Программные платформы имеют целью практическое освоение слушателями и курсантами научно-теоретических положений изучаемой дисциплины, овладение ими техникой экспериментальных исследований и анализа полученных результатов, привитие навыков работы с оборудованием, контрольно-измерительными приборами и вычислительной техникой.
Именно поэтому мы зачастую обращаемся к разработке виртуальной материальной базе, основанной на совместной работе с новыми технологиями, позволяющей заменить ту или иную совокупность аппаратуры.
Согласно приказа МО № 670 основными видами учебных занятий являются: лекции, семинары, лабораторные работы, практические занятия, групповые упражнения и занятия, тактические (тактико-специальные) занятия и учения, командно-штабные учения, военные (военно-специальные) игры, теоретические (научно-практические) конференции, контрольные работы (занятия), самостоятельная работа слушателей и курсантов, консультации, войсковая (флотская) стажировка и практика, выполнение курсовых работ (проектов, задач) и выполнение выпускной квалификационной работы.
Лабораторные работы имеют целью практическое освоение слушателями и курсантами научно-теоретических положений изучаемой дисциплины, овладение ими техникой экспериментальных исследований и анализа полученных результатов, привитие навыков работы с лабораторным оборудованием, контрольно-измерительными приборами и вычислительной техникой.
Целью работы является изучение процессов распространения плоской электромагнитной волны и её характеристик и привитие практических навыков у курсантов, изучающих дисциплину «Электродинамика и распространение радиоволн».
Для описания электромагнитного поля, необходимо характеризовать его в каждой точке пространства, в каждый момент времени, как по величине, так и по направлению. Наиболее наглядно электромагнитное поле проявляет себя посредством силового воздействия на заряженные частицы вещества и характеризуется силами, действующими на помещенные в поле заряды. Поскольку силы являются векторными величинами, описание электромагнитного поля и построения его математической модели необходимо производить с помощью векторных величин.
Для наглядности восприятия и анализа силовое поле изображают с помощью силовых линий напряженности электрического поля.
Вектор магнитной индукции «В» характеризует силовое воздействие магнитного поля на движущиеся электрические заряды.
При исследовании электромагнитных явлений в свободном пространстве распределение векторов напряженности электрического поля Е и магнитной индукции В, в любой точке пространства полностью характеризует электромагнитное поле.
При воздействии магнитного поля на движущийся заряд величина вектора В также зависит от свойств среды. Эта зависимость объясняется намагничиванием вещества, в результате которого на внешнее магнитное поле накладывается дополнительное поле вещества. При этом в зависимости от свойств вещества возможно, как ослабление первичного магнитного поля в диамагнитных средах, так и усиление в парамагнитных, особенно в ферро магнитных средах.
Внешний вид лицевой панели виртуальной лабораторной установки приведён на рис.3. В верхней её части расположен заголовок «Электронная имитация лабораторной работы» и кнопка останова STOP.
Рис. 1. Лицевая панель виртуальной лабораторной установки «плоская электромагнитная волна»
Диэлектрическая и магнитная проницаемость совместно с удельной проводимостью дают полную характеристику электрических свойств среды.
По завершению выполнения работы на виртуальной лабораторной установке получаем возможность отразить зависимость напряженности электрического, магнитного полей и плотности потока мощности от расстояния между передающей и приемной антеннами различных диапазонов.
Рис. 2. Процесс визуального отображения плоской электромагнитной волны по измененным параметрам
Включение прибора осуществляется нажатием на двунаправленную стрелку в строке кнопок окна LabVIEW, расположенная правее заголовка кнопка STOP выключает виртуальную лабораторную установку.
Данная виртуальная лабораторная установка позволяет провести виртуальный эксперимент с полнотой и наглядностью, не достижимой даже в самой современной и оснащенной новейшим оборудованием лаборатории. Для достижения проведения виртуального эксперимента необходим ряд условий:
Прикладная электронно-вычислительная машина (PC — Personal Computer).
OC — Windows XP SP3, Windows 98, UNIX, Linux, Mac OS.
Исполнительный файл — Виртуальная лабораторная установка «Исследование процессов отражения и преломления плоской электромагнитной волны».
Электромагнитная волна Н-поляризации
Падающая на слой под углом q к его нормали электромагнитная волна Н-поляризации имеет только одну составляющую вектора напряженности магнитного поля 
и две составляющих вектора напряженности электрического поля 
. Лежащие в плоскости слоя проекции векторов описываются выражениями:
(1)
Соответствующие проекции в отраженной волне записываются в виде
(2)
где 
–коэффициенты отражения основной и деполяризованой волн в случае Н-поляризации.
А для прошедшей через слой волны в области 2 имеем:
(3)
где 
коэффициенты прохождения основной и деполяризованной волн в случае Н-поляризации.
Вид уравнений, описывающих волновые поля в киральной среде, такой же, как и в случае Е-поляризации, а граничные условия с учетом выражений (1)-(4) представляются в следующем виде:
|
|
|
Аналогичность работы макета и модели позволяет провести лабораторное занятие в следующем порядке: по результатам контроля готовности обучаемых к занятию, наиболее подготовленный расчет выполняет работу на макете, а остальные на ПЭВМ. Такой подход позволяет повысить мотивацию курсантов к обучению и обосновать достоверность изучаемого материала; а также решить задачу обеспечения занятия учебно-тренировочными средствами. Результаты проведения занятия с виртуальной лабораторной работой показывают, что количество курсантов, защитивших лабораторные отчеты в ходе занятия, повысилось на 15–20 процентов.
Литература:
- Джеффри Тревис LabVIEW для всех: пер. с анг. Клушин Н. А. — М.: ДМК Пресс; ПрибороКомплект, 2005.
- Евдокимов Ю. К., Линдваль В. Р., Щербаков Г. И. LabVIEW 8 для радиоинженера. От виртуальной модели до реального прибора + CD.
- Евдокимов Ю. К.: LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. — М.: ДМК Пресс, 2007.
- Онуфриенко Р. В. Электронная лабораторная работа «Исследование процессов распространения плоской электромагнитной волны» // Онуфриенко Р.В, Коваль С.А, Зосимук А.С, Анохин Д.А, Онопченко Р. В. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015660616, 05.09.2015, М.: ФИПС.
- Онуфриенко Р. В. Электронная лабораторная работа «Элементарные излучатели» // Онуфриенко Р.В, Коваль С.А, Зосимук А.С, Анохин Д.А, Онопченко Р. В. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015661944, 12.11.2015, М.: ФИПС.
