1. Введение

Компьютерный лабораторный практикум (КЛП) содержит лабораторные работы, предназначенные для дисциплин: Теоретические основы электротехники, Общая электротехника и Физика (раздел

« Электричество и магнетизм»).

В качестве носителя выбрана программа Elеctronics Workbench (EWB) компьютерного (математического) моделирования электрических цепей. Программа содержит обширную библиотеку компонентов электрических цепей, моделей электронных узлов, функциональные блоки, измерительные устройства. Последние по внешнему виду и способам управления (настройки) близки к их техническим прототипам. Эта программа позволяет решать задачи разного уровня, начиная от исследования режимов в простейших цепях и вплоть до разработки и анализа работы сложных радиоэлектронных устройств с выходом на программу создания печатных плат. В данном случае реальное моделирование слишком дорого, длительно и малопродуктивно. Трудно представить себе, что университет может приобрести физическую лабораторию с такими возможностями, содержать и обновлять ее. КЛП заменяет физический эксперимент лишь там, где это необходимо (сложный, дорогостоящий, длительный, опасный эксперимент или недоступный, закрытый объект) и целесообразно (имеется точная математическая модель, исход опыта абсолютно предсказуем)

Особенность КЛП в том, что от студента знания программирования не требуется, обучиться выполнять лабораторные работы с графически оформленными и распечатанными результатами можно за несколько часов. В ЕWВ каждый компонент схемы описывается математической моделью, которую можно при необходимости дополнять. Первые занятия на кафедре физики МГУЛ показали, что студенты легко овладевают навыками работы в среде EWB5.0с. Последующие версии, вплоть до EWB 9, принимают приведенные схемы, но преобразовывают их автоматически.

1. Компьютерное моделирование в отличие от физического моделирования производится не на реальных объектах или их физических аналогах, а является математической моделью природного процесса. Степень соответствия результатов компьютерного моделирования действительным процессам в реальных объектах определяется, во-первых, качеством модели, то есть пониманием сущности исследуемого явления и применяемым математическим аппаратом, и, во-вторых, точностью вычислений, качеством конкретной вычислительной программы.

2. Программа MathCad для контрольных расчетов осуществляет чисто математическое моделирование с выводом результатов в числовом, формульном и графическом виде, в том числе в трехмерном, цветном и анимационном. Иные преимущества: быстродействие, точность и оформление результатов в виде документа, распечатки.

3. Программа EWB отличается тем, что объекты исследования изображаются так, как это принято в обычной схемотехнике, а измерительные приборы имеют внешний вид и все органы управления, повторяющие их промышленные прототипы.

4. Поскольку все преимущества на стороне компьютерного моделирования, сферой реального физического моделирования остаются или неизученные объекты, или не описываемые с приемлемой точностью математически.

Составитель схем лабораторных работ осуществил все необходимые установки, большинство управляющих кнопок пользователю, под которым мы подразумеваем учащегося или студента, не потребуется. Некоторые из кнопок являются общими для всех программ, работающих в системе Windows, и их функции здесь не рассматриваются. Поэтому в описании подробно изложены только приемы выполнения процедур анализа электрических цепей.