Тема 9. Регуляция стрессовой реакции у растений. 4 страница

Не все разделы информатики возникали одновременно. История информатики связана с постепенным расширением области ее интересов. Возможность расширения диктовалась развитием компьютеров и накоплением моделей и методов их применения при решении задач различного типа.

Школьный учебный предмет информатики не может включать всего того многообразия сведений, которые составляют содержание активно развивающейся науки информатики. В то же время школьный предмет, выполняя общеобразовательные функции, должен отражать в себе наиболее общезначимые, фундаментальные понятия и сведения, раскрывающие существо науки, вооружать учащихся знаниями, умениями, навыками, необходимыми для изучения основ других наук в школе, а также подготавливающими молодых людей к будущей практической деятельности и жизни в современном информационном обществе.

Среди принципов формирования содержания общего образования современная дидактика выделяет принцип единства и противоположности логики науки и учебного предмета. В связи с этим обстоятельством приходится констатировать, что на процессе формирования школьного учебного предмета информатики сказывается чрезвычайно малая временная дистанция между возникновением информатики как самостоятельной отрасли науки и включением в практику массовой общеобразовательной школы соответствующего ей нового учебного предмета — около 10—15 лет. По этой причине определение содержания школьного курса информатики является очень непростой задачей, на решении которой продолжает активно сказываться процесс становления самой базовой науки информатики. Проблема также и в том, что даже целесообразность введения в школу отдельного предмета информатики не является бесспорной — существуют аргументы (выдвигаемые как зарубежными, так и отечественными специалистами), которые показывают, что такой путь не является единственным и бесспорным. Вопрос в конечном итоге заключается в следующем: чего в новом общеобразовательном знании больше — того, что должно составить отдельный учебный предмет для общеобразовательной школы, или того, что может (или должно) быть неразрывно связано с содержанием и технологией изучения всех школьных предметов? Но большинство ученых на сегодня обосновывают положение учебного предмета «Информатика» в структуре школьных учебных вполне определенно: «Общее информационное образование является базовым компонентом содержания общего образования. Это значит, что на него распространяется следующая дидактическая формула: всякий базовый компонент общего образования включается в содержание образования двояко — в виде особого учебного предмета (сегодня это курс информатики) и в виде «вкраплений» во все другие учебные предметы».

Введение в 1985 г. в среднюю школу отдельного общеобразовательного предмета «Основы информатики и вычислительной техники» дало старт формированию новой области педагогической науки, объектом которой является обучение информатике. Следуя официальной классификации научных специальностей, этот раздел педагогики, исследующей закономерности обучения информатике на современном этапе ее развития в соответствии с целями, поставленными обществом, в настоящее время получил название «Теория и методика обучения и воспитания (информатике; по уровням образования)». Из приведенной формулировки следует, что к теории и методике обучения информатике нужно относить исследование процесса обучения информатике везде, где бы он ни проходил и на всех уровнях: дошкольный период, школьный период, все типы средних учебных заведений, высшая школа, самостоятельное изучение информатики, дистанционные формы обучения и т. п. Каждая из перечисленных областей в настоящее время ставит свои специфические проблемы перед современной педагогической наукой. Нас в данном случае в первую очередь будет интересовать та область Методики информатики, которая рассматривает обучение информатике в начальной школе в рамках общеобразовательного предмета информатики.

Понятно, что определение методики информатики как науки об обучении информатике само по себе еще не означает существования этой научной области в готовом виде. Теория и методика обучения информатике в настоящее время интенсивно развивается; школьному предмету информатики уже более полутора десятка лет, но многие задачи в новой педагогической науке возникли совсем недавно и не успели получить еще ни глубокого теоретического обоснования, ни длительной опытной проверки.

В соответствии с общими целями обучения методика преподавания информатики ставит перед собой следующие основные задачи: определить конкретные цели изучения информатики, а также содержание соответствующего общеобразовательного предмета и его место в учебном плане средней школы; разработать и предложить школе и учителю-практику наиболее рациональные методы и организационные формы обучения, направленные на достижение поставленных целей; рассмотреть всю совокупность средств обучения информатике (учебные пособия, программные средства, технические средства и т.п.) и разработать рекомендации по их применению в практике работы учителя.

Говоря иными словами, перед методикой преподавания информатики, как и перед всякой предметной школьной методикой, ставится традиционная триада основных вопросов:

• зачем учить информатике?

• что надо изучать?

• как надо обучать информатике?

Методика преподавания информатики — молодая наука, но она формируется не на пустом месте. Опережающие фундаментальные дидактические исследования целей и содержания общего кибернетического образования, накопленный отечественной школой еще до введения предмета информатики практический опыт преподавания учащимся элементов кибернетики, алгоритмизации и программирования, элементов логики, вычислительной и дискретной математики, проработка важных вопросов общеобразовательного подхода к обучению информатике имеют в общей сложности почти полувековую историю. Будучи фундаментальным разделом педагогической науки, методика информатики опирается в своем развитии на философию, педагогику, психологию, информатику (в том числе школьную информатику), а также обобщенный практический опыт средней школы.

Впервые учебный курс «Методика преподавания информатики» был введен в учебные планы педвузов в 1985 г. в связи с организацией подготовки учителей по дополнительной специальности «Информатика» на базе физико-математических факультетов. Вскоре появилось и первое учебное пособие по этому курсу. В 1993 г. был сделан первый набор на учительскую специальность «Информатика» как основную. С 1995 г. действует Государственный стандарт высшего педагогического образования по специальности «Информатика». В российских педвузах стала расширяться подготовка «профильных» учителей информатики. В то же время справедливо отмечалось, что в течение весьма длительного периода содержание методической подготовки будущего учителя информатики — наиболее слабая часть (и наиболее слабо обеспеченная часть) его профессиональной подготовки. В настоящее время появились учебные книги по методике информатики, хотя в течение долгого времени кафедрам и студентам приходилось делать основной упор на периодику. Официальным ориентиром в методической подготовке будущих учителей информатики служат рекомендованные Министерством образования РФ примерные учебные программы. Содержание этого учебного предмета составляет рассмотрение общих теоретических основ методики преподавания информатики, совокупности основных программно-технических средств, а также методов изучения конкретных тем школьного курса информатики на пропедевтическом, базовом и профильном этапах обучения.

Беру жүйелерінің дамуы және түрлері

Мазмұны:

1. Ауа тораптары тізбектерінің алғашқы параметрлері;

2. Симметралы кабельдер тізбегі алғашқы параметрлері;

3. Ауа және кабельдік тізбектері толқындық параметрлері;

4. Құрылымдалынған кабельдер айнымалы жұбы алғашқы параметрлері;

5. Құрылымдалынған кабельдер айнымалы жұбы екінші параметрлері.

Ауа тораптары тізбектерінің алғашқы параметрлері

Ауа торабы - екі өткізгішті сым тізбегі. Алғашқы параметрлерді анықтағанда тізбектер оқшауланған деп саналады. Алғашқы параметрлер 1 км ұзындыққа жатқызады. Сонымен тұрақты тоққа кедергі анықтамасынан шығады ρ₀ - меншікті кедергі, l – линия ұзындығы км-да, S - қиынды мм².

Сонда 1 км екі өткізгішті сымдар тізбегі.

, (3.1)

d – сым диаметрі мм.

Кедергі металдық сымдар үшін температураға тәуелді:

R'₀=R₀ [1 + α'(t⁰-20⁰) ], (3.2)

R₀ - 20º С кедергі.

Екі өткізгішті сымдарда кедергі тұрақты тоққа [Ом/км] диаметрі d=4 мм болғанда:

дағдылы құрыш - 22 Ом/км,

жезді құрыш - 23,3 Ом/км,

жұмсақ жез - 2,8 Ом/км,

қатты жез - 2,84 Ом/км,

алюмини - 4,66 Ом/км,

биметалл (құрыш-жез) - 4 Ом/км,

Торап кедергісі жақындық эффект есебімен мынадай формуламен шешіледі

, (3.3)

функция F(x) – график түрінде көрсетіледі, x = | ka | = | k |, .

Екі өткізгішті сымдар бір текті дөңгелек өткізгіштермен индуктивтігі [28]

, Гн/км (3.4)

а – өткізгіш сымдардың өз ара қашықтығы, d – өткізгіш сымдары диаметрі, Q(x) - үстіңгі эффект есепке алынатын функция, оның графигі [1] көрсетілді, x = | k | d. Бірінші қосылғыш – бұл сыртқы индук­тивтік, екіншісі - ішкі.

Екі өткізгішті сымдар тізбегі сиымдылығы мына формуламен есептелінеді

, Ф/км (3.5)

ε _r – ортаның салыстырмалы диэлектрикалық өткізгіштігі.

1,05 коэффициенті – ауа тізбектері үшін енгізіледі және изоляторды есепке алады. Бұдан көрінгендей сиымдылық жиелікке тәуелді емес.

Ауа тізбектері сымдары арасындағы оқшаулықтар өткізгіштігі көптеген факторлармен анықталады. Сондықтан оны эмпирикалық формуламен анықтайды:

G = G₀+kf, См/км (3.6)

G₀ – тұрақты тоққа өткізгіштік, k – оқшаулық күиің есепке алатын кейбір коэффициенттер, ƒ – ауыспалы тоқ жиелілігі, Гц.

G₀ ≈ 0,01·10^-6 См/км, k ≈ 0,05·10^-9 – құрғақ ауа райында.

G₀ ≈ 0,05·10^-6См/км, k ≈ 0,25·10^-9 – ылғал ауа райында.

Симметралы кабельдер тізбегі алғашқы параметрлері

Кабельдердің ауа торабынан айырмашылығы, олардың ішіндегі тарамдардың ара қашықтығы сол тарамдардың диаметріне және көрші жұпқа дейінгі қашықтыққа пара пар. Сондықтан жақындық эффектісі үлкен рөль атқарады. Сонымен қатар барлық тарамдар түйіндері бұралады, себебінде тарамдар ұзындығы кабель ұзындығынан асып кетеді.

Кабельдік жұптың тұрақты тоққа кедергісі және ауа торабы үшін де осы формуламен есептелінеді, алайда бұрылған жағдайда ұзарғандығы есепке алынады, яғни

, Ом/км (3.7)

χ сым диаметріне D тәуелді өзгереді. Егер D =30÷80 мм болса, онда χ =[1,01÷1,07]. Кабельдік жұптың айнымалы тоққа кедергісі

, Ом/км (3.8)

Мұнда G (x) және Н (х) графикпен анықталады және сымдардың жақындығы есепке алынады. Р параметрі бұралу түрі:

Р=1 жұпты бұралуда (3.1 сүгірет)

3.1 Сүгірет – Жұпты бұралу

Р=2 қос жұпты бұралу (3.2 сүгірет)

3.2 Сүгірет– Қос жұпты бұралу

Р=4+ жұлдызды бұралу (3.3 Сүгірет)

3.3 Сүгірет– Жұлдызды бұралу

Δ R – вихрлық тоқтардан туындайтын қосымша кедергілер және ƒ>30 кГц болғанда есепке алынады, мысалға, [1] кестемен.

Белсенді кедергінің жиелікке тәуелділігін келтіреміз (3.4 Сүгірет).

3.4 Сүгірет – Белсенді кедергінің жиелікке тәуелділігі

Кабельдік жұптың индуктивтігі:

, Гн/км (3.9)

χ– қатты бұралу коэффициенті. Яғни бұл ауа торабына болатындай дәл сондай формула. Повива диа­метре D =30÷80 мм болғанда, онда χ =[1,01÷1,07]. L – дің жиелікке тәуелділігін көрсетеміз (3.5 сүгірет).

3.5 сүгірет –Индуктивтіктің жиелілікке тәуелділігі

Кабельдік тізбек сиымдылығы көрші тарамның әсерін есепке алғанда:

Ф/км (3.10)

Мұнда χ – қатты бұралу коэффициенті, _ψ– тарамдардың жақындығы [1]. есебінен сиымдылықтың ұлғаюын есепке алушы коэффициент. ε_р – компинацияланған оқшаулау жұбы үшін қорытындылаушы диэлектрикалық өткізгіш:

. (3.11)

ε_r1 – қатты диэлектриктердің салыстырмалы диэлектрикалық өткізгіштігі, ε_r2 – ауаның салыстырмалы диэлектрикалық өткізгіштігі, V₁ – диэлектрик көлемі, V₂ – ауа көлемі. ψ - d1/d, d1 тәуелді – оқшаулау тарамы диаметрі және d – жалаң тарамдардың диаметрі.

Кабельдік тораптағы оқшаулықтардың өткізгіштігі ауаға қараған көп мәрте аз болып келеді және олар анықталады

G = ωСtgδ_р, См/км (3.12)

С – тізбек сиымдылығы [Ф/км], tgδ_p - компинацияланған оқшаулау шығындалу тангенс бұрышы:

. (3.13)

Ауа және кабельдік тізбектері толқындық параметрлері

Тораптардың толқындық немесе екінші параметрлері белгілі болғандай толқындық кедергі Z_в және γ таралу коэффициенті. Екі өткізгішті сымдар тізбектері үшін, кабельдік және ауалық бағыттаушы жүйеге кіретін нақты түрлерін жазамыз.

Жез сымнан тұратын (тоқ жүретін тарам) екі өткізгішті торапты аламыз. Сонда толқындық кедергі болады

, Ом (3.14)

мұнда r₀ – сым радиусі, а – сымдар арасы қашықтығы.

Жез сымдары торабы өшу коэффициенті

, дБ/км (3.15)

Фазалар коэффициенті

, C – желдің жылдамдығы. (3.16)

Тораптағы толқын топтық және фазалық жылдамдығы

. (3.17)

Жалпы түрде екі өткізгішті торабы аз жоғалтумен өшу коэффициентін жазуға болады

. (3.18)

Алғашқы параметрлер арасындағы оптималдық қатынастар, α - ең кіші мәнде болғанда оптимальдық қатынасы. Ол үшін теңдеу жазамыз

. (3.19)

Бұдан оптимальды қатынас .

Алайда нақты желілерде әр қашан , сондықтан белгіленген қашықтықтар арқылы индуктивтік катушканың қосылумен индуктивтік ұлғаяды (пупинизация тәсілі).

Құрылымдалынған кабельдер айнымалы жұбы алғашқы параметрлері

Айналу жұбы таралған параметрлермен тиіптік тізбек болып табылады. Оның эквиваленттік сызбасы 3.6 сүгіретте көрсетілген

3.6 Сүгірет– Эквиваленттік сызба

Айналым жұбы электрлік қасиеттері басқа кез келген электромагниттік тербеліс бағыттаушы жүйесі сыяқты, толықтай олардың алғашқы параметрлерімен сипатталады: омдық кедергі R, индуктивтікL, сиысдылық C және оқшаулықтың өткізгіштігі G.

R және G сымдағы, экран мен оқшаулықтағы энергия шығын көрсетеді. C және L параметрлері айналым жұбының реактивтігін анықтайды және олардың жиелік қасиеттерін көрсетеді.

Сиымдыдық. Айналым жұбы сиымдылық көлемі құрайды

, нф/м, (3.20)

ε - оқшаулау материалы салыстырмалы диэлектрикалық өткізгіштігі, D- жұптағы сымдар ара қашықтығы, d- өткізгіш сымы диаметрі.

TIA/EIA - 568-А стандарты бойынша 3 категориядағы кабельдер үшін 100м. ұзындыққа сиымдылық 6,6нф-дан асып кетпеуі тиіс, ал 4-5 категориядағы кабельдер үшін, 6нф. Экранды қолдану сиымдылықты шамамен 30% ұлғайтады.

Белсенді кедергі. Белсенді кедергі жасалған материлға, оның ұзындығына, қимасына, жиелік температурасына және т.б. тәуелді болып келеді.

TIA/EIA стандарты талаптарына сәйкес- 568-А t^°=20^° С температурада тұрақты тоққа кедергі кез келген айналым жұбы өткізгіштері 100м ұзындықта 9,38 Ом. аспауы тиіс. Кедергіде үстіңгі эффект әсері орнын толықтыру үшін сымдар диаметрі түрлі жиеліктер үшін әр түрлі таңдалады. Мысалға, 5 категориядағы өткізгіштердің диаметрі 100 МГц дейінгі жиелікте 0,51 ÷ 0,52мм болады, сонда 600-мегагерцелік кабельдерде өткізгіштер диаметрі шамамен 0,6мм. дейін ұлғайтылады.

Индуктивтік. Айналым жұбы индуктивтігі бірнеше құрамдастықтардан тұрады

L = L₁+L₂+L₃ Гн/м (3.21)

мұнда L₁ - сыртқы индуктивтік, ол сымдардың геометриясымен, сым материалдары магниттік қасиеттерімен. L₂ – ішкі индуктивтік. Бұл құрамдастықтар жиелік өскен жағдайда азаяды. L₃ – сыртқы орам индуктивтігі (егер жұп экрандалынсан). Бұл құрамдастар көзге көрінетін жиелік тәуелділікте болады. Қорытындылаушы L жиелікпен азаю тенденцияға ие.

Оқшаулықтың өткізгіштігі. Бұл параметрлер материал сапасының және жекеленген сымдардың оқшаулау орамдарын дайындау процесінің өлшемі болып табылады. Айналым жұбы изоляциясы қорытындылаушы өткізгіштігін екі құрамдық түрінде көрсетуге болады:

G = G₀+G_f, См/м (3.22)

мұнда G ₀- диэлектриктердің жетілмегендігінен тоқтың ағып кетуін есепке алады, G_f – диэлектрикті поляризациялауға кететін энергия шығыны.

Құрылымдалынған кабельдер айнымалы жұбы екінші параметрлері.

Толқындық кедергі. Айналым жұбы толқындық кедергісі деп тораптағы толқындық процестері кедергісі аталады. Олар анықталады

, Ом (3.23)

мұнда Z_B – ажыратылған шексіз ұзындықтағы айналым жұбы кіріс кедергісіне санды тең.

Өшу. Кабельдік техникада жеке және жұмыс өшуі болып айрылады. Кабельдің жеке өшуі деп оның идеалды жағдайындағы өшуі айтылады. Олар идеалды келісім жағдайында таралу коэфициентінің нақты бөлігі ретінде анықталады.

. (3.24)

Кабельдерді нақты қолдану жағдайында келісім бұзылады және бұл өшудің өсуіне әкеліп соқтырады. Ондай өшу жысшлық деп аталады.

Сәуленелуге байланысты өшу. λ < a болғанда, мұнда а- сымдар арасы қашықтығы, бұл шығындар лезде өсіп кетеді. Айналым жұбы үшін а=2мм, сондықтан f = f_кр = 15ГГц.

Жиеліктің өсуімен өшу де өседі. Бұл тәуелділік айналым жұбы үшін TIA/EIA - 568-А стандартымен 100м. ұзындыққа t°=20° болғанда мынадай формуламен көрсетіледі

, Дб (3.25)

A(f) – ең үлкен шекті өшу, f - жиелік МГц, k₁, k₂, k₃ – кабел категорияларына тәуелді коэффициенттер. Мысалға, 5 кате­гориялы кабельдер үшін k₁ = 1,967, k₂=0,023, k₃=0,050.

Өтпелі өшу. Берілетін дабыл деңгейі мен олардың көрші жұпта жасақтайтын кері әсері арасындағы айырмашылық өтпелі өшу деп аталады. СКС техникаларында жақын ұштағы өтпелі өшу NEXT (Near End Crosstalk) түрінде белгіленіледі, ал алыс ұштағы FEXT (Far End Crosstalk).

TIA/EIA - 568-А стандарты 100 м ұзындықтағы кабельдің жақын ұшындағы өтпелі өшудің ең кіші мәнін мөлшерлейді. Ол 0,772МГц жиеліктен көп келесі түрмен анықталады:

, дБ. (3.26)

3,4,5 категориялы кабельдер үшін NEXT (0,772) мәні 43, 58, 64дБ. тең қабылдайды

Қосымшаға және кабельдерді қолдану әдістеріне байланысты өтпелі өшудің мәндерін мөлшерлеу түрлі жолдармен жүзеге асырылуы мүмкін. Қолда бар қабылдағыш пен таратқышты бір мезгілде ұсынғанда кері әсер жеке таратқыштың әсерінен өсіп кетуі мүмкін.

Қорғалуы. Қорғалу дегеніміз өтпелі кері әсерлерден сақтандыру деп түсіндіріледі. Бұл параметрлер ACR (Attenuation to Crosstalk Radio) түрінде белгіленіледі. Бұл параметрлер кері әсердің пайдалы дабылдардан асып кету мөлшерін анықтайды.

Олар былай анықталады

ACR=NEXT-A(f), дБ. (3.27)

Мысал үшін, TIA/EIA - 568-А стандартына сәйкес ұзындығы 100 ең кіші допустимое значение ACR шекті мәнен 3,4,5 категориялы кабелдер үшін 15, 34, 40 дБ. болады. 10МГц жиелікте.

Дабылдардың салыстырмалы таралу жылдамдығы (Параметр NVP) және дабыл өтуін кідірту (параметр Delay). Параметр NVP (Nominal Velociti of Propagation) айналмалы жұпты бойлай электромагниттік толқындар жылдамдығының бәсеңдеу өлшемі болып табылады. Ол нақты жылдамдықтың жарық жылдамдығының вакуумдағы жылдамдығы қатынасына тең болады және % белгіленіледі.

JSO/JEC -11801 стандартында NVP параметрі атап айтқанда анықталған, жиелік 1МГц болған жағдайда 3, 4, 5 категориялы кабельдер үшін 0,4, 0,6, 0,65 болып келеді.

NVP мәні айналмалы жұп үшін өткізгіш диаметріне, олардың ара қашықтығына және диэлектрик түрлеріне тәуелді болып келеді. СКС-та қолданылатын кадельдер үшін оқшаулау материалы басты анықтауыш болып табылады.

Электр магниттік толқындардың айналмалы жұп бойымен таралу ақырғы жылдамдығы қабылдағышқа түсетін дабылдарды олардың кіру торабына түскен соң кідіріске ұшырауына соқтырады. Кідірту мәні (delay параметрі) кейбір жоғарғы жылдамдықты ақпарттар алмасу қосымшаларында қиын сәтте болады.

JSO/JEC -11801 стандартына сай delay параметрі төменде көрсетілген мәннен асып кетпеуі тиіс

, нс/100, (3.28)

Мұнда f - МГц – тегі жиелік.

Айналмалы жұптардағы дабылдардың жүруіне кедергілердің шашылуы. (параметр Skew). Бірнеше айналмалы жұптардан тұратын кабельдерде, олардың әр біреуі таратқыштан қабылдағышқа дейінгі жеке уақыттарымен сипаттлады.

Барлық жұптардың арасындағы кедергілердің ең жоғарғы айырмашылығы skew параметрімен белгіленіледі:

Дата добавления: 2014-01-07