Жаңа сабақтар

Алпамышева Карлыгаш

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі
Қызылорда облысы, Жаңақорған аграрлы-техникалық колледжі

Физика пәнінің оқытушысы,

жаратылыстану ғылымдарының магистрі:

Алпамышева Карлыгаш Орынбасаровна

Курс: I-курс

Топ: № 21

Сабақтың өткізілетін уақыты:

Сабақтың өткізілетін орны:

Сабақтың тақырыбы Радиобайланыс принциптері. Модуляция мен детекторлау. Радиотолқындардың таралуы. Радиолокация
Сілтеме Жоспар
Оқу мақсаттары 11.5.2.2 — жоғары жиілікті электромагниттік тербелістердің модуляциясы мен детекторлауды сипаттау;

11.5.2.3 — амплитудалық (АМ) және жиіліктік (FM) модуляцияны ажырату;

11.5.2.4 — детекторлы радиоқабылдағыштың жұмыс істеу принципін түсіндіру

Сабақтың мақсаты Білімділік cтуденттерді радиобайланыс принцпетері, адамзат тіршілігімен бірге жетіліп келе жатқан байланыс құралының ашылу тарихы, маңызы, ғылыми –техникалық прогресс дамуындағы жетістіктермен таныстыру
Дамытушылық- студенттердің білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығын дамыту және оларды игерудегі іскерлік пен дағдыны қалыптастыру. Сөйлеу мәдениеті мен есте сақтау қабілеттерін дамыту
Тәрбиелігі- студенттерді адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, сыйластық пен әдептілікке баулу, топта тиімді жұмыс жасай білуге тәрбиелеу
Сабақтың түрі Жаңа білімдерді меңгеру
Міндеттері/бағалау критерийлері: Оқу сабақтары барысында білім алушылар игеретін кәсіби біліктердің тізбесі/дағдылар:білу, түсіну, қолдану, талдау, синтез, жүйелі ойлау, дұрыс пайым жасау, түсіністік қарым-қатынас жасау, әртүрлі жағдайлар мен формада ойлары мен пікірлерін ауызша, жазбаша тәсілдермен тиімді түрде білдіру, көшбасшылық және басқаларды бағыттау
Пәнаралық байланыс Математика, информатика, тарих
Сабақтың әдісі Топқа бөлу, түсіндіру, баяндау, топтастыру, есептер шығару, тест
Негізгі идеялар Радиобайланыс принцптері

Модуляция және детекторлау

Радиотолқындар

Радиолокация

Тапсырмалар Топтық жұмыс

Жеке жұмыс

Күтілетін нәтиже Білу. Студенттер радиотолқындарға анықтама бере алады;Радиолокацияның қолданылу аясын сипаттай алады;

Түсіну. Студенттер радиобайланыс принцптерін түсіндіре алады; Радиолокациялық қондырғының жұмыс жасау принцпін түсіндіре алады;

Қолдану. Родиолокацияның қолданылу аясын анықтай алады, алған білімдерін тапсырмаларды орындауда, есептер шығару барысында қолдана алады.

Қажетті құралдар Оқулықтар, слайдтар, плакат, маркер, құрылғылар, интерактивті тақта
Бағалау Топпен және жеке жасаған жұмыстарын критерийлер бойынша бағалау

Сабақ барысы

  1. Ұйымдастыру бөлімі

Сәлемдесу; сабақты бастар алдында жақсы ахуал туғызу; студенттерді түгелдеу; студенттерді төрт топқа бөлу; студенттердің назарын сабаққа аудару. (1-2 минут)

Білім деген биік шың,

Бақытқа сені жеткізер.

Білім деген ақылшың,

Қиындықтан өткізер-дей келе шығармашылық сайысымызды бастасақ!

  1. Өткен сабақты сұрау(10-15 минут)
  1. Шығармашылықсайысы. Әр топ физикалық терминдерді, ұғымдарды пайдаланып өз ұрандарымен таныстыруы тиіс;

Дискриптор:

Өз тобын лайықты түрде таныстыра алады-1

2. «Ұлы есімдер» туры. Бұл турда студенттер экранда көрсетілген суреттерге, тарихи мағлұматтарға сүйеніп ғалымдарды анықтаулары керек:

Атыжөні Ұлты Зерттеу саласы Ашқан жаңалығы Физикалық шама
Ханс Кристиан Эрстед Дат Магнит өрісі Ток айналасындағы магнит өрісі _
Андре Мари Ампер Француз Токтардың өзара әсерлесуі Ампер күші Ток күші
Майкл Фарадей Ағылшын Электромагниттік өріс Электромагниттік индукция құбылысы Сыйымдылық
Генрих Герц Неміс Электромагниттік толқындар Герц вибраторы Жиілік

Дискриптор:

Берілген суреттер бойынша ғалымдарды дұрыс тани алады-1

3. «Физикалық жекпе-жек» сайысы. Блиц-турнир сайысы

Сұрақтар:

  1. Эрстед тәжірибелерінен қандай құбылыс байқалады?
  2. Магнит өрісінің негізгі қасиеттерін атаңыз?
  3. Магнит индукция векторын қандай ережелермен сипаттайды?
  4. Ампер заңы;
  5. Электромагниттік индукция құбысы дегеніміз не?
  6. Электромагниттік өріс және оны кім ашты?
  7. Электромагниттік толқын дегеніміз не?
  8. Электромагниттік толқындардың жылдамдығы?

Дискриптор:

Сұрақтарға дұрыс жауап бере алады-1

  1. Жаңа сабақты түсіндіру (10-15 минут)

1888 жылы орыс ғалымы А.С.Попов электромагниттік толқындар арқылы алыс қашықтықтарға сигнал жеткізудің ғылыми болжамын ұсынды. Бұл мәселенің практикалық шешімін ол 1895 жылы тапты. 1895 жылдың 7 мамырда Ресейдің физика-химия қоғамының мәжілісінде А.С.Попов дүниеде тұңғыш радиоқабылдағыш болып табылатын өзінің құрылғысының көмегімен 250м қашықтыққа «Генрих Герц» деген екі сөзді жеткізді. 7 мамыр радионың туған күні болып есептеледі.

Ал, 1901 жылы радиобайланыстың алыстығы 150 км қашықтыққа дейін барды. Поповпен бір мезгілде радиобайланыс идеяларын дамытып, радиоаппаратура жасау мәселесімен италяндық ғалым Г.Маркони де шұғылданды. Ол 1897 жылы электромагниттік толқындарды пайдаланып, хабар таратуға болатындығы жөніндегі патентті Поповтан бұрын алған.

1899 жылы телефон арқылы сигнал алу мүмкіндігі анықталды.

Радиобайланыстың дамуындағы ең бір маңызды кезең 1913 жылы өшпейтін электромагниттік тербелістердің генераторын жасау болды.

Электромагниттік толқындардың қысқа және ұзақтау импульстерінен құралған телеграф сигналдарын ғана жеткізумен қатар, электромагниттік толқындардың көмегімен сөзді, музыканы жеткізу мүмкіндігі туды, яғни сенімді және жоғары радиотелефон байланысы іске асырылды.

Радиотелефон байланысында дыбыс толқынындағы ауа қысымының тербелісі микрофонның көмегімен дәл сондай электр тербелістеріне айналдырылады. Бір қарағанда, егер осы тербелістерді күшейтіп, антеннаға жеткізсе, электромагниттік толқындар арқылы сөз бен музыканы алысқа жеткізуге болатын сияқты. Бірақ шынында ондай тәсілмен жеткізу іске аспады. Мәселе былай: дыбыс жиілігіндегі тербелістер едәуір баяу тербелістер болады, ал жиілігі төмен электромагниттік толқындар мүлде дерлік шығарылып таратылмайды.

Радиотелефон байланысын жүзеге асыру үшін жиілігі жоғары тербелістерді пайдалау қажет. Жилігі жоғары өшпейтін гармоникалық тербелістерді генератор, мысалы, транзисторлы генератор өндіріп береді. Дыбысты жеткізу үшін осы тербелістерді өзгертеді, яғни басқа сөзбен айтқанда модуляциялайды дейді. Оны жиілігі төмен электр тербелістерінің көмегімен жасайды. Мысалы, жиілігі жоғары тербеліс амплитудасын дыбыстікіндей жиілікпен өзгертуге болады. Бұл тәсілді амплитудалық модуляция деп атайды.

Қабылдағыш ішінде жиілігі жоғары модуляцияланған тербелістерден жиілігі төмен тербелістерді айырып, бөліп алады. Сигналды осылай түрлендіру процесін детектирлеу деп атайды.

Детектирлеу нәтижесінде алынған сигнал, хабарлағыштың микрофонына әсер еткен дыбыс сигналына сәйкес болады. Жиілігі төмен электр тербелістерін күшейтіп алып басқа мақсаттар үшін пайдаланады.

Детектирлеу бір жақты өткізгіштігі бар элементтен-детектордан тұратын құрылғы арқылы іске асырылады. Ондай элемент қызметін электрондық шам немесе жартылай өткізгішті диод атқара алады.

Радио және телехабарларда, радиобайланыста, радиолокация мен радионавигацияда қолданылатын электромагниттік толқындарды радиотолқындар деп атайды.

Радиобайланыс үшін радиотолқындарды пайдаланғанда радиотолқындардың көзі де, қабылдағыш та көбінесе Жер бетіне жақын орналасады. Жер бетінің пішіні және физикалық қасиеттері, сондай-ақ атмосфераның күйі радиотолқындардың таралуына күшті әсер етеді. Радиотолқындардың таралуына әсіресе елеулі ықпалын тигізетін-Жер бетінен 100-300 км биіктіктегі атмосфераның жоғарғы бөліктеріндегі иондалған газ қабаты. Осы қабаттыионосферадеп атайды.

Ионосфера электр тоғын өткізеді де, кәдімгі металл пластина тәрізді толқын ұзындығы l>10 м радиотолқындарды шағылдырады. Бірақ ионосфераның радиотолқындарды шағылдыру және жұту қабілеті жыл мезгілдеріне және тәулік мезгілдеріне қарай күшті өзгереді. Толқындардың ионосферадан шағылуы арқасында және радиотолқындардың Жердің дөңес бетін орағыта алатын қабілеті арқасында Жер бетіндегі шалғай, тікелей көрінбейтін, орындардың арасында тиянақты радиобайланыс мүмкін болады. Неғұрлым толқын ұзындығы үлкен болса, соғұрлым бұл орағыту күштірек білінеді. Тек 100 м-ден едәуір артық толқын ұзындықтарында ғана толқындар (орташа және ұзын толқындар) Жерді орағыту есебінен шалғай аралықтармен радиобайланыс жасауға болады.

Қысқа толқындар (толқын ұзындығының диапазоны 10-нан 100 м-ге дейін) үлкен қашықтыктарға тарай алатыны ионосферадан және Жер бетінен көп қайтара шағылу есебінен болады . Қысқа толқындардың көмегімен Жер бетінде қалаған шалғай аралықтардағы радиостанциялар арасында радиобайланыс жасауға болады. Ұзын радиотолқындар Жердің беткі қабаттарында және ионосферада әжептәуір жұтылатын болғандықтан, бұл мақсат үшін жарамсыздау. Алайда шектеулі қашықтықтарда хабарлаушы радиостанцияның қуаты едәуір болғанда бәрінен де сенімді радиобайланыс ұзын толқындармен қамтамасыз етіледі.

Ультрақысқа толқындар (l>10 м) ионосферадан әрі өтіп кетеді де, Жер бетін орағытпайды дерлік. Сондықтан олар тікелей көріну шегінде жатқан орындар арасында радиобайланыс жасау үшін, сондай-ақ ғарыш кемелерімен байланыс жасау үшін пайдаланылады.

Радиотолқындардың таралуы олардың толқын ұзындықтарына тікелей тәуелдіболады. Қысқа толқындар (l~10100 м) ионосферадан және Жер бетінен көп қайтара шағылады. Ұзын толқындар (l>100 м) Жер бетін бойлай «сырғанайды». Ультрақысқа толқындар (l>10м) ионосфераны тесіп өтеді.

Радиотолқындар арқылы объектіні тауып, оған дейінгі қашықтықты және оның кеңістіктегі орнын, қозғалыс жылдамдығын анықтау радиолокация деп аталады.

Радиолокациялық қондырғы-радиолокатор (немесе радар)-хабарлаушы және қабылдаушы бөліктерден тұрады.

Радиолокация негізіне радиотолқындардың өткізгіш денелерден шағылуы алынған. Ол радиотолқындар шағылатын обьектілердің сызықтық өлшемдері толкындардың ұзындығынан артық болғанда айқын байқалады. Сондықтан радиолокациялық станцияларда ультрақысқа толқындардықолданады.

Радиолокацияда аса жоғары жиілікті (108-1011Гц) тербелістер пайдаланылады. Қуатты, аса жоғары жиілікті генератор сүйірлене бағытталған толқын шығаратын антеннамен байланысқан. Сонда 10 см-ге шамалас және одан кіші толқын ұзындығымен жұмыс істейтін радиолокаторларда мұндай толқынды параболалық айна түріндегі антенналар шығарады.

Метрлік диапазондағы толқындарға арналған антенналар күрделі вибраторлар жүйесі түрінде болады. Бұл жағдайда толқындар қосылуы салдарынан шығарылған толқын сүйірлене бағытталады. Антенна әрбір вибратор жіберген толқын қосыла келе бірін-бірі тек берілген бағытта ғана күшейтетіндей етіп жасалған. Өзге бағыттарда толқындар қосылғанда өзара бірін-бірі түгелдей немесе жартылай өшіреді. Шығарылған толқынды әлгі толқын шығарушы антеннаның өзі не басқа қабылдағыш (бұл да сүйірлене бағытталған) антенна тұтады. Радиолокатор шығаратын толқынның бағыты айқын білінетіндіктен, оны радиолокатор «сәулесі» деп айтуымызға болады. Объектіге қарай бағыт шағылған сигналды қабылдау мезетіндегі сәуленің бағыты болып табылады. Нысанаға шейінгі қашықтықты анықтауда сәуле шығарудың импульстік тәртібі қолданылады. Хабарлағыш толқындарды қысқа мерзімді импульстермен шығарады. Әрбір импулсьтің ұзақтығы секундтың миллиондық үлесіндей, ал импульстің аралықтары шамамен 1000 еседей үлкен. Шағылған толқындар тыныс кезінде қабылданады.

R ара қашықтықты радиотолқынның нысанаға дейінгі және қайтқандағы жүріп өтуіне кеткен жалпы t уақытты өлшеу арқылы анықтайды. Радиотолқындардың атмосферадағы жылдамдығы с=3108м/с іс жүзінде тұрақты, сондықтан, радиотолқындардың шашырауы салдарынан, хабарлағыш тарататын энергияның болымсыз бөлігі ғана қабылдағышқа жетеді. Тұтатылған сигналдарды радиолокаторлардың қабылдағыштары миллион есе (1012) күшейтеді. Мұндай өте сезгіш қабылдағыш, әлбетте, хабарлағыш импульс жіберіп тұрғанда ажыратулы болуы тиіс.

Жіберілген және шағылған сигналдарды тіркеу үшін электронды-сәулелік түтік қолданылады. Түтіктің экранында бірқалыпты қозғалған жарық нүкте импульс жіберу мезетінде ауытқиды. Экранда қашықтық шкаласының нөлінші бөлігінің маңында шарпу пайда болады. Экран бетіндегі жарқырауық дақ шкала бетімен бірқалыпты жүріп отырады да, шағылған бәсең сигналды қабылдау мезетінде тағы ауытқиды. Экрандағы шарпулардың ара қашықтығы сигналдың жүріп өту уақытына және нысанаға дейінгі R ара қашықтыққа пропорционал. Бұл шкаланы тікелей километрлермен градуирлеуге мүмкіндік береді.

Радиолокациялық қондырғылар бірнеше жүз километрге шейінгі қашықтықтағы кемелер мен ұшақтарды байқай алады. Олардың жұмысына ауа райы мен тәулік мезгілдерінің жағдайы онша әсер ете қоймайды. Үлкен аэропорттарда көтерілетін және қонуға бет алған ұшақтарды локаторлар бақылап отырады. Жер бетінен ұшқыштарға радио арқылы тиісті нұсқаулар жеткізіледі де, осылай ұшу кауіпсіздігі қамтамасыз етіледі. Кемелер мен ұшақтар да, навигациялық мақсаттар үшін қызмет ететін радиолокаторлармен жабдықталады. Ондай локаторлар радиотолқындарды шашырататын объектілердің қалай орналасқанын экранда көрсетеді.

Қазіргі кезде радиолокация күннен-күнге әр қилы мақсаттар үшін қолданылып келеді. Локаторлардың көмегімен атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы метеорларды бақылайды. Бұлттардан да әрі бақылау үшін ауа райы қызметінде локаторлар пайдаланылады. Ақыры локаторлар ғарыштық зерттеулерде қолданылады. Әрбір ғарышкеменің бортында міндетті түрде бірнеше радиолокатор бар. АҚІІІ-та және Венгрияда 1946 жылы Ай бетінен шағылған сигналды қабылдау эксперименті іске асырылды. 1961 жылы бұрынғы кеңестік ғалымдар Шолпан планетасына радиолокация жүргізіп, осы планетаның өз өсінен айналу периодын анықтай түсуге мүмкіндік туғызды. Қазіргі кезде Күн жүйесінің планеталарына да локация жасау іске асырылып отыр.

Тапсырма. Оқулықпен жұмыс. Білім алушыларға оқулық бойынша §24-26 тақырыпты оқуды ұсыну. Білім алушылар оқулық бойынша бақылау сұрақтарына жауап беруі тиіс.

Дескриптор:

-оқулықпен жұмыс жасау тәртібін сақтайды-1

-сұрақтарға дұрыс жауап бере алады-1

  1. Сергіту сәті (2-3 минут)
  • Хабар алған алыстан,

Екі өріс табысқан. (Электромагниттік өріс)

  • Бойындағы зарядты ұзақ уақыт сақтайды,
    Реленің күшімен бүлдірместен баптайды.(Аккумулятор)
  • Пайдаланады мен жұрт отын және жарыққа,
    Қызмет етемін әрқашан, түсіне білген халыққа.(Электр тогы)
  • Жіпке ілдім мен өзім,
    Кіп – кішкентай, күн көзін.(Шам)
  • Жоғалмайды ешқашан, түрлендірсең егерде,
    Басқа күйге ауысса, жұмыс істейді әрқашан.(Энергия)
  • Аяқсыз жүреді,

Отсыз жанады. (Электр тогы)

Дискриптор:

Жұмбақтарды қатесіз шеше алады-1

  1. Есептер шығару (4-5 минут)

А деңгейі

Егер толқынның таралу жылдамдығы 340 м/с болса, 440 Гц жиілік кезіндегі толқынның ұзындығын анықтаңыз. (77 см)

В деңгейі

Адам 16 Гц жиіліктен 20000 Гц жиілікке дейінгідыбысты естиді. Адамның қабылдайтын толқын ұзындықтарының интервалын есептеңіз. Дыбыстың ауадағы жылдамдығы 340 м/с. (21,25 м-17 мм)

С деңгейі

Радиолокатор ұзындығы 15 см толқында жұмыс істейді және 1 секунд ішінде 4000 импульс шығарады. Әр импульстің ұзақтығы 2мкс тең. Әр импульсте қанша тербеліс бар және радиолокатордың барлау тереңдігі қандай? (4000, 37,5 км)

Дескриптор:

  • Есептің шартын дұрыс жаза алады-1
  • Өлшем бірліктерін ХБЖ-не келтіре алады-1
  • Формуланы тиімді қолдана алады-1
  • Есептеулерді қатесіз жүргізе алады-1
  1. Тест тапсырмалары (2-3 минут)
  1. Электромагниттік өрісті қай жылы және кім ашты?

А) 1966 жылы И.Ньютон;

В) 1865 жылы Дж.Максвелл;

С) 1906 жылы М.Планк;

Д) 1785 жылы Ш.Кулон;

Е) 1834 жылы Б.П.Клапейрон.

  1. Айнымалы электромагниттік өріс тербелістерінің кеңістікте таралуы не деп аталады?

А) еріксіз тербеліс;

В) толқын;

С) электромагниттік толқын;

Д) резонанс;

Е) айнымалы ток.

  1. Радионы кім ойлап тапты?

А) Г.Герц;

В) Г.Маркони;

С) Х.Гюйгенс;

Д) А.С.Попов;

Е) Дж.Максвелл.

  1. Жиілігі жоғары тербеліс амплитудасын дыбыстікіндей жиілікпен өзгертуге болады. Бұл тәсілді … деп атайды.

А) еріксіз тербеліс;

В) толқын;

С) амплитудалық модуляция;

Д) резонанс;

Е) детектирлеу.

  1. Қабылдағыш ішінде жиілігі жоғары модуляцияланған тербелістерден жиілігі төмен тербелістерді айырып, бөліп алады. Сигналды осылай түрлендіру процесін … деп атайды.

А) еріксіз тербеліс;

В) толқын;

С) амплитудалық модуляция;

Д) резонанс;

Е) детектирлеу.

  1. Детектирлеу қандай құрылғы арқылы жүзеге асады?

А) гальвани элементі;

В) вакуумдық диод;

С) транзистор;

Д) трансформатор;

Е) резистор.

  1. Радиобайланыс үшін радиотолқындарды пайдаланғанда радиотолқындардың көзі де, қабылдағыш та көбінесе Жер бетіне … орналасады.

А) уақытша;

В) өте алыс;

С) алыс;

Д) өте жақын;

Е) жақын.

  1. Радиотолқындардың таралуы олардың толқын … тікелей тәуелдіболады.

А) жиілігіне;

В) ұзындықтарына;

С) таралу жылдамдығына;

Д) периодына;

Е) дұрыс жауабы жоқ.

  1. Радиотолқындар арқылы объектіні тауып, оған дейінгі қашықтықты және оның кеңістіктегі орнын, қозғалыс жылдамдығын анықтау … деп аталады.

А) детектирлеу;

В) томография;

С) флюраграфия;

Д) радиолокация;

Е) модуляция.

  1. Радиолокациялық қондырғы қандай бөліктерден тұрады?

А) радиолокатор және қабылдаушы;

В) хабарлаушы және қабылдаушы;

С) радиолокатор және хабарлаушы;

Д) радар және антенна;

Е) антенна және микрофон.

  1. Радиолокациялық станцияларда қандай толқындар қолданылады?

А) қысқа;

В) ұзын;

С) орта;

Д) төменгі жиілікті;

Е) ультрақысқа.

  1. Радиолокация қандай мақсаттарда қолданылады?

А) ғарыш саласында;

В) әуежайларда;

С) әскери қызметте;

Д) ауа райы қызметтерінде;

Е) барлық жауаптар дұрыс.

Дискриптор:

Тест сұрақтарына дұрыс жауап бере алады-1

  1. Сабақты бекіту, студенттерді бағалау (1-2 минут)

Сабақты қортындылау, белсенді студенттерді бағалау.

  1. Үй тапсырмасы
  • «Физика» 11кл С.Тұяқбаев, Ш.Б.Насохова, Б.А.Кронгарт, М.Е.Әбішев §24-26;
  • «Физика» оқу құралы К.Алпамышева §12.3.

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.