Работа 124. ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ

Экологическое правонарушение – противоправное, виновное деяние (действие или бездействие), причиняющее или несущее реальную угрозу причинения экологического вреда либо нарушающее права и законные интересы субъектов экологического права.

Объектом экологического правонарушения является совокупность общественных отношений по охране окружающей природной среды, рациональному использованию ее ресурсов и обеспечению экологической безопасности. Природная среда в целом и ее отдельные компоненты (природные объекты) являются предметом правонарушения.

Объективную сторону экологических правонарушений составляют: действия или бездействия, нарушающие общеобязательные правила природопользования и охраны окружающей природной среды; вред экологическим интересам личности, общества или государства либо реальная угроза причинения такого вреда; причинная связь между экологически опасным деянием и наступившим вредом. В предусмотренных законом случаях в объективную сторону включаются место, время, обстановка, орудия, способы совершения правонарушения. Субъектом экологического правонарушения могут быть юридические и физические лица. Субъектами уголовной, дисциплинарной материальной ответственности могут быть только физические лица (в том числе должностные), субъектами административной и гражданско-правовой ответственности могут быть также и юридические лица. Что касается субъективной стороны экологического правонарушения, то могут иметь место обе формы вины: умысел (прямой и косвенный) и неосторожность (небрежность и самонадеянность).

За совершение экологических правонарушений предусматривается применение мер уголовной, административной, гражданско-правовой и дисциплинарной ответственности.

Уголовная ответственность за экологическое преступление предусмотрена УК РФ. В гл. 26 этого Кодекса «Экологические преступления», определены 17 составов уголовных преступлений. К числу таковых отнесены незаконная добыча водных животных и растений, незаконная охота, нарушение законодательства Российской Федерации о континентальном шельфе и исключительной экономической зоне, нарушение правил охраны и использования недр, незаконная порядка леса, уничтожение или повреждение лесов и т.д. За совершение уголовных преступлений применяются штрафные санкции, лишение права занимать определенные должности либо права заниматься определенной деятельностью, лишение или ограничение свободы

Административная ответственность за экологические правонарушения применяется за совершение противоправных действий, которые по сравнению с уголовным преступлением отличаются меньшей степенью общественной опасности. Меры административной ответственности применяются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды, органами санитарно-эпидемиологического надзора, административными комиссиями на основании постановлений о наложении штрафа. Постановления о наложении административного штрафа могут быть обжалованы в суд.

Одно из наиболее распространенных наказаний, которое применяется к гражданам, должностным лицам или организациям за экологическое правонарушение — штраф на основе официально установленного минимального размера оплаты труда. Согласно ст. 84 Закона «Об охране окружающей природной среды», к административным экологическим правонарушениям относятся несоблюдение стандартов, норм и иных нормативов качества окружающей природной среды, невыполнение обязательных мер по восстановлению нарушенной окружающей природной среды, порча, повреждение, уничтожение природных объектов, в том числе памятников природы, отказ в предоставлении достоверной экологической информации и др.

Дисциплинарная ответственность за экологические правонарушения применяется администрацией государственных и негосударственных организаций в отношении работающих по найму должностных лиц, технического персонала и работников, а также в отношении членов общественных объединений за экологические правонарушения, совершенные в процессе трудовой или служебной деятельности. Дисциплинарные взыскания включают предупреждение, выговор, отстранение от работы и другие

Лэпбук

Лэпбук (lapbook) – сравнительно новое дидактическое средство, еще не получившее распространение в работе с детьми дошкольного возраста в отечественных учреждениях дошкольного образования. Впервые создавать лэпбуки начали педагоги США.

Лэпбук - это книжка-раскладушка с

· кармашками,

· дверками,

· окошками,

· вкладками

· подвижными деталями,

· и т.д.

В лэпбук помещены материалы на одну тему. Тема может быть любая: птицы насекомые, рыбы, млекопитающие, овощи, фрукты, комнатные растения, декоративные растения открытого грунта, деревья, т.е. все что непосредственно окружает ребенка.

Лэпбук состоит из папки формата А3, в которую вклеиваются кармашки, книжки-раскладушки, окошки, дверки, конвертики, и другие детали с наглядной информацией по определенной теме. Например:

Значение лэпбука:

1. Он помогает ребенку зафиксировать информацию по изучаемой теме, полученную в процессе наблюдений, рассказов педагога, чтения им книг и запомнить материал.

2. Это отличный способ осмыслить содержание, провести исследовательскую работу, в процессе которой ребенок участвует в поиске, анализе и сортировке информации.

3. Удобный способ для повторения. В любое удобное время ребенок может открыть лэпбук, рассмотреть сделанную своими же руками книжку.

4. Ребенок научается самостоятельно собирать и организовывать получаемую информацию.

5. Лэпбук хорошо подойдет для занятий в разновозрастных группах. Можно выбрать задания под силу каждому ребенку (для малышей – кармашки с карточками или фигурками животных, например, а старшим детям – задания, подразумевающие умение, например, отметить на карте) и сделать такую коллективную книжку.

6. Лэпбук - это не просто поделка. Все материалы лэпбука соответствуют определенной теме и несут в себе познавательную и развивающую функции. Благодаря лэпбукам можно создать собственную энциклопедию

7. Занятие по созданию лэпбука весьма интересное и увлекательное, как для детей, так и для взрослых.

Для создания Лэпбука необходимо:

1. подготовить разнообразные материалы (лист плотной бумаги формата А3; ножницы; клей-карандаш; цветные карандаши, фломастеры, разноцветные ручки; скотч)

2. составить план будущего лэпбука, т.е. определить какие подтемы следует раскрыть – это и будет содержание миникнижечек. В работе с детьми дошкольного возраста следует ограничиться 5-7 пунктами.

3. для каждой подтемы выбрать подходящую миникнижку, то есть определиться, что это будет кармашек, книжка-раскладушка, окошко, дверца, конвертик, или другая деталь с наглядной информацией. Пустые шаблоны миникнижек в формате PDF можно взять в Интернете.

Для того чтобы все преимущества данного дидактического средства усвоили, ощутили на себе, в содержание практических занятий по разделу «Основы природоведения» включены задания по созданию лэпбука и подбору информации к ним. Например, в теме практического занятия«Наземные членистоногие» ставится цель:формировать у студентов умения и навыки отбора и представления научной информации о наземных членистоногих для детей дошкольного возраста. Содержание работы на занятии предполагает изготовление лэпбуков. При подготовки к занятию студенты должны выполнить следующие задания:

1. Подготовить папки, цветную бумагу, фломастеры, цветные карандаши, ножницы, клей.

2. Подобратьь краткую научную информацию, иллюстративный материал и интересные факты о:

а) бабочках, их разнообразии, особенностях строения, питания, размножения, стадиях и графиках развития, роли в природе;

б) жуках, их разнообразии, особенностях строения, питания, размножения, стадиях и графиках развития, роли в природе;

в) стрекозах, их разнообразии, особенностях строения, питания, размножения, стадиях и графиках развития, роли в природе;

г) кузнечиках, их разнообразии, особенностях строения, питания, размножения, стадиях и графиках развития, роли в природе;

д) муравьях, их разнообразии, особенностях строения, питания, размножения, стадиях и графиках развития, роли в природе;

3. Подобрать художественные произведения (стихи, загадки, приметы, пословицы, поговорки и т.д.) о данных насекомых.

Последующие практические занятия, посвященные темам «Рыбы», «Птицы», «Млекопитающие» предполагают изготовление лэпбука посвященного одному из предложенных животных и подбор информации по всем остальным. На самом практическом занятии организуется обсуждение содержания информации о конкретном объекте природы, обмен интересными фактами, определение рациональности способа подачи информации.

Выполнение таких заданий обеспечивает:

во-первых, осознание студентами практической значимости знаний о разнообразии животных и растений, особенностях строения, питания, размножения, стадиях и графиках развития, роли в природе, предусмотренных учебной программой по учебной дисциплине «Теория и методика ознакомления детей дошкольного возраста с природой»;

во-вторых, определение объема конкретных знаний, которые можно использовать в процессе организации непосредственных наблюдений детей в природе;

в-третьих, формирование практических умений по созданию такого дидактического средства как лэпбук.

Работа 124. ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ

Цель работы. Изучение с помощью электронного осцил­лографа вынужденных электромагнитных колебаний в после­довательном контуре; наблюдение резонанса напряжений и снятие резонансных кривых; определение двумя способами добротности контура; расчёт внутреннего активного электро­сопротивления генератора.

Вынужденными называются колебания, возникающие в какой-либо системе под действием периодической внешней (вынуждающей) силы. Характер вынужденных колебаний оп­ределяется свойствами колебательной системы и свойствами источника вынуждающей силы.

В работе научаются линейные вынужденные колебания в последовательном электромагнитном контуре с сосредоточен­ными параметрами R, L, С (рис. 1). Источником вынуждаю­щей силы является генератор, с бесконечно малым внутрен­ним электросопротивлением, ЭДС генератора изменяется по гармоническому закону ε = ε₀cosΩt.

Рис. 1

Для мгновенных значений токов и напряжений в иссле­дуемом контуре можно записать закон Ома в обобщенной форме

,

(1)

где U — разность потен­циалов на обкладках кон­денсатора; R — полное активное электросопро­тивление цепи контура; I — квазистационарный электрический ток в цепи контура.

Так как на экране ос­циллографа наблюдается временнáя зависимость U(t), решим уравнение(1) относительно U. Выполнив замены

,

и введя обозначения и , получим линейное дифференциальное уравнение второго порядка с правой частью, описывающее вынужденные колебания разно­сти потенциалов на обкладках конденсатора:

= -ε0cosΩt,

(2)

Здесь ω₀ — круговая (циклическая)частота собственных не­затухающих колебаний; δ— коэффициент затухания собствен­ных колебаний; Ω и ε₀ — круговая частота и амплитуда вы­нуждающей ЭДС.

Общее решение уравнения (2) для случая имеет вид

+ U0cos(Ωt - α),

(3)

где — круговая частота затухающих собствен­ных колебаний; φ₀ и α — начальные фазы запухающих и вы­нужденных колебаний разности потенциалов на конденсаторе. Из уравнения (3) видно, что в начале действия внешней силы характер колебаний изменяется во времени, но с за­туханием собственных колебаний в контуре устанавливаются гармонические колебания вида

U0cos(Ωt - α),

(4)

Амплитуда и начальная фаза установившихся колебаний:

;	(5)
,	(6)

определяются амплитудой вынуждающей ЭДС ε₀ и часто­той Ω, а также параметрами контура R, L, С.

По мере приближения частоты колебаний вынуждающей силы Ω к частоте собственных электромагнитных колеба­ний ω₀ в последовательном контуре наступает так называемый резонанс напряжений, т. е. резкое возрастание амплитуд напряжений вынужденных колебаний на реактив­ных элементах контура L и С. При этом в колебательный контур от внешнего источника поступает наибольшая мощ­ность.

Исследуя (5) на экстремум получим, что разность потенциалов на конденсаторе достигает максимального, т. е. ре­зонансного значения:

(7)

при частоте вынуждающей ЭДС

,

(8)

называемой круговой резонансной частотой.

Графическая зависимость амплитуды U₀ от частоты вы­ну­ждающей ЭДС называется резонансной кривой или резо­нансной характеристикой контура. На рис. 2 представлены резонансные кривые для различных значений коэффици­ента затухания δ. Очевидно, что резонансные значения ам­плиту­ды и частоты убывают с ростом δ (δ1 < δ2 < δ3, см. рис. 2). Следует отметить, что максимальная величина тока в после­довательном контуре достигается при частоте Ω =ω₀ для лю­бых значений δ.

Рис. 2.

Резонансные свойства линейных колебательных систем, в частности электромагнитных контуров, характеризуется добротностью. Добротность Q это есть умноженное на 2π отношение имеющейся в контуре электромагнитной энергии к средней энергии потерь за один период колебаний.

Пренебрегая электромагнитным излучением кон­тура и считая, что вся элект­ромагнитная энергия сосредо­точена в магнитном поле тока ка­тушки и электрическом поле конденсатора, а потери связаны с протеканием тока по электросопротивлений R (диссипативные потери), мо­жем величину добротности контура рассчитать по формуле:

Q ;

(9)

где R = r + R_L + R_внеш — полное активное электросопро­тивление цепи контура; r — внутреннее активное электро­со­противление генератора (r << R); R_L — активное сопротив­ление катушки и соединительных проводов; R_внеш — актив­ное внешнее электросопротивлений, включенное в контур.

Так как в момент резонанса амплитуда колебаний в Q раз превышает амплитуду внешней ЭДС, то при малых значениях δ со­отношение (7) принимает вид

,

и для добротности получим выражение

;

(10)

Добротность контура можно также рассчитать по шири­не резонансной кривой. Ширина резонансной кривой (или полоса пропускания контура) есть интервал частот Δf = f₂ - f₁ на границах которого энергия, запасенная в контуре при резонансе, убывает в два раза, т. е. амплитуда колебаний U₀ отличается от амплитуды при резонансе в раз (см. рис.2).

Для заданной величины δ добротность численно равна отношению резонансной частоты к ширине резонансной кри­вой:

;

(11)

т. е. ширина резонансной кривой тем уже, чем больше добротность контура.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Схема лабораторной установки для исследования вынужденных элект­ромагнитных колебаний изображена на рис. 3.

Рис.3. Схема лабораторной установки.

Колебательный контур состоит из последовательно соеди­ненных конденсатора ёмкостью С_к, катушки индуктивности L_к и магазина сопротивлений R, который может поочередно включаться в контур. Значения ёмкости С_к, индуктивности L_к и электросопротивлений R_L, указаны на панели установки.

Для возбуждения вынужденных колебаний используется генератор синусоидальных колебаний с несколькими диапазо­нами частот в пределах f_г = 1 ÷ 20 кГц. Частота выходно­го сигнала генератора изменяется грубо путем переключения диапазонов частот и плавно в пределах выбранного диапазо­на ручкой плавной подстройки частоты. Отсчёт частоты про­изводится по шкале частот выбранного диапазона. Резонанс­ная частота соответствует наибольшей амплитуде электромаг­нитных колебаний при заданном значении R.

Исследуемая разность потенциалов с клемм конденсато­ра С_к подается на ВХОД-Y осциллографа. Устойчивое изоб­ражение колебаний U(t) можно получить на экране осциллог­рафа при правильном подборе частоты синхронизации, гори­зонтальной развертки, а также величины вертикального уси­ления. Измерение амплитуды исследуемых колебаний про­изводится электронным цифровым вольтметром.

Приборы и принадлежности: кассета с ко­лебательным контуром, генератор синусоидальных ко­лебаний, электронный осциллограф, электронный цифровой вольтметр, магазин сопротивлений, соединительные провода.

Порядок выполнения работы:

1. Перед началом работы занесите в табл. 1 значения ём­кости С_к, индуктивности L_к и электросопротивления R_L, которые указаны на кассете с контуром. Значения внешних электросопротивлений Rl, R2, R3 задаются преподавателем и их величины устанавливаются с помощью магазина сопротивлений. Для заданных значе­ний L_к и С_к рассчитайте линейную частоту собственных элект­ромагнитных колебаний в контуре по формуле:

.

2. Соберите схему установки в соответствии с рис. 3. Пос­ле проверки схемы лаборантом включите в сеть генератор и осциллограф, дайте им прогреться, отрегулируйте яр­кость и фокусировку луча осциллографа.

3. Установите переключатели магазина сопротивлений в положение, со­ответствующее внешнему электросопротивлению Rl, пере­ключатель диапазонов частот генератора — в положение, со­ответствующее рассчитанному значению частоты . Наблю­дайте вынужденные синусоидальные колебания на экране ос­циллографа.

4. Изменяя частоту колебаний выходного сигнала гене­ратора в пределах частоты резонанса с интервалом ±10 Гц, снимите резонансную кривую при внешнем электросопротивлении R1. Особенно тщательно проделайте изме­рения вблизи резонанса. Определите экспериментально ре­зонансные значения частоты f_peз и амплитуды колебаний . Все данные занесите в таблицу 1.

5. Проделайте опыты по п. 4 для внешних электросопро­тивлений R2 и R3.

6. Не изменяя настройки генератора измерьте амплиту­ду колебаний ЭДС генератора . Для этого выходной сиг­нал генератора подайте непосредственно на ВХОД-Y ос­циллографа. Полученное значение занесите в табл. 1.