МОДЕЛЮВАННЯ ТА ВІЗУАЛІЗАЦІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ КОТУШКИ ІНДУКТИВНОСТІ ЗАСОБАМИ LABVIEW

Анотація

У статті розглянуто актуальну проблему створення сучасного лабораторного практикуму з фізики в умовах дистанційного та змішаного навчання, коли відсутність доступу до реального експериментального обладнання потребує використання віртуальних засобів для моделювання фізичних процесів. Показано, що більшість існуючих симуляторів електричних і магнітних полів, зокрема Ansys Electronics Desktop та Finite Element Method Magnetics (FEMM), орієнтовано на підготовлених користувачів, мають складний інтерфейс і вимагають більш поглибленої підготовки, що ускладнює їх використання на початкових етапах вивчення фізики. Для підвищення наочності навчального процесу та формування практичних компетентностей здобувачів освіти запропоновано використання програмного середовища LabVIEW, яке поєднує можливості графічного програмування, візуалізації результатів і створення інтерактивних віртуальних приладів. У межах дослідження розроблено віртуальний прилад для моделювання магнітного поля витка зі струмом і котушки індуктивності, що ґрунтується на законі Біо – Савара – Лапласа. Реалізовано алгоритм дискретизації витка на елементи струму з подальшим обчисленням координатних складників вектора магнітної індукції у вибраній точці простору. Забезпечено автоматичне побудування ліній магнітного поля котушки з довільною кількістю витків, симетричне відображення результатів відносно осей координат, а також можливість інтерактивного дослідження напрямку вектора магнітної індукції за допомогою введення координат або вибору точки курсором миші у графічному полі. Розроблений віртуальний прилад може використовуватися як демонстраційний матеріал на лекціях і практичних заняттях, а також як складова частина лабораторного практикуму з фізики в умовах дистанційного навчання. У подальшому планується інтеграція програми з триосьовим MEMS цифровим магнітометром для експериментального підтвердження теоретичних результатів і розширення функціональних можливостей системи.