Исследование физических явлений в электрических цепях с применением интернет-технологий

Список сокращений
ГЛАВА 1
Интернет-технологии в производственной,
научной
и образовательной сферах деятельности
1.1. Распределенные измерительно-управляющие
системы
1.2. Примеры применения распределенных
измерительно-управляющих
1.3. Многопользовательские распределенные
измерительно-управляющие
ГЛАВА 2
Сетевой учебно-исследовательский
аппаратно-программный комплекс "Физика.
Электродинамика"
2.1. Схема организации лабораторных
исследований
2.2. Автоматизированный лабораторный макет
2.3. Инструментальное обеспечение
2.4. Клиентское программное обеспечение
2.4.1. Виртуальные приборы
2.4.2. Виртуальные лабораторные стенды
ГЛАВА 3
Сетевая лаборатория "Физика. Электродинамика"
3.1. Основные характеристики сетевой
лаборатории "Физика
3.2. Виртуальный рабочий стол администратора
3.3. Ресурсы рабочего стола преподавателя
3.4. Ресурсы рабочего стола студента
3.4.1. Рабочий стол студента. Структура
3.4.2. Рабочий стол студента. Интерфейс "Мои
лабораторные работы"
3.4.3. Рабочий стол студента. Уровень
выполнения лабораторных
3.4.4. Рабочий стол студента. Компьютерная
проверка знаний
3.4.5. Рабочий стол студента. Интерфейс
"Коммуникации"
3.5.Выполнение лабораторных исследований на
базе сетевой лаборатории
"Физика. Электродинамика"
ГЛАВА 4
Лабораторные работы, выполняемые на базе
СУИАПК
"Физика. Электродинамика"
Лабораторная работа 1. Изучение принципов
обработки данных
физического эксперимента
4.1.1. Цель лабораторной работы
4.1.2. Задачи лабораторной работы
4.1.3. Краткие теоретические сведения
4.1.3.1. Классификация погрешностей измерений
4.1.3.2. Некоторые элементарные представления
из теории случайных
4.1.3.3. Обработка результатов прямых измерений
4.1.3.4. Обработка результатов косвенных
измерений
4.1.3.5. Метод наименьших квадратов
4.1.4.Описание ВАС "Изучение принципов
обработки данных
физического эксперимента"
4.1.5.Задания на выполнение лабораторной
работы
4.1.5.1. Задания для проведения измерений в
ручном режиме
4.1.6.Порядок выполнения работы
4.1.6.1. Проведение измерений в ручном режиме
4.1.6.2. Обработка результатов ручных измерений
4.1.7. Контрольные вопросы
4.1.8. Требования к оформлению отчета
4.1.8.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении
измерений в ручном режиме
4.1.9. Список литературы и интернет-ресурсов
Лабораторная работа 2. Закон Ома. Однородный
участок цепи
4.2.1. Цель лабораторной работы
4.2.2. Задачи лабораторной работы
4.2.3. Краткие теоретические сведения.Закон Ома
для однородного участка цепи
4.2.4. Описание ВЛС "Закон Ома. Однородный
участок цепи"
4.2.5. Задания на выполнение лабораторной
работы
4.2.5.1. Задания для проведения измерений в
ручном режиме
4.2.5.2. Задания для проведения измерений в
автоматическом режиме
4.2.5.3. Математическое моделирование
4.2.6.Порядок выполнения работы
4.2.6.1. Проведение измерений в ручном режиме
4.2.6.2. Порядок обработки результатов ручных
измерений
4.2.6.3. Порядок проведения измерений в
автоматическом режиме
4.2.6.4. Порядок обработки результатов
автоматических измерений
4.2.7. Контрольные вопросы
4.2.8. Требования к оформлению отчета
4.2.8.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в ручном
режиме
4.2.8.2. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в
автоматическом режиме
4.2.8.3. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении исследований средствами
математического моделирования
4.2.9.Список литературы и интернет-ресурсов
Лабораторная работа 3. Обобщенный закон Ома.
Измерение мощности
и КПД источника тока в зависимости от величины
внешнего сопротивления
(сопротивления нагрузки)
4.3.1. Цель лабораторной работы
4.3.2. Задачи лабораторной работы
4.3.3. Краткие теоретические сведения
4.3.4. Описание ВЛС "Исследование мощности и
КПД источника тока"
4.3.5. Задания на выполнение лабораторной
работы
4.3.5.1. Задания для проведения измерений в
ручном режиме
4.3.5.2. Задания для проведения измерений в
автоматическом режиме
4.3.5.3. Математическое моделирование
4.3.6.Порядок выполнения работы
4.3.6.1. Проведение измерений в ручном режиме
4.3.6.2. Обработка результатов ручных измерений
4.3.6.3. Проведение измерений в автоматическом
режиме
4.3.6.4. Обработка результатов автоматических
измерений
4.3.7.Контрольные вопросы
4.3.8.Требования к оформлению отчета
4.3.8.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в ручном
режиме
4.3.8.2. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в
автоматическом режиме
4.3.8.3. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении исследований средствами
математического моделирования
4.3.9.Список литературы и интернет-ресурсов
Лабораторная работа 4. Переходные процессы.
Изучение процессов
в цепи с конденсатором
4.4.1. Цель лабораторной работы
4.4.2. Задачи лабораторной работы
4.4.3. Краткие теоретические сведения
4.4.3.1. Переходные процессы.
Квазистационарные токи
4.4.3.2. Переходные процессы. Разрядка
конденсатора
4.4.3.3. Переходные процессы. Заряд
конденсатора
4.4.4. Описание ВЛС "Переходные процессы в цепи
с конденсатором"
4.4.5. Задания на выполнение лабораторной
работы
4.4.5.1. Задания для проведения измерений в
автоматическом режиме
4.4.5.2. Математическое моделирование
4.4.6.Порядок выполнения работы
4.4.6.1. Проведение измерений в автоматическом
режиме
4.4.5.1. Обработка результатов автоматических
измерений
4.4.6. Контрольные вопросы
4.4.7. Требования к оформлению отчета
4.4.7.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в
автоматическом режиме
4.4.7.2. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении исследований средствами
математического моделирования
4.4.8.Список литературы и интернет-ресурсов
Лабораторная работа 5. Переходные процессы.
Изучение процессов
в RL-цепи с индуктивностью
4.5.1. Цель лабораторной работы
4.5.2. Задачи лабораторной работы
4.5.3. Краткие теоретические сведения
4.5.3.1. Переходные процессы.
Квазистационарные токи
4.5.3.2. Переходные процессы. Токи при
замыкании цепи
4.5.3.3. Переходные процессы. Размыкание цепи
4.5.4. Описание ВЛС "Переходные процессы в цепи
с индуктивностью"
4.5.5. Задания на выполнение лабораторной
работы
4.5.5.1. Задания для проведения измерений в
автоматическом режиме
4.5.5.2. Математическое моделирование
4.5.6. Порядок выполнения работы
4.5.6.1. Проведение измерений в автоматическом
режиме
4.5.6.2. Обработка результатов автоматических
измерений
4.5.7. Контрольные вопросы
4.5.8. Требования к оформлению отчета
4.5.8.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в
автоматическом режиме
4.5.8.2. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении исследований средствами
математического моделирования
4.5.9.Список литературы и интернет-ресурсов
Лабораторная работа 6. Полупроводниковые
приборы. Изучение диода
4.6.1. Цель лабораторной работы
4.6.2. Задачи лабораторной работы
4.6.3. Краткие теоретические сведения
4.6.3.1. Строение полупроводников. Зонная
теория
4.6.3.2. Собственная проводимость
4.6.3.3. Примесная проводимость
4.6.3.4. P-n-переход в полупроводниках
4.6.3.5. Вольт-амперная характеристика
p-n-перехода
4.6.3.6. Сопротивление диода
4.6.4. Описание ВЛС "Изучение
полупроводникового диода"
4.6.5. Задания на выполнение лабораторной
работы
4.6.5.1. Задания для проведения ручных
измерений
4.6.5.2. Математическое моделирование
4.6.5.3. Задания для проведения измерений в
автоматическом режиме
4.6.6.Порядок выполнения работы
4.6.6.1. Проведение измерений в ручном режиме
4.6.6.2. Обработка результатов ручных измерений
4.6.6.3. Проведение измерений в автоматическом
режиме
4.6.6.4. Обработка результатов автоматических
измерений
4.6.7. Контрольные вопросы
4.6.8. Требования к оформлению отчета
4.6.8.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в ручном
режиме
4.6.8.2. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в
автоматическом режиме
4.6.8.3. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении исследований средствами
математического моделирования
4.6.9.Список литературы и интернет-ресурсов
Лабораторная работа 7. Электрические
колебания. Свободные
затухающие колебания в RLC-контуре
4.7.1. Цель лабораторной работы
4.7.2. Задачи лабораторной работы
4.7.3. Краткие теоретические сведения
4.7.3.1. Колебательный контур.
Квазистационарные токи
4.7.3.2. Свободные колебания в LC-контуре
4.7.3.2. Свободные затухающие колебания в
RLC-контуре
4.7.4. Описание ВЛС "Изучение затухающих
электрических колебаний"
4.7.5. Задание на выполнение лабораторной
работы
4.7.5.1. Задания для проведения измерений в
ручном режиме
4.7.5.2. Задания для проведения измерений в
автоматическом режиме
4.7.5.3. Математическое моделирование
4.7.6.Порядок выполнения работы
4.7.6.1. Проведение измерений в ручном режиме
4.7.6.2. Обработка результатов ручных измерений
4.7.6.3. Проведение измерений в автоматическом
режиме
4.7.6.4. Обработка результатов автоматических
измерений
4.7.7. Контрольные вопросы
4.7.8. Требования к оформлению отчета
4.7.8.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в ручном
режиме
4.7.8.2. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в
автоматическом режиме
4.7.8.3. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении исследований средствами
математического моделирования
4.7.9.Список литературы и интернет-ресурсов
Лабораторная работа 8. Электрические
колебания. Последовательный
RLC-контур
4.8.1. Цель лабораторной работы
4.8.2. Задачи лабораторной работы
4.8.3. Краткие теоретические сведения
4.8.3.1. Метод векторных диаграмм
4.8.3.2. Вынужденные электрические колебания в
колебательном контуре
4.8.3.3. Определение добротности RLC-контура
4.8.4. Описание ВЛС "Изучение последовательного
RLC-контура"
4.8.5. Задания на выполнение лабораторной
работы
4.8.5.1. Задания для проведения измерений в
ручном режиме
4.8.5.2. Задания для проведения измерений в
автоматическом режиме
4.8.5.3. Математическое моделирование
4.8.6.Порядок выполнения работы
4.8.6.1. Проведение измерений в ручном режиме
4.8.6.2. Обработка результатов ручных измерений
4.8.6.3. Проведение измерений в автоматическом
режиме
4.8.6.4. Обработка результатов автоматических
измерений
4.8.7. Контрольные вопросы
4.8.8. Требования к оформлению отчета
4.8.8.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в ручном
режиме
4.8.8.2. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в
автоматическом режиме
4.8.8.3. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении исследований средствами
математического моделирования
4.8.9. Список литературы и интернет-ресурсов
Лабораторная работа 9. Переменный ток.
Определение реактивного
и полного сопротивлений цепи переменного тока
4.9.1. Цель лабораторной работы
4.9.2. Задачи лабораторной работы
4.9.3. Краткие теоретические сведения
4.9.3.1. Переменный ток. Квазистационарные токи
4.9.3.2. Активное сопротивление в цепи
переменного тока
4.9.3.3. Конденсатор в цепи переменного тока
4.9.3.4. Катушка индуктивности в цепи
переменного тока
4.9.3.5. Последовательное соединение резистора,
конденсатора и катушки индуктивности в цепи
переменного тока
4.9.3.6. Применение метода векторных диаграмм
4.9.3.7. Резонанс напряжений
4.9.4. Описание ВЛС "Определение сопротивлений
цепи переменного тока"
4.9.5. Задания на выполнение лабораторной
работы
4.9.5.1. Задания для проведения измерений в
ручном режиме
4.9.5.2. Задания для проведения измерений в
автоматическом режиме
4.9.5.3. Математическое моделирование
4.9.6.Порядок выполнения работы
4.9.6.1. Проведение измерений в ручном режиме
4.9.6.2. Обработка результатов ручных измерений
4.9.6.3. Проведение измерений в автоматическом
режиме
4.9.6.4. Обработка результатов автоматических
измерений
4.9.7. Контрольные вопросы
4.9.8. Требования к оформлению отчета
4.9.8.1. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в ручном
режиме
4.9.8.2. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении измерений в
автоматическом режиме
4.9.8.3. Содержание отчета по лабораторной
работе при проведении исследований средствами
математического моделирования
4.9.9.Список литературы и интернет-ресурсов
ГЛАВА 5
Программное и методическое обеспечение
для исследования физических явлений
в электрических цепях с применением методов
математического моделирования на ПЭВМ
5.1. Программное обеспечение для
математического моделирования
5.2. Виды анализа, применяемые при
математическом моделировании физических
явлений в электрических цепях
5.2.1. Анализ режима работы схемы по
постоянному току
5.2.2. Анализ режима по постоянному току при
вариации источника постоянного напряжения или
тока
5.2.3. Анализ режима работы схемы во временной
области
5.2.4. Анализ режима работы схемы в частотной
области
5.2.5. Параметрический анализ
5.3.Методики исследования физических явлений в
электрических цепях
при помощи методов математического
моделирования на ПЭВМ
5.3.1.Закон Ома. Обобщенная методика
исследования на ПЭВМ
зависимости тока от напряжения
5.3.1.1. Измерение зависимости силы тока от
разности потенциалов участка цепи
5.3.1.2. Измерение зависимости силы тока от
сопротивления участка цепи
5.3.2.Обобщенный Закон Ома. Методика
моделирования на ПЭВМ
измерения мощности и КПД источника тока
5.3.2.1. Измерение зависимости силы тока, полной
мощности, мощности, выделенной во внешней
цепи, КПД источника тока от сопротивления на
внешнем участке цепи при постоянном значении
внутреннего сопротивления
5.3.2.2. Измерение зависимости силы тока, полной
мощности, мощности, выделенной во внешней
цепи, КПД источника тока от сопротивления на
внешнем участке цепи при постоянном значении
ЭДС
5.3.2.3. Измерение зависимости силы тока, полной
мощности, полезной мощности от внешнего
сопротивления для различных значений ЭДС
5.3.2.4. Измерение зависимости КПД от внешнего
сопротивления
5.3.3.Переходные процессы. Методика
моделирования на ПЭВМ
переходных процессов в цепи с конденсатором
5.3.3.1. Измерение временной зависимости силы
тока при постоянном значении сопротивления
5.3.3.2. Измерение временной зависимости силы
тока при постоянной
емкости
5.3.4.Переходные процессы. Методика
моделирования на ПЭВМ
переходных процессов в цепи с индуктивностью
5.3.4.1. Измерение временной зависимости силы
тока при постоянном значении сопротивления
5.3.4.2. Измерение временной зависимости силы
тока при постоянной
5.3.5.Полупроводниковые приборы. Методика
исследования диода
средствами математического моделирования на
ПЭВМ
5.3.5.1. Измерение вольт-амперной
характеристики
5.3.6.Электрические колебания. Свободные
затухающие колебания
вйГ-контуре
5.3.6.1. Измерение зависимостей силы тока от
времени
при различных параметрах И.С-контура
5.3.7.Электрические колебания. Методика
моделирования на ПЭВМ
вынужденных электрических колебаний в
И.С-контуре
5.3.7.1.Измерение зависимостей амплитудных
значений тока,
напряжений на емкости, индуктивности и
сопротивлении
при различных параметрах И.С-контура
5.3.7.2. Измерение семейства резонансных кривых
амплитудных значений силы тока при параметрах
И.С-контура
5.3.7.3. Измерение семейства резонансных кривых
амплитудных значений напряжений на емкости,
индуктивности и сопротивлении
при различных параметрах И.С-контура
5.3.8.Переменный ток. Методика исследования
активного индуктивного
и емкостного сопротивления средствами
моделирования на ПЭВМ
5.3.8.1.Измерение амплитудных значений силы
тока, фазы
и полного сопротивления цепи переменного тока
5.3.8.2.Измерение частотных зависимостей фазы и
полного
сопротивления цепи переменного тока
Заключение
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Основные термины и определения
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Компьютерные измерительные технологии
Компьютерные измерительные технологии National
Instruments
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Примеры обработки экспериментальных данных
П3.1. Пример обработки результатов прямых
измерений
П3.2. Пример нахождения частных производных
П3.3. Пример обработки результатов косвенных
измерений
П3.4. Пример использования метода наименьших
квадратов
П3.5. Пример определения сопротивления участка
цепи на основании
экспериментальной вольт-амперной
характеристики
П3.6. Пример определения полной, полезной
мощности и мощности,
выделенной на внутреннем участке цепи
ПЗ.6.1. Полная мощность источника тока
ПЗ.6.2. Полезная мощность источника тока
ПЗ.6.3. Мощность, выделенная на внутреннем
участке цепи
П3.7. Пример определения внутреннего
сопротивления источника на основании
экспериментальной зависимости полезной
мощности
П3.8. Пример определения внутреннего
сопротивления источника на основании
экспериментальной зависимости КПД от
сопротивления
П3.9. Пример определения времени релаксации
для RC-цепи
П3.10. Пример определения времени релаксации
й.-цепи на основе
экспериментальной зависимости /(0
П3.11. Пример определения внутреннего
сопротивления диода
П3.12. Пример определения параметров
затухающих колебаний
П3.13. Пример определения добротности
последовательного /?tC-контура
по экспериментальной резонансной кривой Uco(m)
П3.14. Пример определения резонансной частоты
по экспериментальным АЧХ силы тока /(со) и
частной зависимости полного сопротивления цепи
Т ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Международная система единиц СИ
(ОТ SI.OP. Systeme International D'unites - система
интернациональная)
Библиографический список