Анализ возможности применения в учебном процессе виртуальной лабораторной установки «Плоская электромагнитная волна» | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Онуфриенко Р. В., Белых Я. С., Коваль С. А. Анализ возможности применения в учебном процессе виртуальной лабораторной установки «Плоская электромагнитная волна» // Молодой ученый. — 2017. — №38. — С. 32-35. — URL https://moluch.ru/archive/172/45680/ (дата обращения: 18.11.2018).



Программные платформы имеют целью практическое освоение слушателями и курсантами научно-теоретических положений изучаемой дисциплины, овладение ими техникой экспериментальных исследований и анализа полученных результатов, привитие навыков работы с оборудованием, контрольно-измерительными приборами и вычислительной техникой.

Именно поэтому мы зачастую обращаемся к разработке виртуальной материальной базе, основанной на совместной работе с новыми технологиями, позволяющей заменить ту или иную совокупность аппаратуры.

Согласно приказа МО № 670 основными видами учебных занятий являются: лекции, семинары, лабораторные работы, практические занятия, групповые упражнения и занятия, тактические (тактико-специальные) занятия и учения, командно-штабные учения, военные (военно-специальные) игры, теоретические (научно-практические) конференции, контрольные работы (занятия), самостоятельная работа слушателей и курсантов, консультации, войсковая (флотская) стажировка и практика, выполнение курсовых работ (проектов, задач) и выполнение выпускной квалификационной работы.

Лабораторные работы имеют целью практическое освоение слушателями и курсантами научно-теоретических положений изучаемой дисциплины, овладение ими техникой экспериментальных исследований и анализа полученных результатов, привитие навыков работы с лабораторным оборудованием, контрольно-измерительными приборами и вычислительной техникой.

Целью работы является изучение процессов распространения плоской электромагнитной волны и её характеристик и привитие практических навыков у курсантов, изучающих дисциплину «Электродинамика и распространение радиоволн».

Для описания электромагнитного поля, необходимо характеризовать его в каждой точке пространства, в каждый момент времени, как по величине, так и по направлению. Наиболее наглядно электромагнитное поле проявляет себя посредством силового воздействия на заряженные частицы вещества и характеризуется силами, действующими на помещенные в поле заряды. Поскольку силы являются векторными величинами, описание электромагнитного поля и построения его математической модели необходимо производить с помощью векторных величин.

Для наглядности восприятия и анализа силовое поле изображают с помощью силовых линий напряженности электрического поля.

Вектор магнитной индукции «В» характеризует силовое воздействие магнитного поля на движущиеся электрические заряды.

При исследовании электромагнитных явлений в свободном пространстве распределение векторов напряженности электрического поля Е и магнитной индукции В, в любой точке пространства полностью характеризует электромагнитное поле.

При воздействии магнитного поля на движущийся заряд величина вектора В также зависит от свойств среды. Эта зависимость объясняется намагничиванием вещества, в результате которого на внешнее магнитное поле накладывается дополнительное поле вещества. При этом в зависимости от свойств вещества возможно, как ослабление первичного магнитного поля в диамагнитных средах, так и усиление в парамагнитных, особенно в ферро магнитных средах.

Внешний вид лицевой панели виртуальной лабораторной установки приведён на рис.3. В верхней её части расположен заголовок «Электронная имитация лабораторной работы» и кнопка останова STOP.

плоская волна

Рис. 1. Лицевая панель виртуальной лабораторной установки «плоская электромагнитная волна»

Диэлектрическая и магнитная проницаемость совместно с удельной проводимостью дают полную характеристику электрических свойств среды.

По завершению выполнения работы на виртуальной лабораторной установке получаем возможность отразить зависимость напряженности электрического, магнитного полей и плотности потока мощности от расстояния между передающей и приемной антеннами различных диапазонов.

ПЭЛМ 2

Рис. 2. Процесс визуального отображения плоской электромагнитной волны по измененным параметрам

Включение прибора осуществляется нажатием на двунаправленную стрелку в строке кнопок окна LabVIEW, расположенная правее заголовка кнопка STOP выключает виртуальную лабораторную установку.

Данная виртуальная лабораторная установка позволяет провести виртуальный эксперимент с полнотой и наглядностью, не достижимой даже в самой современной и оснащенной новейшим оборудованием лаборатории. Для достижения проведения виртуального эксперимента необходим ряд условий:

Прикладная электронно-вычислительная машина (PC — Personal Computer).

OC — Windows XP SP3, Windows 98, UNIX, Linux, Mac OS.

Исполнительный файл — Виртуальная лабораторная установка «Исследование процессов отражения и преломления плоской электромагнитной волны».

Электромагнитная волна Н-поляризации

Падающая на слой под углом q к его нормали электромагнитная волна Н-поляризации имеет только одну составляющую вектора напряженности магнитного поля http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image040.gif и две составляющих вектора напряженности электрического поля http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image042.gif. Лежащие в плоскости слоя проекции векторов описываются выражениями:

http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image044.gif(1)

Соответствующие проекции в отраженной волне записываются в виде

http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image046.gif(2)

где http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image048.gif –коэффициенты отражения основной и деполяризованой волн в случае Н-поляризации.

А для прошедшей через слой волны в области 2 имеем:

http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image050.gif(3)

где http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image052.gif коэффициенты прохождения основной и деполяризованной волн в случае Н-поляризации.

Вид уравнений, описывающих волновые поля в киральной среде, такой же, как и в случае Е-поляризации, а граничные условия с учетом выражений (1)-(4) представляются в следующем виде:

http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image054.gif

http://jre.cplire.ru/jre/jun01/4/text_files/image056.gif

Аналогичность работы макета и модели позволяет провести лабораторное занятие в следующем порядке: по результатам контроля готовности обучаемых к занятию, наиболее подготовленный расчет выполняет работу на макете, а остальные на ПЭВМ. Такой подход позволяет повысить мотивацию курсантов к обучению и обосновать достоверность изучаемого материала; а также решить задачу обеспечения занятия учебно-тренировочными средствами. Результаты проведения занятия с виртуальной лабораторной работой показывают, что количество курсантов, защитивших лабораторные отчеты в ходе занятия, повысилось на 15–20 процентов.

Литература:

  1. Джеффри Тревис LabVIEW для всех: пер. с анг. Клушин Н. А. — М.: ДМК Пресс; ПрибороКомплект, 2005.
  2. Евдокимов Ю. К., Линдваль В. Р., Щербаков Г. И. LabVIEW 8 для радиоинженера. От виртуальной модели до реального прибора + CD.
  3. Евдокимов Ю. К.: LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. — М.: ДМК Пресс, 2007.
  4. Онуфриенко Р. В. Электронная лабораторная работа «Исследование процессов распространения плоской электромагнитной волны» // Онуфриенко Р.В, Коваль С.А, Зосимук А.С, Анохин Д.А, Онопченко Р. В. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015660616, 05.09.2015, М.: ФИПС.
  5. Онуфриенко Р. В. Электронная лабораторная работа «Элементарные излучатели» // Онуфриенко Р.В, Коваль С.А, Зосимук А.С, Анохин Д.А, Онопченко Р. В. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015661944, 12.11.2015, М.: ФИПС.
Основные термины (генерируются автоматически): Виртуальная лабораторная установка, STOP, электромагнитное поле, плоская электромагнитная волна, магнитное поле, вычислительная техника, лицевая панель, виртуальный эксперимент, практическое освоение, силовое воздействие.


Похожие статьи

Внедрение в учебный процесс электронной виртуальной...

Виртуальная лабораторная установка, электромагнитное поле, STOP, лицевая панель, электрическое поле Е, внешний вид, виртуальный эксперимент, магнитное поле, плоская электромагнитная волна...

Применение возможностей виртуальных лабораторий в учебном...

Анализ возможности применения в учебном процессе виртуальной лабораторной установки «Плоская электромагнитная волна». Применение возможностей Python для автоматизации патентно-лицензионной работы.

Актуальность использования виртуальных лабораторных работ...

Виртуальные лабораторные работы обеспечивают максимальную наглядность, точность соответствия модели реального оборудования для проведения экспериментов. В данной статье рассматриваются важность создания виртуальных лабораторныхработ для дисциплины...

Электромагнитное излучение, его воздействие на человека

Обширные изучения о воздействии электромагнитного излучения на здоровье человека в мире начались еще в шестидесятых годах двадцатого века. Был собран значительный клинический материал о негативном влиянии магнитных и электромагнитных полей.

Метод компьютерного сканирования полей физических величин...

В учебном физическом эксперименте для изучения звуковых и электромагнитных полей реализован самый распространенный прием — сканирование исследуемого поля

1. Принцип освоения и использования учителем в демонстрационном эксперименте.

Великие опыты Майкла Фарадея | Статья в журнале...

Ключевые слова: Майкл Фарадей, эксперимент, электромагнитная индукция

Исследования Фарадея приобрели в наше время огромное практическое значение.

В 1862 г. Фарадей выдвинул гипотезу, что магнитное поле влияет на спектральные линии.

К вопросу о биологических эффектах электромагнитного...

Рубрика: Электроника, радиотехника и связь. Опубликовано в Техника.

В шкале электромагнитных волн, биологическая активность [36] и

Руководства ICNIRP по ограничению воздействия переменных электрических, магнитных и электромагнитных полей.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Внедрение в учебный процесс электронной виртуальной...

Виртуальная лабораторная установка, электромагнитное поле, STOP, лицевая панель, электрическое поле Е, внешний вид, виртуальный эксперимент, магнитное поле, плоская электромагнитная волна...

Применение возможностей виртуальных лабораторий в учебном...

Анализ возможности применения в учебном процессе виртуальной лабораторной установки «Плоская электромагнитная волна». Применение возможностей Python для автоматизации патентно-лицензионной работы.

Актуальность использования виртуальных лабораторных работ...

Виртуальные лабораторные работы обеспечивают максимальную наглядность, точность соответствия модели реального оборудования для проведения экспериментов. В данной статье рассматриваются важность создания виртуальных лабораторныхработ для дисциплины...

Электромагнитное излучение, его воздействие на человека

Обширные изучения о воздействии электромагнитного излучения на здоровье человека в мире начались еще в шестидесятых годах двадцатого века. Был собран значительный клинический материал о негативном влиянии магнитных и электромагнитных полей.

Метод компьютерного сканирования полей физических величин...

В учебном физическом эксперименте для изучения звуковых и электромагнитных полей реализован самый распространенный прием — сканирование исследуемого поля

1. Принцип освоения и использования учителем в демонстрационном эксперименте.

Великие опыты Майкла Фарадея | Статья в журнале...

Ключевые слова: Майкл Фарадей, эксперимент, электромагнитная индукция

Исследования Фарадея приобрели в наше время огромное практическое значение.

В 1862 г. Фарадей выдвинул гипотезу, что магнитное поле влияет на спектральные линии.

К вопросу о биологических эффектах электромагнитного...

Рубрика: Электроника, радиотехника и связь. Опубликовано в Техника.

В шкале электромагнитных волн, биологическая активность [36] и

Руководства ICNIRP по ограничению воздействия переменных электрических, магнитных и электромагнитных полей.

Задать вопрос