Фізичний практикум: "Захват супутника зв’язку"

Для реалізації розвитку освіти на основі нових прогресивних концепцій в основу змісту курсу фізики покладено ідею взаємозв’язку теоретичного та експериментального методів у змісті навчання та прикладний характер курсу фізики.

Проблема впровадження сучасних технічних пристроїв мікроелектроніки у процес навчання фізики була і є в центрі уваги фахівців. При цьому домінують тенденції тісного взаємозв’язку впровадження кожного окремого елемента з часом підчас вивчення фізичних основ його побудови і дії.

Аналізуючи вплив розвитку науково- технічного прогресу на розвиток людини шкільного віку, де особлива роль відводиться стрімкому розвитку електроніки, зокрема телебаченню як потужному джерелу найрізноманітнішої інформації, варто звернути увагу на те , що ще в шкільному та в молодшому шкільному віці діти спілкуються з електронними іграшками, телевізійними ігровими приставками, не розуміючи глибоко принципів будови і їхньої дії, про те це не є завадою в роботі з ними. І яким же є пізнавальним для учнів вивчення принципів дії та будови, роботи, здавалося б, звичайних у буденному житті технічних пристроїв, що здобули прописку в наших оселях.

В основу розкриття змісту шкільного курсу фізики й особливо під час вивчення теми « Принципи телефонного зв’язку. Поняття про телебачення. Розвиток засобів зв’язку» мають бути покладені результати науково – технічного прогресу й конкретні приклади різних видів зв’язку та передачі різноманітної інформації.

Пропонуємо варіант проведення роботи фізичного практикуму в 11 класі.

Тема. Захват супутника зв’язку з пакетом українських телевізійних програм. Налагодження та одержання відео і звукової інформації одного з каналів.

Мета роботи: ознайомитися з роботою будовою та роботою навчального комплекту цифрового супутникового телебачення. Навчитися визначати місцезнаходження супутника за його координатами в небесній сфері. Дослідити залежність сигналу від відстані розташування конвертора від дзеркала антени.

Потрібне приладдя.

1. Супутникова антена (Виробництво м,Тернопіль 0,6 м.).
2. Штатив – тринога від шкільного телескопа.
3. Конвертор.
4. Цифровий тюнер.
5. Телевізійний кабель з F наконечниками.
6. Побутовий телевізор.
7. Шкільний компас.
8. Ключ рожковий та викрутка.
9. Шкільна лінійка.

Теоретичні відомості мають охопити електромагнітні хвилі та явища їхнього відбивання, що покладено в основу супутникового зв’язку.

Розкриваючи історію супутникового телебачення, цікавим для учнів є те що 1945 року автор наукової фантастики Артур Кларк опублікував у журналі статтю , в якій запропонував систему зв’язку за допомогою супутника, який перебуває на геостаціонарній орбіті. ЇЇ часто так і називають –«Пояс Кларка». Ця орбіта лежить у площині екватора і розміщена на відстані 36000 км. від Землі. Швидкість обертання супутника дорівнює швидкості обертання Землі, тобто він ніби зависає під певною точкою Землі та забезпечує величезну площу земної поверхні стабільним зв’язком.

Початком супутникового зв’язку вважають 1965 рік, коли вперше було запущено супутник. Сьогодні їхня кількість сягає більше сотні, обслуговуючи і транслюючи тисячі програм та мільйони телефонних розмов.Час роботи супутника визначається запасом палива для корекції орбіти і становить 10 -15 років, що є економічно вигідним. Україна з 1993 року створивши Національне Космічне Агенство є членом організації Intersat отримує інформаційну і технічну підтримку з організації супутникового телебачення.

Сьогодні Україна веде трансляцію за допомогою супутників «Сіріус -2» та «Амос -1» більше 20 каналів, транслюючи їх не тільки на територію України і Росії, а й на країни Європи та країни близького сходу. Опис комплекту приладів.

Супутниковий комплект для прийому телевізійних програм складається з антени – дзеркала, що є параболічним відбивачем електромагнітних хвиль й одночасно їх підсилювачем. Енергія електромагнітної хвилі, яка приходить з космосу, надзвичайно мала й не може бути використаною безпосередньо для роботи телеприймача. Її необхідно підсилити та понизити частоту хвилі з корисним сигналом до такої, що можна передавати звичайним телевізійним кабелем,частота сигналу супутника становить 10,7 -12,75 гігагерц.

У фокусі дзеркала розташований конвертор – електронний пристрій , у якому під дією електромагнітних хвиль виникають вимушені високочастотні коливання струмів високої частоти. Тут вони підсилюються й понижуються до частот 900 – 2500 МГЦ та передаються до приймача – тюнера, що може де модулювати корисний відео – звуковий сигнал, необхідний для роботи телевізора.

Виконання роботи передбачає наступне:

1. Повторити матеріал з підручника Фізика -11 , Астрономія -11 по даній темі. Ознайомитись з інструкцією з охорони праці при виконанні даної роботи.

2. Встановити триногу від телескопу в класній кімнаті , вікна якої виходять на південний захід, або встановити на відкритому майданчику, при відсутності дерев не менше 9 м. з південно –західного боку, визначивши сторони горизонту компасом.

3. На вертикальну частину штативу одіти хомут кріплення антени, щоб можна було повертати антену в потрібному напрямку.

4. Вертикальне кріплення також необхідно підготувати до руху дзеркала в вертикальній площині.

5. Закріпити на траверсі антени конвертор, даючи можливість йому рухатись по траверсу.

6. Приєднати кабель до конвертера не прикладаючи значних зусиль , та приєднати другий кінець кабеля до приймача.

7. З'єднати вихід аудіо – відео приймача та ідентичний ви хід телевізора шнуром.

8. Перевірити зібрану установку. Провести її ввімкнення.

9. Увімкнути прймач, слідкуючи за повідомленням з екрану телевізора.

10. Після декількох секунд завантаження програми приймача в основному мею обрати функцію «Контроль сигналу».

11. Обрати потрібну шкалу.

12. Визначаємо полуденну лінію, позначивши її на підлозі крейдою.Визначаємо розташування небесного меридіана на небесній сфері. Заштриховуємо сектор «південний захід –захід» - це і буде сектор знаходження нашого супутника.

13. Вважаючи, що траверса антени збігається з її віссю, починаємо переміщати антені в горизонтальній площині вправо від небесного меридіану, при збільшенні сигналу уповільнюємо рух,знайшовши максимальне значення сигналу.

14. Налагоджуємо вертикальну вісь антени, переміщуючи її дзеркало вгору та стежачи за лінійкою нижньої шкали.

15. Приступаємо до налагодження конвертора, заповнюючи таблицю.

16. Виходимо з меню «Контроль сигналу» та вимикаємо пошук, переміщаючи курсор тими ж кнопками на панелі приймача.

17. Через декілька секунд сканування каналів отримуємо перелік каналів. Вибираєм бажаний канал із списку, перевіряючи його.

18. Повідомляємо вчителя про отримані результати та заносимо в таблицю результати дослідження, будуємо графік залежності рівня сигналу, робимо висновок.

19. Внести предмети в простір між дзеркалом антени та конвертором, спостерігати за екраном, зробіть висновок.

20. Вимкнути приймач, телевізор,розібрати установку, доповівши про проведену роботу вчителю. Приступити до оформлення звіту в зошиті.

Контрольні запитання:

1 Які властивості електромагнітних хвиль використано в цій роботі?
2. Які інші властивості електромагнітних хвиль вам відомі?
3.Як відбудовуються прийоми електромагнітних хвиль у цій роботі?
4. Що таке модуляція і демодуляція?
5. Яке призначення дзеркала в супутниковій антені?
6. Чому листя дерев погіршують сигнал супутника?