление в аналитической и графической формах.
