Интерактивная лаборатория учителя по электромагнетизму

Лаборатория обеспечивает изучение зависимости индукции магнитного поля отсилы тока иплотности витков соленоида, изучения распределения магнитного поля плоской катушки иколец Гельмгольца, демонстрацию взаимодействия катушек стоком одинаковой ипротивоположной направленности. Кроме того, лаборатория обеспечивает расчетное моделирование конфигураций магнитного поля внутри реального соленоида конечной длины ивокруг плоской катушки.

Всостав лаборатории входит: соленоид сдвоенный, катушка плоская (2 шт.), провод специальный длиной 120 см, цифровой датчик магнитного поля, соединительный кабель, шкала намагнитной основе, резистор 1 Ом, нить (2 шт.), флеш-накопитель сПОдля проведения экспериментов ифлеш-накопитель сПОдля моделирования.

Соленоид сдвоенный устанавливается насобственную подставку. Ккаркасу плоской катушки прикреплен стержень диаметром 8 мм идлиной 150мм дляфиксации катушки вштативе. Цифровой датчик магнитного поля имеет чувствительный элемент смонтированный наконце щупа длиной 240мм иориентированный таким образом, чтобы регистрироваласьсоставляющая индукции магнитного поля, направленная вдоль оси щупа. Датчик имеет 2 диапазона иобеспечивает измерения впределах от-40 мТл до+ 40мТл иот-5мТл до+ 5мТл соответственно. Погрешность измерений датчика— 5%. Время отклика— 0,1 сек. Размер корпуса 70х40х25 мм. Датчик имеет разъем USB(BF) дляподключения ккомпьютеру спомощью соединительного кабеля. Корпус датчика имеет отверстие свмонтированной гайкой длявкручивания стержня (изакрепления вштативе) ислой магнитной резины наодной изсторон длякрепления датчика наметаллической поверхности. Дляконтроля положения датчика магнитного поля используется шкала, которая выполнена намагнитной основе. Резистор включается вцепь питания катушек дляконтроля тока вцепи.

Основные технические характеристики элементов набора:

-Диаметр катушки сдвоенной — 51 мм

-Длина секции катушки сдвоенной — 230 мм

-Число витков секции катушки сдвоенной — 230/115

-Диаметр плоской катушки (средний) — 140 мм

-Число витков плоской катушки - 175

Программное обеспечение дляпроведения экспериментов содержит 4 сценария дляпроведения демонстрационных экспериментов поизучению зависимости магнитного поля отсилы тока ирегистрации накомпьютере зависимостей магнитного поля откоординаты.

Программное обеспечение позволяет работать синтерактивной доской иинтерактивной панелью (управлять кнопками интерфейса, увеличивать зоны внутри окна, перетаскивать числовые значения изокна вокноит.п. )

Интерфейс программного обеспечения можетпозволять обучать основным этапам проведения экспериментального исследования, атакже позволять проводить сучениками совместные исследования.

Каждый изсценариев включает всебя оптимальные настройки используемых датчиков дляпроведения эксперимента идляпоследующей обработки собранных данных.

Сценарии позволяют выполнить все этапы научного исследования явления: демонстрировать качественные закономерности наблюдаемого процесса, проистекающего вгазе (больше – меньше, растет-убывает-не зависит), проводить количественные исследования сизмерением величин, формированием таблицы наблюдений, построение графика исопоставления полученных экспериментальных данных сграфиками различных функций, проводить обработку данных методом линеаризации.

Окна сценария припроведении эксперимента содержат:

-график сигнала, поступающего от одного или нескольких датчиков,

-окна обработки полученных данных (вкладки для формирования таблиц, построения графиков на основе сформированных таблиц и изображения, поясняющих суть явления).

Окно обработки данных предусматривает:

-Одну или несколько таблиц для обработки данных, полученных от датчиков, занесение экспериментальных данных в таблицу может осуществляться методом drag-n-drop, при этом программное обеспечение может позволять заносить в таблицу как отдельные точки, так и весь выделенный интервал

-наличие заполненных столбцов с исходными данными, характеризующими детали поставляемых установок,

-заполнение столбцов данными, перетаскиваемыми из окна регистрации

-таблица может содержать различные типы ячеек (экспериментальные данные константы вычисляемые значения, на основании данных из других ячеек линеаризующие ячейки)

-наличие возможности вносить в ячейки определенных столбцов таблицы данные с клавиатуры,

-проведение автоматически заложенных в сценарии арифметических и алгебраических операций с данными столбцов,

-нанесение на график точек, связанных с определенной строкой таблицы

-стирать строки таблицы

-увеличивать изображение чисел и букв в ячейках таблицы

-возможность экспорта таблицы во внешний файл и рассылки ее по локальной сети для дальнейшей обработки

Вокне сГрафиком сценарии позволяют:

-наносить точки на один график или несколько графиков при оптимальном выборе масштаба,

-аппроксимировать получаемые зависимости графиками аналитических функций из имеющегося набора (10 функций)

-подбирать график выбранного типа функций методом наименьших квадратов, который максимально близко подходит к экспериментальным точкам, насколько это возможно

-совмещать график подобранной функции с экспериментальной зависимостью на одной координатной сетке

-выводить уравнение подобранной функции на экран

Программное обеспечение позволяет вывести вотдельное окно изображение свидеокамеры, подключенной кперсональному компьютеру, длядетального рассмотрения наинтерактивной доске, интерактивной панели илиэкране ПК отдельных элементов используемых припроведении эксперимента.

Программное обеспечение длямоделирования конфигурации магнитного поля, создаваемого электрическим током обеспечивает расчет ипредставление наэкране картины магнитного поля, возникающего вокруг катушки стоком. Программа имеет два экрана представления данных – экран векторного представления поля иэкран графиков. Экран векторного представления поля включает всебя изображение катушки, пространство длявывода векторов индукции магнитного поля, атакже слайдеры длязадания параметров катушки ислайдеры длязадания положения осей построения графиков. Приэтом обеспечено задание длины катушки иее радиуса, плотности витков намотки исилы тока. Вектор индукции магнитного поля представляется отрезком, начинающимся вточке установки маркера. Длина инаправление отрезка характеризуют величину иориентацию вектора индукции. Приэтом наэкране показаны координаты маркера ивеличины проекций индукции магнитного поля вточке установки маркера. Наэкране графиков выводятся зависимости продольной (вдоль оси катушки) ирадиальной (вдоль направления радиуса катушки) проекций вектора индукции магнитного поля навыбранные координатные оси. Наполе графика работает маркер, позволяющий считывать сграфика значение индукции магнитного поля икоординату рассматриваемой точки. Программаформирует таблицу результатов расчета магнитного поля, которая может быть вставлена вэлектронную таблицу длядальнейшей работы сданными. Результаты расчета позволяют находить силу взаимодействия между соосно расположенными плоскими катушками припроизвольном расстоянии между ними.

Программное обеспечение работает подуправлением операционных систем семейства Windows.

Характеристики