3.14 Конденсаторды зарядтау. Сыйымдылығы C=1 мкф тең конденсатор кернеуі Uo = 220 В, жиілігі f = 50 Гц айнымалы токпен, кедергісі R = 50 кОм болатын біржарты периодты түзеткіш арқылы зарядталады (12 сурет). Конденсатордың 220 В кернеуге дейін толық зарядталуын моделдеңдер.
12 сурет. Конденсаторды зарядтау
Ut – біржарты периодты түзетілген кернеу, ал U – конденстордың кернеуі болса, Ut > U шарты орындалғанда ғана конденсатор зарядталатынын ескереміз. Егер конденсатор кернеуі Uo–ге тең тұрақты ток көзінен зарядталатын болса, онда оның кернеуінің өзгеруін табу үшін
дифференциалдық теңдеуін шешіп, функциясын табар едік.
Біздің жағдайда зарядтаушы кернеу айнымалы болғандықтан
дифференциалдық теңдеуін аламыз. Оны
түрге келтіріп, жуықтап шешу үшін
формулаларын пайдаланамыз.
Zarjadka_condensatora программасы конденсатордың тұрақты және біржарты периодты түзетілген токпен зарядталуын моделдейді және толық зарядталуға кететін уақытты есептейді.
Program Zarjadka_condensatora;
uses Crt, Graph;
const Uo=220; f=50; R=5E4; C=1E-6; x0=26; y0=462;
var Gd,Gm,x1,y1,y2,i,a,b,sD,sC,sR,sa,sb,ss: integer;
U, Ut, w, t, dt: real; s: string;
begin
Gd:=Detect; InitGraph(Gd,Gm,''); SetTextStyle(7,0,4); SetColor(12);
OutTextXY(130,2,'Zarjadka condensatora');
x1:=100; y1:=180; a:=300; b:=210; sD:=20; sC:=12; sR:=70;
SetColor(11); SetTextStyle(7,0,1); OutTextXY(x1,y1+sR div 3,'U');
OutTextXY(x1+14,y1+sR div 2-4,'~'); SetColor(7);
MoveTo(x1,y1); LineRel(10,-3); MoveTo(x1,y1); LineRel(10,3);
MoveTo(x1,y1); LineRel(sR,0); sa:=(a-sR) div 2; sb:=(b-sR) div 2;
LineRel(0,-sb); LineRel(sa,0); ss:=x1+sR+sa;
Rectangle(ss,y1-sb-10,ss+sR,y1-sb+10);
SetColor(11); OutTextXY(ss+sR div 3+6,y1-sR-38,'R'); SetColor(7);
MoveTo(ss+sR,y1-sb); LineRel(sa,0); LineRel(0,(3*sR-sD) div 2);
MoveTo(x1,y1+sR); LineRel(10,-3); MoveTo(x1,y1+sR); LineRel(10,3);
MoveTo(x1,y1+sR); LineRel(sR,0); LineRel(0,sb);
sa:=(a-sC) div 2; LineRel(sa,0); ss:=x1+sR+sa; MoveTo(ss,y1+sR+sb);
LineRel(0,-20); MoveTo(ss,y1+sR+sb); LineRel(0,20);
SetColor(11); OutTextXY(ss+2,y1+sR+sb-46,'C'); ss:=ss+sC; SetColor(7);
MoveTo(ss,y1+sR+sb); LineRel(0,-20); MoveTo(ss,y1+sR+sb); LineRel(0,20);
MoveTo(ss,y1+sR+sb); LineRel(sa,0); LineRel(0,-(3*sR-sD) div 2);
ss:=ss+sa; MoveTo(ss,y1-sR+(3*sR-sD) div 2+sD); LineRel(-16,-20);
LineRel(32,0); LineRel(-16,20); LineRel(-16,0); LineRel(32,0);
SetColor(11); OutTextXY(ss+24,y1+sR div 3,'D');
OutTextXY(260,380,'U = Uo∙cosωt');
OutTextXY(276,390,'~'); Circle(341,394,1);
Readln; ClearDevice;
{*******************************************************}
SetColor(7); Line(0,y0,640,y0); Line(x0,0,x0,480);
Line(640,y0,630,y0-4); Line(640,y0,630,y0+4);
Line(x0,0,x0-4,10); Line(x0,0,x0+4,10); SetTextStyle(0,0,1);
SetColor(14); OutTextXY(596,y0-10,'t(c)');
OutTextXY(x0+8,0,'U(В)'); OutTextXY(16,y0+8,'0');
y1:=Round(y0-Uo); OutTextXY(x0-20,y1-6,'Uo');
Line(x0,y1,640,y1); SetColor(8);
For i:=1 to 9 do
begin
str(50*i:3,s); line(x0-5,y0-50*i,640,y0-50*i); OutTextXY(0,y0-50*i-8,s);
end;
For i:=1 to 6 do
begin
str(0.05*i:4:2,s); line(x0+100*i,0,x0+100*i,y0+5);
OutTextXY(100*i+8,y0+8,s);
end;
SetTextStyle(7,0,2); SetColor(11); OutTextXY(200,20,'Zarjadka condensatora');
SetTextStyle(0,0,1); SetColor(13);
Str(Uo:3,s); OutTextXY(135,74,'Uo = '+s+' В');
Str(f:3,s); OutTextXY(135,94,'f = '+s+' Гц');
Str(R*1E-3:3:0,s); OutTextXY(135,114,'R = '+s+' кOм');
Str(C*1E6:2:0,s); OutTextXY(135,134,'C = '+s+'∙10-6 Ф');
OutTextXY(130,154,'------------');
w:=2*Pi*f; Ut:=Uo*sqrt(2); U:=0; t:=0; dt:=0.0001;
while U<=Uo do
begin
if Ut*cos(w*t)>U then U:=U+(Ut*cos(w*t)-U)/(R*C)*dt;
x1:=Round(x0+t*2000); y1:=Round(y0-U); PutPixel(x1,y1,3);
y2:=Round(y0-Uo*(1-exp(-t/(R*C)))); PutPixel(x1,y2,1);
Delay(10); t:=t+dt;
end;
Str(t:4:2,s); OutTextXY(135,174,'t = '+s+' c');
Readln;
CloseGraph;
end.
Қолданылған әдебиеттер:
Бочкин А.Н. «Методика преподавания информатики»
Бусленко Н.П. «Моделирование сложных систем»
Софронова И.В. « Теория и методика обучения информатике»
Гулд Х. Тобочник Я. «Компьютерное моделирование в физике»
Гисин В.Б. «Элементы компьютерного моделирования»
Поспелов Д.А. «Модели и методы»
Усова А.В., Бобров А.А Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики - M: Просвещение - 1988 г
Кіріспе
1 тарау. Информатика және модельдеу элементтері
Модельдеу туралы жалпы түсінік
Модельдер түрлері және олардың қолданылу аймағы
Орта мектеп информатика курсындағы модельдеу бағыттары
тарау. Оқу процесіндегі модельдеуде компьютерді қолдану
Физика пәнін оқытуда компьютерді пайдаланудың ерекшеліктері
Физика есептерін компьютерлік модельдеу арқылы шығарудың жолдары
Оқытуда дайын модельдерді қолдану
3 тарау. Электр және магниттік құбылыстарды компьютерде моделдеу
3.1 Кулон заңын моделдеу
3.2 Екі зарядтың электр өрісінің күш сызықтарын моделдеу
3.3 Электрон қозғалысын моделдеу
3.4 Вольт-амперлік сипаттама
3.5 Ток көзінің жүктеме сипаттамасын анықтау
3.6 Кирхгоф заңы
3.7 Орам саны
3.8 Тербелмелі контур
3.9 Орамның магнит өрісі
3.10 Электромагнит
3.11 Лоренц күші
3.12 Резонанс
3.13 Дросселді зерттеу
3.14 Конденсаторды зарядтау
Қолданылған әдебиеттер
Уразбаева К.Т., Мақамбаев М.Б.
Компьютерлік модельдеу элементтері физика пәнінде
Достарыңызбен бөлісу: |