12.2. Радіоелектроніка у кабінеті фізики I засобах навчання

Кабінет фізики сучасної загальноосвітньої школи досить насичений радіоелектронною апаратурою та обладнанням. Його можна поділити на такі основні групи: навчальні моделі для вивчення питань радіоелектроніки; навчальні моделі, в яких радіоелектроніка виконує допоміжнi функції; вимірювальні прилади i різноманітні електронні приставки до них; електронні блоки або повністю побудовані з радіоелектронних пристроїв.

Навчальні моделі для вивчення питань радіоелектроніки найчастіше складаються з наборів окремих елементів на панелях: діодів, транзисторів, світло- та фотодіодів, терморезисторів тощо. До цих наборів можуть бути включені резистори, конденсатори, котушки індуктивності, елементи комутації тощо. Останнім часом намітилася тенденія складати набори не з окремих елемент.в, а з об'єднаних у радіоконструктори радіоелектронних каскадів, виготовлених у вигляді модулів з можливютю зміни ixнix параметрів, режимів роботи i навіть призначення. Приклади побудови таких модульних конструкторів наведено нижче (див. п. 12.4).

Навчальні моделі та набори-коиструктори використовують разом iз відповідними вимірювальними приладами i джерелами живлення. В демонстраційному фізичному експерименті також застосовують досить складні навчальні моделі, наприклад під час вивчення поширення електромагнітних хвиль у відкритому просторі, хвилеводах, світловодах, пе­редачі інформації в оптичних системах.

Радіоелектронні пристрої використовуються також у навчальних моделях, призначених для вивчеиня механічних, теплових та інших явищ. У цих випадках вони виконують функції датчиків, реєстраторів, інших засобів перетворення i фіксації інформації. Наприклад, під час вивчення різних видів механічного руху в демонстраційному та лабораторному експериментах треба вимірювати з достатньою точністю досить короткі проміжки часу. Для цього можна застосувати електронні мікросекундоміри промислового або саморобного виготовлення. В останньому випадку це може бути відповідна мікросекундомірна приставка до демонстраційного гальванометра. Фахівцями розроблено модульну систему електронних вимірювальних приставок для кабінету фiзики до демонстраційного гальванометра [16].

Для виконання лабораторних робіт з механіки можна піти й іншим шляхом: побудувати досить потужний електронний генератор із фіксованими періодами коливань та icкpoвим розрядом. Між його розрядниками прокладається рухома смужка міліметрового паперу завширшки 1...2 см, що може рухатися під дєю сили тяжіння в напрямку вантажу масою скажімо 100 г., який можна закріпити на кінці паперової смужки за допомогою затискача. Смужка пропускається між обтискними валика­ми, за допомогою яких завдяки регульованні силі обтиску можна змінювати прискорєпня в межах від 0 до 9,8 м/с2. Позначки часу наносяться на смужку міліметрового паперу іцскровими розрядами генератора, які пробивають маленькі отвори в папері. Такий прилад має дуже широкі дидактичні можливості.

У кабінеті фізики для демонстраційних i лабораторних експериментів поряд із іншими використовують різноманітні радіовимірювальні прила­ди. Серед них, перш за все, генератори низьких частот (бажано до 200 кГц), оспилографи, електронні вольтметри, мультиметри. Останнім часом спостерігається тенденція переходу до приладів з цифровим способом уста­новления та відліку частоти i напруги сигналу, а також результатів вимірювання. Промисловість випускає комбіновані прилади для радіоаматорів, які можна з успіхом застосовувати в школах. Наприклад, виготовляються осцилографи-мультиметри з цифровою індикацією, комбіновані радіовимірювальні прилади. В єдиній конструкції вони поєднують джерело живлення з регульованим виходом (іноді два), генератори гармонічного та прямокутного сигналів із зміною їхньої частоти й амплітуди, а також осцилограф. Такі комбіновані радіоаматорські прилади досить зручні при організації лабораторних робіт для факультативів i фізичного практикуму.

Іноді, особливо в демонстраційному експерименті, досить зручно перетворювати телевізор на демонстраційний осцилограф, а осцилограф — на характеріограф, за допомогою якого демонструють вольт-амперні та амплітудно-частотні характеристики пристроїв. Останнім часом намітилася тенденція використання комп'ютерів у поєднанш з різними датчиками для автоматизації вимірювання i здобуття на екрані дисплея функціональних залежностей для деяких фізичних процесів, а також закономірностей, які спостерігають учні під час демонстраційних експериментів та лабора­торних досліджень. Відповідні переобладнання, приставки, перетворювачі, описані в радіоаматорській i методичній літературі, можуть бути виготовлені під час позакласної роботи.

У кабінеті фiзики застосовують різноманітні джерела живлення постійного струму. Бшьшість з них — це випрямлячі, які залежно від призначення забезпечують на виході ступеневе або плавне регулювання напру­ги, фільтрований чи нефільтрований, стабілізований або нестабілізований струми. Основними є джерела демонстраційні, якими користується лише вчитель, джерела лабораторні — найпростіші й захищені від перевантажень i короткого замикання та джерела практикуму. Найзручніші джерела для практикуму мають по два автономних стабілзованих випрямлячі з плавним регулюванням напруги на виході й автоматичним захистом від перевантажень.

Радіоелектронні блоки i каскади входять до складу всіх технічних заco6iв навчання, крім діа-, кодо-, графопроекторів та епідіакопів. Це, перш за все, різноманітні підсилювачі й генератори в програвачах, магнітофонах, кінопроекторах. У кабінеті фізики використовуються також окремі підсилювачі потужності на 5 Вт., іноді вони поєднані з генераторами низькoi частоти в єдину конструкцію.

Kpiм того, в кабінетi фізики застосовують шкільний радіовузол із трансляціййним підсилювачем потужності та всехвильовим радіоприймачем, телевізори i комп'ютери. Шкільні радіовузли використовують переважно двох типів: тi, що випускалися спеціально для шкіл Запорізьким радіозаводом (РУШ-15 та РУШ-45); сільські трансляційні радіовузли, побудовані на основі радіоприймача типу «Ишим». Що ж стосується телеaізopiв i комп'ютерів, то вони можуть бути найрізноманітніших типів та марок. Це утруднює застосування в навчальному процесі централізовано розроблених відеозаписів i програмних продуктів.