Продовження. Див. № 5 , 7 / 08
Л.В.ПІГАЛІЦИН,
школа № 2, м Дзержинськ, Нижегородська обл.
1. ВІРТУАЛЬНІ ПРИЛАДИ НА УРОКАХ ФІЗИКИ (продовження)
Експерименти з застосуванням віртуальних і реальних приладів. На минулих заняттях ми познайомилися з віртуальним генератором звукової частоти і віртуальним осцилографом. А тепер давайте зробимо досліди з цими віртуальними приладами, а також з комбінованими установками, що складаються з віртуальних і реальних приладів.
Робота 1. Дослідження електромагнітних коливань звукової частоти. У цьому експерименті ви зможете вивчати основні параметри електромагнітних коливань звукової частоти, не підключаючи к звукової карти комп'ютера ніяких зовнішніх приладів. Як джерело звукових коливань будемо використовувати віртуальний звуковий генератор (див. № 5/2008), а в якості осцилографа - віртуальний осцилограф (див. № 7/2008).
Хід роботи
1. Для спільної роботи віртуальних генератора і осцилографа необхідно зробити наступне. На панелі «Пуск» знайдіть іконку, що зображає гучномовець і швидко натисніть ліву кнопку миші двічі. На робочому столі з'явиться панель «Гучність». У верхній частині цієї панелі знаходиться спадаюче меню «Параметри». Наведіть на нього курсор і клацніть лівою кнопкою миші. З'явиться ще одне спадаюче меню. Наведіть курсор на кнопку «Властивості» і клацніть лівою кнопкою миші. Відкриється панель «Властивості». За замовчуванням на панелі «Налаштування гучності» включена кнопка «Відтворення». Наведіть курсор на кнопку "Запис" і, натиснувши ліву кнопку миші, включіть її, як показано на малюнку. У нижньому вікні «Відображати регулятори гучності» знайдіть «StereoMix» і поставте в віконці галочку. Після цього натисніть кнопку «ОК».
З'явиться панель регулятора гучності «Stereo Mix». Поставте галочку у вікні «Вибрати» і поверніть цю панель.Теперь ви зможете працювати з обома віртуальними приладами одночасно.
Примітка: на панелях «Властивості» і «Рівень записи» ви бачите назву моєї звукової карти Realtek AC97 Audio. У вас може бути інша звукова карта і, природно, назва буде інше. Чи не дивуйтеся, установка працювати все одно буде.
2. Закрийте всі вікна на робочому столі. Запустіть програму «Звуковий генератор». Встановіть частоту 1000 Гц і амплітуду 10%. Форма сигналу синусоїдальна. Не закриваючи програму «Звуковий генератор», запустіть програму «Осцилограф» і відразу вимкніть канал В, якщо він виявиться включеним (просто приберіть галочку у віконці каналу В).
На екрані віртуального осцилографа з'явиться осцилограма сигналу, вироблюваного віртуальним звуковим генератором. Якщо осцилограма на екрані осцилографа не прибирається по вертикалі, зменшіть чутливість каналу А: наведіть курсор на кнопку зі стрілкою «Вниз» і, натискаючи на ліву кнопку миші, зменшіть чутливість каналу А так, щоб осцилограма не виходила за межі екрану. Після цього повинно вийти приблизно те, що показано на малюнку справа.
З'ясуємо, як буде змінюватися осциллограмма при збільшенні або зменшенні частоти генератора. З цією метою постійно збільшуйте частоту коливань генератора з кроком 100 Гц, ви побачите на екрані зменшення періоду коливань. синусоїди стануть 
ж. При великих частотах, можливо, доведеться змінити частоту розгортки осцилографа на панелі «Х».
А тепер подивимося, що буде, якщо зменшувати або збільшувати амплітуду коливань генератора: збільшуйте її з кроком + 1% або + 10%. При вивченні звукових хвиль на установці можна продемонструвати весь звуковий діапазон - від 20 Гц до 20 кГц. З методичної точки зору така демонстрація корисна тим, що учні не тільки почують звук, а й побачать графіки відповідних коливань.
Робота № 2. Додавання двох коливань, що відбуваються в одному напрямку. биття
В цьому експерименті ви зможете працювати з реальним звуковими генераторами і віртуальним осцилографом. При складанні двох коливань, що відбуваються в одному напрямку з близькими частотами виникають коливання з частотою, що дорівнює різниці частот коливань, що. Ці коливаннями називаються биттям. На биттях побудована робота супергетеродинного радіоприймача, в якому сигнал прийнятої радіостанції складається з сигналом гетеродина, а виникають биття називають проміжною частотою.
Биття можна використовувати для проведення деяких фізичних експериментів: вимірювати, наприклад, діелектричну проникність діелектрика, ємність конденсатора, індуктивність котушки і т.д.
На основі биття можна зробити електромузичний інструмент - терменвокс, - винахідником якого була Лев Сергійович Термен (див. № 11, 13, 15, 17, 19/06). При русі рук близько антени, з'єднаної з коливальним контуром, його частота змінюється, що впливає на частоту биття, які можна перетворити в звук. Також Лев Сергійович створив унікальний варіант цветоелектромузикального інструменту - терпсітон. Обкладинками конденсатора коливального контуру одного з генераторів були дві великі металеві пластини, розташовані в лівій і правій кулісах сцени. Коли на сцені рухалися танцюристи, то змінювалася ємність цього конденсатора, а отже, і частота одного з генераторів. В результаті виникали биття звукової частоти, які подавалися на вхід підсилювача низької частоти і на установку кольорового освітлення сцени.
На основі биття працює більшість металошукачів.
Устаткування: віртуальний осцилограф, два реальних звукових генератора (типу ГЗЛ-1), кабель для звукової карти з дільниками напруги (див. № 7/2008).
Хід роботи
Підключіть звукові генератори до звукової карти ПК так, як показано на малюнку.
Увімкніть генератори. Встановіть на них різні частоти, наприклад, 1000 Гц і 1100 Гц. Закрийте всі вікна на робочому столі. Запустіть програму «Оsc.ехе» і вимкніть канал В, якщо він виявиться включеним (приберіть галочку у віконці каналу В).
На екрані віртуального осцилографа з'явиться складне коливання, що є сумою коливань,. Якщо осцилограма НЕ буде забиратися по вертикалі на екрані осцилографа, зменшіть чутливість каналу А так, як було розказано вище.
Якщо при незмінній частоті першого генератора змінювати частоту другого, то форма результуючого коливання буде змінюватися. При різниці частот коливань, що 10-20 Гц на екрані з'являться биття приблизно такі, які зображені на фотографії в лівій колонці внизу. Якщо осцилограма биття нестійка, змініть частоту розгортки осцилографа на панелі «Х» і замість безперервної розгортки включите чекає.
А ось так виглядає реальна установка, що складається з комп'ютера і двох звукових генераторів.
У всіх описаних експериментах можна використовувати і інші версії віртуальних приладів:
- однопроменевий цифровий осцилограф DigitalOscilloscope3.0 (програма на сайті http://payalnik.hypermart.net );
- двопроменевий осцилограф і спектроаналізатор Oscilloscope2.51, частотний діапазон 20 Гц-20 кГц (програми на сайті, http://radiotech.by.ru /;);
- звуковий генератор NCH Tone Generator з частотним діапазоном 1-20 000 Гц. Форма сигналів: синусоїдальна (sine), прямокутна (square), трикутна (triangle), пілообразная (sawtooth), імпульсна і «білий шум» (white noise). Програма на сайті http://payalnik.hypermart.net / В розділі «Прилади / генератори», або www.nch.com.au/action ;
- генератор Generator Version 1.02 (beta 1), що дозволяє встановлювати як частоту, так і амплітуду сигналу незалежно для лівого і правого каналів. При необхідності один з каналів можна відключити. Верхній діапазон частот обмежений значенням 22 050 Гц. Програма на сайтах http://user.rol.ru/~hels/generat.htm і http://radiotech.by.ru / В розділі «Програми»;
- генератор Sine Wave Generator 3.0 - з яскравим дизайном і верхнім рівнем частоти в установках 40 000 Гц. Сигнал тільки синусоїдальної форми. Програма на сайті http://www.radiofan.gaw.ru .
Якщо у вас виникнуть проблеми, то напишіть ([email protected] . www.levpi.narod.ru ), І я відповім на всі ваші запитання.
Продовження см. В № 11 / 08