СОЗДАНИЕ НОВОГО ПРИБОРА – РЕЗУЛЬТАТ СОВМЕСТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧИТЕЛЯ И УЧЕНИКОВ!

Сейчас  наш  мир  стоит  на  пороге  новых  больших  открытий.  В нашу  жизнь  активно  вошли  Интернет, виртуальное  общение   и новая  реальность в виде цифровизации  многих областей современной жизни. На  дорогах  уже  появляются  новые  автомобили  без  водителей,  в  воздухе – беспилотные  летательные  аппараты. Сегодня остро не хватает отечественных профессионалов в области прикладной математики, физики, химии, астрономии. Поэтому в школе-гимназии № 63 уделяется огромное внимание образованию детей в области точных наук. Наши ученики со своими старшими  наставниками  аккумулируют новые идеи в технической области. Создают исследовательские проекты в области физики, которые отличаются доступностью, актуальностью и большим прикладным значением.

Учитывая  современные условия  и  потребности  средней школы и рынка,  я как учитель  физики  ШГ №63  имени  Ч.Т.Айтматова  г. Бишкек,  и мои ученики  11  класса  — Шералиев  Эрмек, Молочков  Вениамин —   создали в 2020-2021 учебном году наш первый проект, который занял 3-е место в городском конкурсе исследовательских проектов в номинации «Приборы и оборудование по физике». Этот проект называется так: «Создание  прибора  для  измерения  основных  параметров  биполярных  транзисторов» Несмотря  на то, что  2020-2021  учебный  год выпал на режим  онлайн обучения мы неустанно работали над созданием этого проекта и были удостоены призового  места!

  Принципиальная электрическая схема лабораторного комплекса экспериментальных работ по электродинамике

Ученики старших классов, которые ориентированы на поступление в технические вузы, на уроках и  кружках физики с углубленным изучением раздела  «Электродинамика» на протяжении ряда лет участвуют в проектировании несложных электронных приборов. При углубленном изучении  разделов  физики  по электродинамике весьма важным является исследование вольтамперных характеристик биполярных транзисторов и определение их коэффициентов усиления. Мы знаем, что для проведения любых экспериментов при макетировании электронных узлов необходимы электроизмерительные приборы. На это и направлена наша совместная исследовательская и экспериментальная деятельность.

Общий  вид  прибора

   Лицевая панель прибора

В процессе проектирования при создании электронных приборов школьникам необходимы электронные компоненты с точными значениями основных параметров. Особенно это важно при подборе комплементарных пар транзисторов. В справочных данных по промышленно выпускаемым транзисторам приводится информация о том, что коэффициент усиления транзистора находится в диапазоне от указанного минимального значения до указанного максимального значения (например, от 100 до 300). Но при подборе комплементарных пар необходимо подобрать усиление транзисторов с точностью не меньше от 1 до 3-х %. Для исследования вольтамперных характеристик биполярных транзисторов и точного подбора транзисторов по коэффициентам усиления предлагается новый  прибор  для  исследование  технических  параметров  транзисторов. В целях электробезопасности питание прибора   осуществляется от батареек или аккумуляторов.

Целью нашего проекта было создание электронного оборудования для организации углубленного  изучения раздела «Электродинамика» на уроках физики при проведении лабораторных работ, а также для кружковых занятий по физике. Проект был направлен на оказание помощи ученикам старших классов, которые ориентированы на поступление в технические вузы  Кыргызстана и за пределами Кыргызстана.

Участники  проекта  во  время  работы

В чём же научная  новизна нашего проекта? В современной технике много  различных  измерительных  приборов  применяется для  определения  различных  электрических  компонентов    деталей, используемых  в  приборостроении, ЭВМ  и  др. областях. Так для целей электроники выпускаются полупроводниковые транзисторы,  компонентами которых являются  параметры,   приведенные в  определенные   пределы.  Следует отметить,   что  на  отечественных  и  зарубежных  рынках  имеются   в  продаже  измерительные  приборы,  которые  контролируют   коэффициенты   усиления  биполярных  транзисторов. Также  существуют  приборы,  которые    контролируют   токи  и  напряжение  в  электрических  цепях.  Мы  же  создали   новый  прибор,  который    кроме  коэффициента  усиления,  измеряет  ещё и  основные  параметры  биполярных  транзисторов: коэффициент   усиления   транзистора, напряжение  и изменение напряжения «база-эмиттер» транзистора, коэффициент усиления,   измеряющийся  во  всем диапазоне, а также:

— напряжение  «коллектор-эмиттер»  транзистора;

— ток  базы  транзистора;

— ток  коллектора  транзистора;

— снятие  вольт-амперных  характеристик    (ВАХ);

— возможность  исследования  транзисторов,  как  РПР  и  ПРП.

Особенности  нашего  прибора  обеспечивают не  только  наличие  инженерной  функции  измерения  выше  приведенных  параметров  биполярных  транзисторов,  но  и  функцию  обучения  школьника  или  студента.

Практическое   применение следующее: созданный нами прибор могут использовать

мастера-радиотехники, любители  ЭВМ, воспитанники  кружков технического  творчества; старшеклассники  школ  для изучения  и  проведения  лабораторных  работ  по  курсу  «Электродинамика» по   предмету физика; студенты  вузов  для  проведения  практических  работ  по  дисциплинам «Информатика», «Электротехника»,  «Радиотехника»; учителя физики  средних  школ могут  использовать наш прибор для    качественного  изучения  раздела  «Электродинамика» и для проведения  лабораторных  работ   в  старших  классах.

Как же мы решили нашу исследовательскую задачу? Для изготовления «Прибора  для  исследования  технических параметров  биполярных транзисторов» приобретались только комбинированные измерительные приборы и электронные компоненты цепей управления. Корпус изготовлен на базе имеющегося в школе списанного старого советского оборудования, которое было доработано. Поэтому на изготовление   прибора   потрачено всего 3500 сомов.

Мы ждем от нашего эксперимента решение важной задачи: углубленное изучение раздела физики «Электродинамика», которое позволит подготовить школьников к изучению в вузах таких дисциплин, как «информатика», «электротехника», «электроника», «схемотехника», «цифровые микросхемы» и «устройство компьютерной техники».

2. Изучение электродинамики намного облегчит школьникам изучать в самой школе дисциплину «информатика».
3. Прибор для исследования   технических  параметров  биполярных транзисторов   могут  использовать  учителя  школы   для  качественного  изучения  раздела  электродинамики  и безопасного  проведения  лабораторных  работ  по  программе   физики.

Для  учителей  реализуются    дополнительные   возможности    при  освоении   новых  информационных  технологий  в  образовании. Освоение  профессиональных  программных  продуктов  «моделирования  процессов  в  электрических   цепях  Мultisim  12.0»   и  проведение  лабораторных  работ  по  электродинамике  на  их  основе.

4. Основное назначение прибора является измерения  коэффициента  усиления  транзисторов  и  исследование характеристик полупроводниковых приборов,  поэтому  прибор  будет  основным  помощникам  для  любителей  ЭВМ  и членов  кружка  технического  творчества.
5. При разработке стенда расчеты и моделирование функционирования стенда производилось в программной среде Multisim 12.0

Выводы: Надеемся  что  наш  прибор  для  исследования  технических  параметров  биполярных  транзисторов  поможет  многим  решить проблемы  измерения .

Мы надеемся, что созданный нами выгодный в экономическом плане прибор принесёт пользу учителям и ученикам!

Е.У.Абдуллаев, учитель физики ШГ№ 63 им. Ч.Т. Айтматова,

отличник  образования  КР