Конструктор «Начала Электроники»
Обучающие программы — вещь весьма полезная и для школьников, и для преподавателей. Тем более приятно, что многие «обучалки» распространяются бесплатно. Заходишь на сайт типа download.ru, ищешь раздел «обучающие программы» — и оказывается, что там десятки учебных программ на все случаи жизни, причем каждую разработчики расхваливают на все лады. На деле все оказывается не так просто. Приходится потратить массу времени, прежде чем найдешь действительное что-то полезное. Большинство программ просто не работают, другие работают, но не так, как хотелось бы, а третьи настолько убоги, что даже бесплатно не представляют интереса. И все же иногда попадаются программы, за которые разработчикам хочется сказать спасибо. Одной из таких программ является «Начала Электроники», которую можно скачать с нашего диска.
Программа представляет собой конструктор, с помощью которого можно собирать простейшие схемы, и будет полезна старшим школьникам как на уроке, так и дома.
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; рис. 1); панель деталей, содержащая набор электрических элементов (в правой части экрана); мусорная корзина, куда выбрасываются перегоревшие и ненужные детали (расположена в левом нижнем углу экрана); панель комментариев (в нижней части экрана); панель управления программой с кнопками для вызова вспомогательных инструментов.
Основной элемент интерфейса — это монтажный стол (рис. 2). Он представляет собой набор из 49 (7×7) контактных площадок, к которым «припаиваются» электрические детали для сборки различных электрических схем. Каждая деталь может располагаться лишь между двумя ближайшими контактными площадками — или вертикально, или горизонтально. К деталям, в точки их соединения с контактными площадками, можно подключать щупы измерительных приборов. Выбор деталей из набора конструктора и «пайка» их на рабочем столе производится с помощью манипулятора «мышь». Это осуществляется стандартным для Windows-приложений способом: необходимо поместить указатель мыши на нужную деталь (указатель принимает вид пинцета), затем нажать левую кнопку мыши и, удерживая ее в нажатом состоянии, переместить деталь в нужное место монтажного стола. После освобождения левой кнопки мыши деталь будет установлена в указанном месте. Ненужные и испорченные детали можно удалить со стола в мусорную корзину тем же способом.
Можно удалять детали со стола и другим методом. Необходимо щелкнуть на детали правой кнопкой мыши — появится окно с надписью «Выбросить деталь». После подтверждения (щелчка на кнопке) деталь будет удалена в корзину.
Детали, выброшенные за пределы монтажного стола, но не в корзину, накапливаются в нижней части монтажного стола.
На столе не могут быть одновременно расположены источники переменного и постоянного тока.
С помощью конструктора можно:
- изучать зависимость сопротивления проводников от удельного сопротивления 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 — рис. 3); 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 в рамках его возможностей можно также использовать и для решения 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 реальном виде;
- при превышении номинальной мощности электрического тока, протекающего через сопротивление, последнее сгорает, приобретая 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 тот перегорает;
- большинство операций и их результаты сопровождаются звуковыми эффектами.
Все это делается для того, чтобы учащийся мог наглядно видеть последствия своих ошибок, учился разбираться в причинах того или иного неудачного эксперимента и вырабатывал необходимые навыки предварительного анализа схемы.
Для нормальной работы программы необходимы:
- процессор Pentium (либо его аналог);
- ОЗУ 8 Mбайт 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;
- звуковая плата для поддержки звуковых эффектов;
- манипулятор «мышь».
КомпьютерПресс 6'2002
