Методические указания

Данные методические указания предназначены в помощь студентам для выполнения лабораторных работ по разделу физики «Электростатика. Постоянный ток», сочетающих виртуальный, реализованный программными средствами, и натурный, выполняемый на приборных макетах, эксперимент.

Компьютерная часть лабораторной работы выполняется в среде программирования LabVIEW в компьютерном классе кафедры физики, с помощью приборов и инструментов, имитирующих реальные. На этом этапе студенты должны уяснить цель выполняемой работы, узнать, какими приборами им предстоит воспользоваться, познакомиться с физическими величинами, которые необходимо измерить. При выполнении работы в LabVIEW они ориентируются на задания, которые им предстоит выполнить на лабораторном макете в лаборатории электричества, и получение в реальных экспериментах допустимых для используемого оборудования значений. Такая подготовка способствует более быстрому и осознанному выполнению лабораторной работы в учебной лаборатории на реальном макете. В настоящем издании дано подробное описание, как выполнять виртуальную лабораторную работу, а именно:

1) определен порядок действий

2) к каждой работе представлена функциональная панель,

появляющаяся на экране при запуске программы;

3) указывается, какие элементы (тумблеры, кнопки и т.д.)

функциональной панели нужно использовать.

Чтобы вспомнить основные понятия, законы и формулировки и для восполнения пробелов школьного физического обучения, особенно для студентов, не прошедших вступительные испытания или ЕГЭ по физике, рекомендуется работа с обучающе-контролирующей программой, разработанной средствами среды программирования DELPHI. Содержательная часть ее опирается на школьную программу. Программа снабжена не только статическими, но и динамическими изображениями, и имеет разделы, указанные ниже. Раздел выбирается двойным нажатием левой кнопки мыши на нужной строке.

Закон Кулона. Напряженность электростатического поля.

Работа в электростатическом поле. Потенциал.

Электроемкость. Соединение конденсаторов.

Температурная зависимость сопротивления металлов.

Постоянный ток. Закон Ома.

Электродвижущая сила. Закон Джоуля-Ленца.

После изучения представленной в каждом разделе информации, следует ответить на контрольные вопросы. Получив удовлетворительную оценку за ответы на контрольные вопросы, студенты переходят в лабораторию электричества и приступают к выполнению работы на приборном макете.

Лабораторная работа № 1

Измерение сопротивлений реохордным

мостиком Уитстона

Цель работы – ознакомиться с принципом действия мостика Уитстона и правилами пользования им.

Порядок работы

1. Выполнение работы начинается в лаборатории электричества кафедры физики. Изучите методические указания к данной работе. Вам нужно уяснить цель и методику выполнения работы. Достигнув этого, нужно визуально ознакомиться с экспериментальным макетом в лаборатории электричества. После этого переходите к следующему этапу, выполняемому в компьютерном классе кафедры физики.

2. В компьютерном классе в компьютере, предназначенном для студенческой работы, откройте папку с работами в виртуальной среде LabVIEW. Она находится по адресу: С:\ Мои документы\ Лабораторные работы в среде LabVIEW \ Работа № 1. Нужно выбрать папку «Лабораторные работы в среде LabVIEW», а из этой папки взять лабораторную работу № 1. Ознакомьтесь с кратким описанием изучаемого устройства в разделе «Описание экспериментального макета» данного учебно-методического указания.

3. Возможно, какие-то сведения по теории вам покажутся не совсем ясными. Тогда можно ознакомиться с вызвавшим затруднения теоретическим материалом с помощью обучающе-контролирующей программы, содержащей несколько разделов. Программа, написаная в среде «Delphi», имеется на электронных носителях. Выберите из содержания раздел «Постоянный ток. Законы Ома». Выбор производится двойным нажатием левой кнопки мыши на нужной строке. Изучите теоретический материал и ответьте на контрольные вопросы. После получения удовлетворительной оценки, приступите к выполнению работы № 1 в среде LabVIEW.

4. Изучите пункты «Порядок проведения эксперимента в среде LabVIEW» и «Описание функциональной панели». Функциональная панель внешне достаточно точно воспроизводит лицевую панель макета этой же работы в лаборатории электричества. Нажатие кнопок производится левой кнопкой мыши. При этом виртуальные приборы показывают значения измеряемых величин. Теперь можно переходить к части «Проведение измерений и обработка результатов». Выполните ее точно по описанию, которое одинаково для виртуальной и натурной лабораторной работы.

5. После выполнения виртуальной лабораторной работы найдите ответы на вопросы допускного контроля. Эти вопросы аналогичны тем, на которые вы будете отвечать преподавателю при защите лабораторной работы. Если это выполнено, то можно вернуться в лабораторию электричества кафедры физики.

6. Следующим шагом является выполнение лабораторной работы № 1 в лаборатории электричества на реальной установке. Т.к. цель работы, порядок действий и обработка результатов аналогичны виртуальной работе, то на выполнение этой работы на реальном макете следует потратить небольшое количество времени , обратившись к методическим указаниям, изданным в помощь студентам для проведения приборного эксперимента. Т.е. теоретический материал вам понятен и нужно выполнить практическую часть по учебно-методическому пособию, прилагающемуся к реальному макету. Получите и обработайте результаты, рассчитайте погрешности. Далее оформите отчет по работе в тетради по общим правилам для лабораторных работ, и представьте его преподавателю для защиты.

7. Описание экспериментального макета представлено в пособии «Практикум по физике. Электричество и магнетизм. Электромагнитные колебания и волны»/ Н. Н. Безрядин, В. Ф. Антюшин, А. С. Дронов и др. С. 38-41.