РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРЕПОДАВАНИЮ ОСНОВ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОРАДИОТЕХНИКИ

  Главная        Учебники - Радиотехника        Радиоконструирование (Н. Н.Путятин)

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

 

 

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРЕПОДАВАНИЮ ОСНОВ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОРАДИОТЕХНИКИ

Непременными условиями успешной работы кружка являются творческая атмосфера, реальная возможность выполнения поставленной задачи, ее привлекательность, индивидуальная работа с каждым кружковцем.

Творчество расширяет политехнический кругозор детей, развивает познавательную активность, техническое мышление, формирует постоянный интерес к научно-техническому прогрессу, помогает в развитии способностей и выборе профессии. Как правило, творческая активность выражается у кружковцев стремлением сконструировать, изготовить своими руками какую-либо радиоаппаратуру. Однако даже копирование образцов простой радиоаппаратуры требует определенного минимума элементарных теоретических знаний, навыков и умения в практической работе.

Работу в кружке рекомендуется вести, применяя систему творческих заданий. Правильный подбор заданий, направленных на активизацию технической мысли ребят, имеет важное практическое значение. Такими заданиями могут быть: самостоятельный выбор принципиальной схемы аппаратуры или ее конструкции, составление списка (спецификации) необходимых для изготовления конструкции материалов и деталей, рациональное изменение процесса изготовления конструкции, ее налаживание по приборам на заданные технические параметры, отыскание ошибок в схемах, конструирование внешнего оформления (корпуса устройства) и многие другие вопросы по обработке материалов, монтажу, схемам и т.

Особое внимание нужно уделить работе кружка по заданиям школ, Домов и Дворцов пионеров ЖЭКов и других общественных организаций, применяя для выполнения заданий метод коллективного творчества с защитой проектов авторами.

Творчеством для члена кружка следует считать такую его деятельность, которая, кроме субъективной или объективной новизны, характеризующей созданную конструкцию, имеет признаки оригинальности и самостоятельности, обусловленные занятиями в кружке. Под признаками оригинальности и самостоятельности следует понимать то конструкторско-технологическое содержание, которое вложил кружковец в радиотехническое устройство по собственному замыслу, как результат организованной и направленной работы руководителя кружка. Руководитель кружка должен уметь создавать такие обстоятельства в работе, в результате которых у ребят появляется потребность в активных творческих действиях, связанных с преодолением трудностей, возникающих во время работы по конструированию и изготовлению радиотехнических устройств.

Задача руководителя кружка — научить ребят мыслить творчески. Путь развития творческого мышления кружковцев от простейших детекторных приемников до сложных конструкций, разрабатываемых по заданиям школ и предприятий,— путь реальный и осуществимый.

Основное назначение теоретических сведений — это усвоение учащимися принципа действия и устройства радиотехнической конструкции, ее простейшего расчета и конструирования. Теоретические сведения руководитель кружка сообщает в форме беседы при популярном изложении в минимальном объеме, необходимом для вдумчивой работы по постройке простых радиолюбительских конструкций. Беседы желательно сопровождать опытами, показом учебно-наглядных пособий, приборов, макетов, кинофильмов и т. д. На теоретический материал отводится 30-35% времени всего занятия.

Для школьников шестого класса нужно излагать обоснования и формулировки физических законов и правил в более популярной форме, стараться, чтобы ребята правильно поняли их сущность и могли практически применить. Более полные теоретические сведения о законах и правилах они в дальнейшем получат в школах, техникумах, институтах. Работа в кружке облегчит школьникам усвоение этих законов и правил.

Для того чтобы работа руководителя кружка была наиболее плодотворной, а занятия были полезны и интересны, он должен твердо знать не только, что он хочет сообщить, но и как он б>дет излагать материал и какие учебно-наглядные пособия применит. Поэтому на подготовку к занятиям приходится затрачивать дополнительное время. Это совершенно необходимо, и этот труд щедро вознаграждается хорошим восприятием учебного материала кружковцами, повышением их интереса к изучаемой теме.

Наглядность преподавания изучаемой темы достигается применением на занятиях установок, состоящих из ряда приборов для демонстрации каких-либо процессов; пособий, основанных на использовании аналогий; пространственных макетов; препарированных деталей; действующих развернутых схем; иллюминированных схем; технических средств обучения, таких, как телевизор, магнитофон, кинопроектор, эпидиаскоп, фильмоскоп; схем, чертежей, таблиц, фотографий и т. д., подобранных в соответствии с изучаемой темой так, чтобы был обеспечен наибольший эффект ее восприятия кружковцами.

При объяснении раздела «Принцип радиосвязи» можно показать работающий приемник или телевизор и пояснить, что где-то работает передатчик и т. д., а можно показать в действии радиоуправляемую модель автомашины.

При изучении радиотехнических материалов, деталей, отдельных блоков и целых конструкций аппаратуры перед кружковцами надо раскрыть сущность процессов, происходящих в этих материалах и конструкциях при работе, сформировать определенные знания, необходимые для правильного и осмысленного обращения с деталями, материалами, конструкциями на практике.

Важную роль играет показ опытов, так как он позволяет в доступной форме объяснить кружковцам принцип действия или происходящие процессы, особенно, если эти опыты сопровождаются демонстрацией кинофильмов. Правильно поставленный опыт вместе с квалифицированным пояснением дает возможность детям более глубоко видеть и понимать изучаемые физические явления, процессы и закономерности.

Демонстрация опытов приучит кружковцев к сосредоточенному проведению наблюдений, к экспериментированию, к обобщению выводов. Для этого демонстрационный опыт должен быть тесно связан с теоретическими положениями, пояснять их, отвечать на конкретный вопрос, подчеркивать ту или иную мысль.

М. В. Ломоносов говорил: «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением». (Ломоносов М. В., Избранные философские произведения, стр. 43.). Опыт должен занимать внимание кружковцев только на необходимое и достаточное для показа время, должен быть обязательно удачным, хорошо видным, выразительным, убедительным и эффектным. При подготовке опыта рекомендуется уделять внимание расположению деталей приборов и установок во время демонстрации. Увеличение наглядности опыта достигается дополнительным освещением демонстрационного стола.

Особой популярностью у ребят всех возрастов пользуется кино. В распоряжении руководителя кружка могут быть десятки учебных и научно-популярных кинофильмов, диафильмов и диапозитивов. Кино позволяет воспроизвести динамику любого самого сложного процесса и таким образом получить значительный методический эффект с одновременной экономией учебного времени. На словах трудно рассказать о том, что можно показать в учебном фрагменте кинофильма. Например: изменение магнитного поля катушки и электрического поля конденсатора колебательного контура, поток зарядов при работе радиолампы, полупроводникового прибора и т. д.

На занятиях может быть использована магнитофонная запись, демонстрирующая звуковой эффект нормально и ненормально работающего приемника, усилителя и т. д. Звукозапись может, сопровождаться демонстрацией принципиальных схем, графиков, конструкций и т. д.

Желательно использовать на занятиях учебные телевизионные передачи, которые готовятся очень тщательно и производят большое впечатление.

Сообщение теоретических сведений кружковцам начинаю! с рассказа о применении радиотехники и электроники в различных отраслях народного хозяйства: диспетчерская связь на транспорте, видеофоны — в цехах заводов и фабрик, электрокардиографы и электроэнцефалографы — в медицине, измерители влажности зерна и температуры ~~ в сельском хозяйстве, искусственные спутники Земли и межпланетные станции - в науке, приемники, магнитофоны и телевизоры — в быту и многое другое. Для более полной иллюстрации рассказа желательно применение наглядных пособий — таблиц, фотографий, диафильмов и т. д.

Основы электротехники начинают изучать с сообщения исторических сведений об открытиях, сделанных в нашей стране с начала зарождения учения о электричестве. Кружковцам сообщают, что Михаил Васильевич Ломоносов (1711 — 1765 fr.) положил начало изучению в нашей стране электрических явлений.

Василий Владимирович Петров (1761 —1834 гг.) первый в мире открыл явление электрической дуги и предсказал возможность ее применения для электрического освещения и сварки металлов, обосновал много закономерностей в электрических явлениях, заложил основы практической электротехники. Академика В. В. Петрова называют первым русским электротехником.

Эмилий Христианович Ленц (1804—1865 гг.), русский академик, открывший два важных закона электротехники: «правило Ленца», которое устанавливает связь между электрическими и магнитными явлениями, и закон теплового действия тока, определяющий зависимость между количеством тепла, выделяемого в проводнике, и величиной тока, проходящего в нем.

Александр Григорьевич Столетов (1839—1896 гг.), профессор Московского университета, открыл явление фотоэффекта и впервые установил зависимость между намагничиванием ферромагнитного вещества и намагничивающей силой.

Павел Николаевич Яблочков (1847—1894 гг.) изобрел осветительный прибор — «свечу Яблочкова», применил переменный ток для ее питания и изобрел трансформатор.

Александр Николаевич Лодыгин (1847—1923 гг.) предложил оригинальную лампу накаливания и сделал много открытий в различных областях электротехники.

Иван Филиппович Усагин (1855—1919 гг.) сконструировал в 1882 г. первый мощный трансформатор, будучи лаборантом Московского университета. Этим способствовал широкому распространению переменного тока и передаче электрической энергии на большие расстояния.
Для кружковцев 8-х—9-х классов занятия начинают с повторения программного материала учебника .физики для 7-го класса. Те темы программы, которые хотят углубить, излагают по материалам учебника для 10-го класса. Особенно полезно остановить внимание старших ребят на явлениях электромагнетизма, электромагнитной, индукции, самоиндукции, физических процессах при заряде и разряде конденсатора, основных понятиях и законах переменного тока.

Для кружковцев 6-х—7-х классов знакомство с основами электротехники начинают с изложения сведений об обнаружении электрического заряда, сопровождая рассказ опытами по электризации тел. Для объяснения этих явлений кружковцев знакомят с устройством атома, обратив особое внимание на электрон, как мельчайшую частицу вещества с наименьшим отрицательным зарядом. Объяснив явление электризации тел, излагают понятие об электрическом токе, сопровождая его опытом переноса электрических зарядов металлическим шариком между пластинами демонстрационного конденсатора, которые заряжены разноименными зарядами.

Для наглядной иллюстрации устройства и работы источников тока желательно показать ребятам гальванические элементы, аккумуляторы, термоэлемент, фотоэлемент. Гальванический элемент собирают на занятии из цинковой и медной пластин, опущенных в 10—15% раствор серной кислоты. Его работу показывают, собрав соответствующую электрическую цепь, по действию звонка, вольтметра, электрической, лампочки. При рассказе об электрической цепи обязательно надо показать условные обозначения ее составных частей по Единой Системе Конструкторской Документации (ЕСКД), условные графические обозначения в схемах, введенные с 1 января 1971 г. Наиболее употребительные условные обозначения по ЕСКД приводятся в приложении. Беседы с младшими школьниками о силе тока, напряжении и сопротивлении хорошо проводить, приводя иллюстрирующие сравнения с фактами, известными школьникам шестых классов. Так, например, рассказывая о напряжении, можно привести в качестве иллюстрации опыт, показывающий разность уровней воды в сообщающихся сосудах, или напомнить о реке у плотины.

Следует рассказать ребятам, что величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью. Электрическая проводимость измеряется в единицах, называемых «сименс» (Сим). Сименс — электрическая проводимость проводника сопротивлением 1 Ом. Она численно равна 1/1 Ом.

После определения электрической проводимости переходят к изложению способов соединения проводников. Вначале дают определение последовательного соединения: последовательным соединением называется такое, при котором конец первого проводника соединяется с началом второго, конец второго с началом третьего и т. д. Кроме этого, можно дополнить, что последовательным соединением называется такое, при котором один и тот же ток проходит через все включенные проводники. Одновременно с изложением определения на доске чертят схему последовательного соединения (рис. 25), приводят правило и формулу расчета: общая величина сопротивления цепи последовательно включенных проводников равна сумме сопротивлений всех включенных в цепь проводников.

 

Следует акцентировать внимание кружковцев на том, что при последовательном соединении напряжения на проводниках пропорциональны их сопротивлениям. Вывод формулы излагают при желании слушателей.

Аналогично ведут объяснение параллельного соединения проводников. Определение: параллельным соединением проводников называется такое, при котором вce начала проводников соединены в одну точку, а все концы — в другую. Схема параллельного соединения проводников приведена на рис. 26. Далее сообщают, что при параллельном соединении проводников сила тока в общей цепи равна сумме сил токов в отдельных ее ветвях, а напряжение одинаково на всех включенных в цепь проводниках.

Заканчивают занятие рассказом о смешанном соединении проводников (см. рис. 27) и указанием, что большинство радиотехнических схем строится по способу смешанного соединения

проводников. Беседа сопровождается демонстрацией опытов с применением электрических ламп и приборов — вольтметра и амперметра.

Изложение материала о магнитных явлениях не представляет затруднений для руководителя кружка. Желательно сопровождать бесёды возможно большим количеством опытов и примеров практического применения магнитных явлений. Продемонстрировав действие проводника с током на магнитную стрелку, переходят к беседам об электромагнитных явлениях. Подробную беседу проводят о магнитном поле катушки с током, останавливая внимание кружковцев на свойствах соленоида, влиянии железного сердечника на магнитное поле соленоида, рассказывают о правиле правой руки и практических применениях соленоида. Надо объяснить ребятам устройство и применение элекгромагнита, звонка, реле, телеграфа, телефона, подробно разъяснить необходимость в телефоне магнита, а не простого железного сердечника, указав, что обычный железный сердечник вызывает удвоение числа колебаний мембраны телефона; показать график колебаний мембраны.

Выталкивание проводника с током из магнитного поля связывают с правилом левой руки и работой электродвигателя и громкоговорителя. Затем говорят об обратимости данного явления и получении индукционного тока. Направление индукционного тока следует определять по правилу правой руки. Закон Ленца надо разъяснить подробно, указав на его широкое применение.

Очень подробно проводят беседу об индуктивности. Беседу начинают с изложения явления самоиндукции, затем переходят к определению индуктивности, единице измерения индуктивности и заканчивают применением катушек индуктивности в радиотехнике. Ниже приводится примерное краткое изложение беседы: возьмем отрезок провода (катушку) и пропустим но нему электрический ток, изменяющийся в величине (на доске чертят график изменения тока). При этом вокруг проводника (катушки) образуется магнитное поле. Это магнитное поле будет изменяться по величине соответственно изменению тока в проводнике (катушке). Полученное изменяющееся по величине магнитное поле будет действовать на тот же проводник (катушку) и наведет в нем индуктированную электродвижущую силу (э. д. с.). Поскольку электродвижущая сила возникла в том же проводнике (катушке), по которому проходил ток, вызвавший изменяющееся по величине магнитное поле, то эту э. д. с. называют э. д. с. самоиндукции. Способность проводника (катушки) индуктировать в самом себе э. д. с. при изменении величины тока, проходящего по этому проводнику (катушке), называется самоиндукцией, Направление э. д. с. самоиндукции определяется по закону Ленца. Величина э. д. с. самоиндукции зависит от скорости изменеимя магнитного потока и от величины индуктивности (коэффициента самоиндукции). Индуктивностью характеризуется способность проводника (катушки) индуктировать в себе большую или меньшую э. д. с. самоиндукции.

Индуктивность зависит от числа витков в катушке, ее размеров, формы, примененного сердечника. Обозначается индуктивность латинской буквой L, а измеряется в единицах, называемых генри, Гн. Определение единицы индуктивности следует привести только старшим школьникам. Индуктивность в один генри — это индуктивность такого проводника (катушки), в котором при линейном изменении тока на 1 А за время в 1 с возникает э. д. с. самоиндукции в 1 В.

Катушки индуктивностью в один или несколько генри применяются крайне редко. Как правило, в радиотехнике используются катушки индуктивностью в тысячу и миллион раз меньше. Для их измерения введены дробные единицы индуктивности: 1 Г (Генри) = 1000 миллигенри (мГ) = 1 000 000 микрогенри (мкГ), а 1 мГ = 1000 мкГ.

Катушки индуктивности являются важными деталями в радиоаппаратуре. Их качество должно быть очень высоким. Оно зависит от диаметра и типа провода, материала каркаса и сердечника. Катушка индуктивности оказывает сопротивление прохождению переменного тока. Это сопротивление носит название реактивного индуктивного сопротивления.

Надо заметить, что приводить формулу реактивного сопротивления катушки (а в дальнейшем и формулу реактивного сопротивления конденсатора) следует только школьникам 8-х— 9-х классов, так как младшие ребята такой материал воспринимают плохо.

Беседу о конденсаторе рекомендуется начинать с рассказа и демонстрации, опыта по электростатической индукции, сообщив при этом, что всякое тело можно зарядить только до потенциала, не превышающего напряжение источника тока. Различные тела
вмещают разное количество электричества, т. е. обладают разной электрической емкостью. Способность тела накапливать электрические заряды с одновременным повышением потенциала до определенного уровня называется электрической емкостью или просто емкостью.

Для получения необходимых емкостей созданы специальные приборы, называемые электрическими конденсаторами, которые позволяют накапливать электрические заряды. Электрический конденсатор представляет собой систему, состоящую из проводящих пластин, называемых обкладками или электродами, разделенных диэлектриком. Если одну из обкладок конденсатора присоединить к положительному полюсу источника напряжения, а другую к отрицательному, то между обкладками возникнет электрическое поле — конденсатор зарядится. Заряженный конденсатор является источником тока, так как между его обкладками имеется разность потенциалов.

Емкость конденсатора зависит от площади обкладок, расстояния между ними и материала диэлектрика. Чем больше площадь обкладок и чем меньше расстояние между ними (при одном и том же материале диэлектрика), тем больше емкость конденсатора. Далее нужно объяснить, что при одной и той же площади обкладок и одинаковом расстоянии между ними на емкость конденсатора влияет материал диэлектрика. Поскольку практических расчетов емкости по размерам пластин, расстоянию между ними и материалу диэлектрика кружковцам производить не понадобится, то и формулу для расчета конденсатора можно не приводить.

Об измерении емкости конденсатора рекомендуется сообщить примерно следующее: электрическая емкость измеряется единицами, называемыми фарадами. Фарада — очень большая емкость, которая практического применения в радиотехнике не имеет. Фараду разделили на миллион частей и назвали эту частицу микрофарадой. Но и микрофарада оказалась крупной емкостью. Поэтому микрофараду тоже разделили на миллион частей и назвали такую частицу микромикрофарадой или пикофарадой.

1 фарада (Ф) = 1 000 000 микрофарад (мкФ).



Как и катушка индуктивности, конденсатор оказывает сопротивление прохождению переменного тока. Это сопротивление носит название реактивного емкостного сопротивления.

 

Для получения емкости необходимой величины применяют последовательное и параллельное соединения конденсаторов. При последовательном соединении конденсаторов общая их емкость становится меньше самой маленькой из емкостей включенных конденсаторов.