Электрическая схема это модель электрической цепи: Тест по информатике Моделирование и формализация 9 класс

Содержание

Тест по информатике Моделирование и формализация 9 класс

Тест по информатике Моделирование и формализация предназначен для учащихся 9 класса. Тест содержит 26 вопросов. В конце теста имеются ответы.

1. Выберите верное утверждение:

а) Один объект может иметь только одну модель
б) Разные объекты не могут описываться одной моделью
в) Электрическая схема — это модель электрической цепи
г) Модель полностью повторяет изучаемый объект

2. Выберите неверное утверждение:

а) Натурные модели — реальные объекты, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение моделируемого объекта
б) Информационные модели описывают объект-оригинал на одном из языков кодирования информации
в) Динамические модели отражают процессы изменения и развития объектов во времени
г) За основу классификации моделей может быть взята только предметная область, к которой они относятся

3. Какие признаки объекта должны быть отражены в информационной модели ученика, позволяющей получать следующие сведения: возраст учеников, увлекающихся плаванием; количество девочек, занимающихся танцами; фамилии и имена учеников старше 14 лет?

а) имя, фамилия, увлечение
б) имя, фамилия, пол, пение, плавание, возраст
в) имя, увлечение, пол, возраст
г) имя, фамилия, пол, увлечение, возраст

4. Выберите элемент информационной модели учащегося, существенный для выставления ему оценки за контрольную работу по информатике:

а) наличие домашнего компьютера
б) количество правильно выполненных заданий
в) время, затраченное на выполнение контрольной работы
г) средний балл за предшествующие уроки информатики

5. Замена реального объекта его формальным описанием — это:

а) анализ
б) моделирование
в) формализация
г) алгоритмизация

6. Выберите знаковую модель:

а) рисунок
б) схема
в) таблица
г) формула

7. Выберите образную модель:

а) фотография
б) схема
в) текст
г) формула

8. Выберите смешанную модель:

а) фотография
б) схема
в) текст
г) формула

9. Описания предметов, ситуаций, событий, процессов на естественных языках — это:

а) словесные модели
б) логические модели
в) геометрические модели
г) алгебраические модели

10. Модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются:

а) математическими моделями
б) компьютерными моделями
в) имитационными моделями
г) экономическими моделями

11. Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде:

а) математической модели
б) табличной модели
в) натурной модели
г) иерархической модели

12. Графической моделью иерархической системы является:

а) цепь
б) сеть
в) генеалогическое дерево
г) дерево

13. Расписание движения электропоездов может рассматриваться как пример:

а) табличной модели
б) графической модели
в) имитационной модели
г) натурной модели

14. Какая тройка понятий находится в отношении «объект — натурная модель — информационная модель»?

а) человек — анатомический скелет — манекен
б) человек — медицинская карта — фотография
в) автомобиль — рекламный буклет с техническими характеристиками автомобиля — атлас автомобильных дорог
г) автомобиль — игрушечный автомобиль — техническое описание автомобиля

15. На схеме изображены дороги между населёнными пунктами А, В, С, D и указаны протяжённости этих дорог.

Определите, какие два пункта наиболее удалены друг от друга. Укажите длину кратчайшего пути между ними.

а) 17
б) 15
в) 13
г) 9

16. Населённые пункты А, В, С, D соединены дорогами. Время проезда на автомобиле из города в город по соответствующим дорогам указано в таблице:

Турист, выезжающий из пункта А, хочет посетить все города за кратчайшее время. Укажите соответствующий маршрут.

а) ABCD
б) ACBD
в) ADCB
г) ABDC

17. В школе учатся четыре ученика — Андреев, Иванов, Петров, Сидоров, имеющие разные увлечения. Один из них увлекается теннисом, другой — бальными танцами, третий — живописью, четвёртый — пением. О них известно:
— Иванов и Сидоров присутствовали на концерте хора, когда пел их товарищ;
— Петров и теннисист позировали художнику;
— теннисист дружит с Андреевым и хочет познакомиться с Ивановым. Чем увлекается Андреев?

а) теннисом
б) живописью
в) танцами
г) пением

18. Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат три кучки камней, в первой из которых 2 камня, во второй — 3 камня, в третьей — 4 камня. У каждого игрока неограниченно много камней. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок или удваивает число камней в какой-то куче, или добавляет по два камня в каждую из куч. Выигрывает игрок, после хода которого либо в одной из куч становится не менее 15 камней, либо общее число камней во всех трёх кучах становится не менее 25. Кто выигрывает при безошибочной игре обоих игроков?

а) игрок, делающий первый ход
б) игрок, делающий второй ход
в) каждый игрок имеет одинаковый шанс на победу
г) для этой игры нет выигрышной стратегии

19. База данных — это:

а) набор данных, собранных на одной дискете
б) таблица, позволяющая хранить и обрабатывать данные и формулы
в) прикладная программа для обработки информации пользователя
г) совокупность данных, организованных по определённым правилам, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения

20. Какая база данных основана на табличном представлении информации об объектах?

а) иерархическая
б) сетевая
в) распределённая
г) реляционная

21. Строка таблицы, содержащая информацию об одном конкретном объекте, — это:

а) поле
б) запись
в) отчёт
г) форма

22. Столбец таблицы, содержащий определённую характеристику объекта, — это:

а) поле
б) запись
в) отчёт
г) ключ

23. Системы управления базами данных используются для:

а) создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации
б) сортировки данных
в) организации доступа к информации в компьютерной сети
г) создания баз данных

24. Какое из слов НЕ является названием базы данных?

а) Microsoft Access
б) OpenOffice.org Base
в) OpenOffice.org Writer

г) FoxPro

25. Ниже в табличной форме представлен фрагмент базы данных:

Наименование товара Цена Количество
1 Монитор 7654 20
2 Клавиатура 1340 26
3 Мышь 235 10
4 Принтер 3770 8
5 Колонки акустические 480 16
6 Сканер планшетный 2880 10

На какой позиции окажется товар «Сканер планшетный», если произвести сортировку данной таблицы по возрастанию столбца КОЛИЧЕСТВО?

а) 5
б) 2
в) 3
г) 6

26. Ниже в табличной форме представлен фрагмент базы данных «Продажа канцелярских товаров»:

Наименование
Цена Продано
Карандаш 5 60
Линейка 18 7
Папка 20 32
Ручка 25 40
Тетрадь 15 500

Сколько записей в данном фрагменте удовлетворяет условию ЦЕНА>20 ИЛИ ПРОДАНО

а) 1
б) 2
в) 3
г) 4

Ответы на тест по информатике Моделирование и формализация
1-в, 2-г, 3-г, 4-б, 5-в, 6-г, 7-а, 8-б, 9-а, 10-б, 11-г, 12-г, 13-а, 14-г, 15-в, 16-г, 17-б, 18-а, 19-г, 20-в, 21-б, 22-а, 23-а, 24-в, 25-в, 26-в

Ответы на тест 2 по Информатике 9 класс (Босова Л.Л. учебник)

Ответы на тест 2 по Информатике 9 класс

«Ответы на тест 2 по Информатике 9 класс» — это пособие для родителей для проверки правильности ответов обучающихся детей (ГДЗ) на «Тестовые вопросы для самоконтроля», указанные в учебнике Информатики 2012 года в конце 2-й главы. Как утверждают авторы учебника (

Л.Л.Босова, А.Ю.Босова) в конце каждой главы приведены тестовые задания, которые помогут оценить, хорошо ли учащиеся освоили теоретический материал и могут ли они применять свои знания для решения возникающих проблем.

Ответы на вопросы помогут родителям оперативно проверить выполнение указанных заданий.


  1. Выберите верное утверждение:
  • а) Один объект может иметь только одну модель
  • б) Разные объекты не могут описываться одной моделью
  • в) Электрическая схема — это модель электрической цепи
  • г) Модель полностью повторяет изучаемый объект

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

 


  1. Выберите неверное утверждение:
  • а) Натурные модели — реальные объекты, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение моделируемого объекта
  • б) Информационные модели описывают объект-оригинал на одном из языков кодирования информации
  • в) Динамические модели отражают процессы изменения и развития объектов во времени
  • г) За основу классификации моделей может быть взята только предметная область, к которой они относятся

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

 


  1. Какие признаки объекта должны быть отражены в информационной модели ученика, позволяющей получать следующие сведения: возраст учеников, увлекающихся плаванием; количество девочек, занимающихся танцами; фамилии и имена учеников старше 14 лет?
  • а) имя, фамилия, увлечение
  • б) имя, фамилия, пол, пение, плавание, возраст
  • в) имя, увлечение, пол, возраст
  • г) имя, фамилия, пол, увлечение, возраст

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

 


  1. Выберите элемент информационной модели учащегося, существенный для выставления ему оценки за контрольную работу по информатике:
  • а) наличие домашнего компьютера
  • б) количество правильно выполненных заданий
  • в) время, затраченное на выполнение контрольной работы
  • г) средний балл за предшествующие уроки информатики

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

 


  1. Замена реального объекта его формальным описанием — это:
  • а) анализ
  • б) моделирование
  • в) формализация
  • г) алгоритмизация

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

 


  1. Выберите знаковую модель:
  • а) рисунок
  • б) схема
  • в) таблица
  • г) формула

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

 


  1. Выберите образную модель:
  • а) фотография
  • б) схема
  • в) текст
  • г) формула

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

 


  1. Выберите смешанную модель:
  • а) фотография
  • б) схема
  • в) текст
  • г) формула

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

 


  1. Описания предметов, ситуаций, событий, процессов на естественных языках — это:
  • а) словесные модели
  • б) логические модели
  • в) геометрические модели
  • г) алгебраические модели

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

 


  1. Модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются:
  • а) математическими моделями
  • б) компьютерными моделями
  • в) имитационными моделями
  • г) экономическими моделями

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

 


  1. Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде:
  • а) математической модели
  • б) табличной модели
  • в) натурной модели
  • г) иерархической модели

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

 


  1. Графической моделью иерархической системы является:
  • а) цепь
  • б) сеть
  • в) генеалогическое дерево
  • г) дерево

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

 


  1. Расписание движения электропоездов может рассматриваться как пример:
  • а) табличной модели
  • б) графической модели
  • в) имитационной модели
  • г) натурной модели

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

 


  1. Какая тройка понятий находится в отношении «объект — натурная модель — информационная модель»?
  • а) человек — анатомический скелет — манекен
  • б) человек — медицинская карта — фотография
  • в) автомобиль — рекламный буклет с техническими характеристиками автомобиля — атлас автомобильных дорог
  • г) автомобиль — игрушечный автомобиль — техническое описание автомобиля

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

 


  1. На схеме изображены дороги между населёнными пунктами A, B, С, D и указаны протяжённости этих дорог. Определите, какие два пункта наиболее удалены друг от друга. Укажите длину кратчайшего пути между ними.
  • а) 17
  • б) 15
  • в) 13
  • г) 9

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

 


  1. Населённые пункты А, В, С, D соединены дорогами. Время проезда на автомобиле из города в город по соответствующим дорогам указано в таблице:

Турист, выезжающий из пункта А, хочет посетить все города за кратчайшее время. Укажите соответствующий маршрут.

  • а) ABCD
  • б) ACBD
  • в) ADCB
  • г) ABDC

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

 


  1. В школе учатся четыре ученика — Андреев, Иванов, Петров, Сидоров, имеющие разные увлечения. Один из них увлекается теннисом, другой — бальными танцами, третий — живописью, четвёртый — пением. О них известно:
  • Иванов и Сидоров присутствовали на концерте хора, когда пел их товарищ;
  • Петров и теннисист позировали художнику;
  • теннисист дружит с Андреевым и хочет познакомиться с Ивановым.

Чем увлекается Андреев?

  • а) теннисом
  • б) живописью
  • в) танцами
  • г) пением

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

 


  1. Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат три кучки камней, в первой из которых 2 камня, во второй — 3 камня, в третьей — 4 камня. У каждого игрока неограниченно много камней. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок или удваивает число камней в какой-то куче, или добавляет по два камня в каждую из куч. Выигрывает игрок, после хода которого либо в одной из куч становится не менее 15 камней, либо общее число камней во всех трёх кучах становится не менее 25. Кто выигрывает при безошибочной игре обоих игроков?
  • а) игрок, делающий первый ход
  • б) игрок, делающий второй ход
  • в) каждый игрок имеет одинаковый шанс на победу
  • г) для этой игры нет выигрышной стратегии

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

 


  1. База данных — это:
  • а) набор данных, собранных на одной дискете
  • б) таблица, позволяющая хранить и обрабатывать данные и формулы
  • в) прикладная программа для обработки информации пользователя
  • г) совокупность данных, организованных по определённым правилам, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

 


  1. Какая база данных основана на табличном представлении информации об объектах?
  • а) иерархическая
  • б) сетевая
  • в) распределённая
  • г) реляционная

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

 


  1. Строка таблицы, содержащая информацию об одном конкретном объекте, — это:
  • а) поле
  • б) запись
  • в) отчёт
  • г) форма

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

 


  1. Столбец таблицы, содержащий определённую характеристику объекта, — это:
  • а) поле
  • б) запись
  • в) отчёт
  • г) ключ

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

 


  1. Системы управления базами данных используются для:
  • а) создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации
  • б) сортировки данных
  • в) организации доступа к информации в компьютерной сети
  • г) создания баз данных

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

 


  1. Какое из слов НЕ является названием базы данных?
  • а) Microsoft Access
  • б) OpenOffice.org Base
  • в) OpenOffice.org Writer
  • г) FoxPro

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

 


  1. Ниже в табличной форме представлен фрагмент базы данных:


На какой позиции окажется товар «Сканер планшетный», если произвести сортировку данной таблицы по возрастанию столбца КОЛИЧЕСТВО?

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

 


  1. Ниже в табличной форме представлен фрагмент базы данных «Продажа канцелярских товаров»:


Сколько записей в данном фрагменте удовлетворяет условию ЦЕНА>20 ИЛИ ПРОДАНО
<50 ?

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

 


Вы смотрели «Ответы на тест 2 по Информатике 9 класс (Босова, Ответы на вопросы теста главы 2)»
«Ответы на тест 2 по Информатике 9 класс

Решение тестового задания к главе 1 из учебника информатики 9 класс Босова



1 — Верное утверждение:
в) Электрическая схема — это модель электрической цепи.


2 — Неверное утверждение:
г) За основу классификации моделей может быть взята только предметная область, к которой они относятся.


3 — Признаки объекта, которые должны быть отражены в информационной модели ученика:
г) имя, фамилия, пол, увлечение, возраст


4 — Элемент инф. модли учащегося, существенный для выставления ему оценки за контр. работу по информатике:
б) количество правильно выполненных заданий


5 — Замена реального объекта формальным описанием — это:
в) формализация


6 — Знаковая модель:
г) формула


7 — Образная модель:
а) фотография


8 — Смешанная модель:
б) схема


9 — Описания предметов, ситуаций, событий и процессов на естественных языках — это:
а) словесные модели


10 — Модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц … называются
б) компьютерные модели


11 — Файловая система ПК наиболее адекватно может быть описан в виде:
г) иерархическая модель


12 — Графической моделью иерархической системы является:
г) дерево


13 — Расписание движения электропоездов может рассматриваться как пример:
а) табличной модели


14 — «Объект — натурная модель — информационная модель»
г) автомобиль — игрушечный автомобиль — техническое описание автомобиля


15 — Определите, какие два пункта наиболее удалены друг от друга. Укажите кратчайшую длину пути между ними.
Объяснение: Пункты A и D наиболее удалены друг от друга. Наибольшее расстояние равно 23(A-B-C-D), а кратчайшее равно 13(A-B-C)

в) 13



16 — Турист, выезжающий из пункта А, хочет посетить все города за кратчайшее время. Укажите соответствующий маршрут.
Объяснение: ABCD=8; ACBD=12; ADCB=10; ABDC=6.
г) ABDC


17 — Чем увлекается Андреев?
б) живописью


18 — Кто выиграет при безошибочной игре обоих игроков?
б) игрок, делающий второй ход


19 — База данных — это
г) совокупность данных, организованных по определенным правилам, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения


20 — Какая БД основана на табличном представлении информации об объектах?
г) реляционная


21 — Строка таблицы, содержащая информация об одном конкретном объекте:
б) запись


22 — Столбец таблицы, содержащий определенную характеристику объекта:
а) поле


23 — Системы управления БД используются для
а) создания БД, хранения и поиска в них необходимой информации


24 — Какое из слов НЕ является названием БД?
в) OpenOffice.org Writer


25 — На какой позиции окажется товар «Сканер планшетный», если сделать сортировку по возрастанию столбца КОЛИЧЕСТВО?
в) 3


26 — Сколько записей в данном фрагменте удовлетворяют условию ЦЕНА>20 ИЛИ ПРОДАНОв) 3


Тест с ответами по информатике “Моделирование и Формализация”

1. Какое название носит замена реального объекта его формальным описанием:
а) формализация +
б) алгоритмизация
в) моделирование

2. Какая тройка понятий находится в отношении «объект – натурная модель – информационная модель»:
а) человек – медицинская карта – фотография
б) автомобиль – игрушечный автомобиль – техническое описание автомобиля +
в) человек – анатомический скелет – манекен

3. С какой целью создана модель человека в виде детской куклы:
а) познания
б) продажи
в) игры +

4. Графической моделью иерархической системы является:
а) дерево+
б) сеть
в) цепь

5. Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде:
а) табличной модели
б) математической модели
в) иерархической модели +

6. Какая база данных реализуется на табличной модели данных:
а) сетевая
б) реляционная +
в) иерархическая

7. Модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются:
а) компьютерными моделями +
б) математическими моделями
в) экономическими моделями

8. Что из представленного ниже, является образной моделью процесса:
а) язык программирования
б) схема соединения узлов компьютера +
в) датчик времени в компьютере

9. Описания предметов, ситуаций, событий, процессов на естественных языках:
а) логические модели
б) алгебраические модели
в) словесные модели +

10. Информационно-логической моделью успеваемости по предмету будет:
а) среднее время, затрачиваемое на домашнее задание по этому предмету
б) средний балл учеников по этому предмету +
в) расписание занятий по этому предмету

11. Выберите смешанную модель:
а) фотография
б) формула
в) схема +

12. Выберите образную модель:
а) схема
б) фотография +
в) формула

13. Что из представленного находятся в отношениях “объект – модель”:
а) болт – чертеж болта +
б) страна – ее столица
в) курица – цыплята

14. Что представляют из себя рисунки, карты, чертежи, диаграммы, схемы, графики:
а) иерархические информационные модели
б) математические модели
в) графические информационные модели +

15. Выберите знаковую модель:
а) формула +
б) таблица
в) рисунок

16. Что отражает модель:
а) некоторые существенные признаки объекта
б) существенные признаки в соответствии с целью моделирования +
в) все существующие признаки объекта

17. Не является названием базы данных:
а) OpenOffice.org Writer +
б) OpenOffice.org Base
в) Microsoft Access

18. Что сохраняет модель:
а) только одну из особенностей объекта
б) существенные свойства объекта оригинала +
в) все свойства объекта

19. Для чего используются системы управления базами данных:
а) организации доступа к информации в компьютерной сети
б) сортировки данных
в) создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации +

20. Что из представленного ниже, является табличной информационной моделью:
а) регистрационный журнал на складе +
б) уравнения прогноза погоды по стране
в) график рождаемости в городе

21. Выберите элемент информационной модели учащегося, существенный для выставления ему оценки за контрольную работу по информатике:
а) наличие домашнего компьютера
б) средний балл за предшествующие уроки информатики
в) количество правильно выполненных заданий +

22. Что может являться инструментом (моделью) динамического моделирования:
а) расписание зачетов
б) компьютер +
в) закон Ома

23. Выберите неверное утверждение:
а) Динамические модели отражают процессы изменения и развития объектов во времени.
б) Информационные модели описывают объект-оригинал на одном из языков кодирования информации.
в) За основу классификации моделей может быть взята только предметная область, к которой они относятся. +

24. Существует такое количество основных этапов разработки и исследование моделей на компьютере:
а) 5 +
б) 4
в) 6

25. Какая база данных основана на табличном представлении информации об объектах:
а) иерархическая
б) реляционная
в) распределённая +

26. Какие из представленных ниже моделей, представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме:
а) материальные
б) информационные +
в) математические

27. Выберите верное утверждение:
а) Электрическая схема – это модель электрической цепи. +
б) Модель полностью повторяет изучаемый объект.
в) Разные объекты не могут описываться одной моделью.

28. Выберите неверное утверждение:
а) Динамические модели отражают процессы изменения и развития объектов во времени.
б) Один объект может иметь только одну модель. +
в) Электрическая схема – это модель электрической цепи.

29. Что такое база данных:
а) совокупность данных, организованных по определённым правилам, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения +
б) прикладная программа для обработки информации пользователя
в) набор данных, собранных на одной дискете

30. Что представляют из себя образные модели:
а) формулу
б) таблицу
в) зрительные образы объектов, зафиксированные на каком либо носителе информации +

Контрольная работа «Моделирование и формализация» 9 класс

Контрольная работа «Моделирование и формализация» 9 класс

1. Выберите верное утверждение:

а) Один объект может иметь только одну модель

б) Разные объекты не могут описываться одной моделью

в) Электрическая схема — это модель электрической цепи

г) Модель полностью повторяет изучаемый объект

2. Выберите неверное утверждение:

а) Натурные модели – реальные объекты, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение моделируемого объекта

б) Информационные модели описывают объект-оригинал на одном из языков кодирования информации

в) Динамические модели отражают процессы изменения и развития объектов во времени

г) За основу классификации моделей может быть взята только предметная область, к которой они относятся

3. Выберите элемент информационной модели учащегося, существенный для выставления ему оценки за контрольную работу по информатике:

а) наличие домашнего компьютера

б) количество правильно выполненных заданий

в) время, затраченное на выполнение контрольной работы

г) средний балл за предшествующие уроки информатики

4. Замена реального объекта его формальным описанием – это:

а) анализ б) моделирование в) формализация г) алгоритмизация

5. Выберите знаковую модель:

а) рисунок б) схема в) таблица г) формула

6. Выберите образную модель:

а) фотография б) схема в) текст г) формула

7. Выберите смешанную модель:

а) фотография б) схема в) текст г) формула

8. Описания предметов, ситуаций, событий, процессов на естественных языках – это:

а) словесные модели б) логические модели

в) геометрические модели г) алгебраические модели

9. Модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются:

а) математическими моделями б) компьютерными моделями в) имитационными моделями г) экономическими моделями

10. Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде:

а) математической модели б) табличной модели в) натурной модели г) иерархической модели

11. Графической моделью иерархической системы является:

а) цепь б) сеть в) генеалогическое дерево г) дерево

г) автомобиль – игрушечный автомобиль – техническое описание автомобиля

12. База данных – это:

а) набор данных, собранных на одной дискете

б) таблица, позволяющая хранить и обрабатывать данные и формулы

в) прикладная программа для обработки информации пользователя

г) совокупность данных, организованных по определённым правилам, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения

13. Системы управления базами данных используются, для:

а) создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации

б) сортировки данных

в) организации доступа к информации в компьютерной сети

г) создания баз данных

Контрольная работа «Моделирование и формализация» 9 класс

1. Выберите верное утверждение:

а) Один объект может иметь только одну модель

б) Разные объекты не могут описываться одной моделью

в) Электрическая схема — это модель электрической цепи

г) Модель полностью повторяет изучаемый объект

2. Выберите неверное утверждение:

а) Натурные модели – реальные объекты, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение моделируемого объекта

б) Информационные модели описывают объект-оригинал на одном из языков кодирования информации

в) Динамические модели отражают процессы изменения и развития объектов во времени

г) За основу классификации моделей может быть взята только предметная область, к которой они относятся

3. Выберите элемент информационной модели учащегося, существенный для выставления ему оценки за контрольную работу по информатике:

а) наличие домашнего компьютера

б) количество правильно выполненных заданий

в) время, затраченное на выполнение контрольной работы

г) средний балл за предшествующие уроки информатики

4. Замена реального объекта его формальным описанием – это:

а) анализ б) моделирование в) формализация г) алгоритмизация

5. Выберите знаковую модель:

а) рисунок б) схема в) таблица г) формула

6. Выберите образную модель:

а) фотография б) схема в) текст г) формула

7. Выберите смешанную модель:

а) фотография б) схема в) текст г) формула

8. Описания предметов, ситуаций, событий, процессов на естественных языках – это:

а) словесные модели б) логические модели

в) геометрические модели г) алгебраические модели

9. Модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются:

а) математическими моделями б) компьютерными моделями в) имитационными моделями г) экономическими моделями

10. Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде:

а) математической модели б) табличной модели в) натурной модели г) иерархической модели

11. Графической моделью иерархической системы является:

а) цепь б) сеть в) генеалогическое дерево г) дерево

г) автомобиль – игрушечный автомобиль – техническое описание автомобиля

12. База данных – это:

а) набор данных, собранных на одной дискете

б) таблица, позволяющая хранить и обрабатывать данные и формулы

в) прикладная программа для обработки информации пользователя

г) совокупность данных, организованных по определённым правилам, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения

13. Системы управления базами данных используются, для:

а) создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации

б) сортировки данных

в) организации доступа к информации в компьютерной сети

г) создания баз данных

ОТВЕТЫ: 1-в 2-г 3-б 4-в 5-г 6-а 7-б 8-а 9-б 10-г 11-г 12-г 13-а

Тест на тему «Моделирование» | Doc4web.ru

Тест «Моделирование»

Выберите верное утверждение:

Один объект может иметь только одну модель

Разные объекты не могут описываться одной моделью

Электрическая схема — это модель электрической цепи

Модель полностью повторяет изучаемый объект

3

Выберите неверное утверждение:

Натурные модели — объекты, воспроизводящие внешний вид объекта

Информационные модели описывают объект-оригинал на одном из языков

Динамические модели отражают процессы изменения объектов во времени

За основу классификации моделей берут только предметную область

4

Какие признаки объекта должны быть отражены в информационной модели ученика, позволяющей получать следующие сведения: возраст учеников, увлекающихся плаванием; количество девочек, занимающихся танцами; фамилии и имена учеников старше 14 лет?

имя, фамилия, увлечение

имя, фамилия, пол, пение, плавание, возраст

имя, увлечение, пол, возраст

имя, фамилия, пол, увлечение, возраст

4

Выберите элемент информационной модели учащегося, существенный для выставления ему оценки за контрольную работу по информатике:

наличие домашнего компьютера

количество правильно выполненных заданий

время, затраченное на выполнение контрольной работы

средний балл за предшествующие уроки информатики

2

Замена реального объекта его формальным описанием — это:

анализ

моделирование

формализация

алгоритмизация

3

Выберите знаковую модель:

рисунок

схема

таблица

формула

4

Выберите образную модель:

фотография

схема

текст

формула

1

Выберите смешанную модель:

фотография

схема

текст

формула

2

Описания предметов, ситуаций, событий, процессов на естественных языках — это:

словесные модели

логические модели

геометрические модели

алгебраические модели

1

Модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются:

математическими моделями

компьютерными моделями

имитационными моделями

экономическими моделями

2

Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде:

математической модели

табличной модели

натурной модели

иерархической модели

1

Графической моделью иерархической системы является:

цепь

сеть

генеалогическое дерево

дерево

4

Расписание движения электропоездов может рассматриваться как пример:

табличной модели

графической модели

имитационной модели

натурной модели

1

Какая тройка понятий находится в отношении «объект — натурная модель — информационная модель»?

человек — анатомический скелет — манекен

человек — медицинская карта — фотография

автомобиль — рекламный буклет автомобиля — атлас автомобильных дорог

автомобиль — игрушечный автомобиль — техническое описание автомобиля

4

Могут ли разные объекты описываться одной и той моделью?

да

нет

иногда

в отдельных случаях

1

Объект, который используется в качестве заместителя другого объекта с определенной целью, называется …

моделью

копией

предметом

оригиналом

1

Модель, по сравнению с объектом оригиналом, содержит …

меньше информации

столько же информации

больше информации

подробную информацию

1

Словесное описание горного ландшафта является примером … модели

образной

знаковой

смешанной

натурной

2

Географическая карта является примером … модели

образной

знаковой

смешанной

натурной

3

Укажите пары объектов, о которых можно сказать, что они находятся в отношении ОБЪЕКТ — МОДЕЛЬ

компьютер — процессор

Новосибирск — город

зима — лето

автомобиль — техническое описание автомобиля

4

Моделью называют объект, имеющий …

внешнее сходство с объектом

все признаки объекта оригинала

существенные признаки объекта-оригинала

особенности поведения объекта-оригинала

3

Можно создавать и использовать …

разные модели объекта

единственную модель объекта

только натурные модели объекта

только образные модели объекта

1

Формула для описания площади треугольника является примером … модели

образной

знаковой

смешанной

натурной

2

Атлас автомобильных дорог является примером … модели

образной

знаковой

смешанной

натурной

3

Укажите пары объектов, о которых можно сказать, что они находятся в отношении ОБЪЕКТ — МОДЕЛЬ

мелодия — нотная запись мелодии

река — Днепр

клавиатура — микрофон

весна — лето

1

Схема электрической цепи является табличной информационной

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

Тест по теме «Модели и моделирование»

1. Модель есть замещение изучаемого объекта другим объектом, который отражает:

а) все стороны данного объекта;

б) некоторые стороны данного объекта;

в) существенные стороны данного объекта;

г) несущественные стороны данного объекта.

2. Результатом процесса формализации является:

а) описательная модель; в) графическая модель;

б) математическая модель; г) предметная модель.

3. Информационной моделью организации занятий в школе является:

а) свод правил поведения учащихся; в) расписание уроков;

б) список класса; г) перечень учебников.

4. Материальной моделью является:

а) макет самолеты; в) чертеж;

б) карта; г) диаграмма.

5. Генеалогическое дерево семьи является:

а) табличной информационной моделью;

б) иерархической информационной моделью;

в) сетевой информационной моделью;

г) словесной информационной моделью.

6. Знаковой моделью является:

а) анатомический муляж; в) модель корабля;

б) макет здания; г) диаграмма.

7. Укажите в моделировании процесса исследования температурного режима комнаты объект моделирования:

а) конвекция воздуха в комнате;

б) исследование температурного режима комнаты;

8. Правильный порядок указанных этапов математического моделирования процесса:

1) анализ результата; 3) определение целей моделирования;

2) проведение исследования; 4) поиск математического описания.

а) 3 – 4 – 2 – 1; в) 2 – 1 – 3 – 4;

б) 1 – 2 – 3 – 4; г) 3 – 1 – 4 – 2;

9. Из скольких объектов, как правило, состоит система?

а) из нескольких; в) из бесконечного числа;

б) из одного; г) она не делима.

10. Как называется граф, предназначенный для отображения вложенности, подчиненности, наследования и т.п. между объектами?

а) схемой; в) таблицей;

б) сетью; г) деревом .

11. Устное представление информационной модели называется:

а) графической моделью; в) табличной моделью;

б) словесной моделью; г) логической моделью.

12. Упорядочение информации по определенному признаку называется:

а) сортировкой; в) систематизацией;

б) формализацией; г) моделированием.

1. Как называется упрощенное представление реального объекта?

а) оригинал; в) модель;

б) прототип; г) система.

2. Процесс построения моделей называется:

а) моделирование; в) экспериментирование;

б) конструирование; г) проектирование

3. Информационная модель, состоящая из строк и столбцов, называется:

а) таблица; в) схема;

б) график; г) чертеж.

4. Каково общее название моделей, которые представляют собой совокупность полезной и нужной информации об объекте?

а) материальные; в) предметные;

б) информационные; г) словесные.

5. Схема электрической цепи является:

а) табличной информационной моделью;

б) иерархической информационной моделью;

в) графической информационной моделью;

г) словесной информационной моделью

6. Знаковой моделью является:

а) карта; в) глобус;

б) детские игрушки; г) макет здания.

7. Укажите в моделировании процесса исследования температурного режима комнаты цель моделирования:

а) конвекция воздуха в комнате;

б) исследование температурного режима комнаты;

8. Правильные определения понятий приведены в пунктах

1) моделируемый параметр – признаки и свойства объекта – оригинала, которыми должна обязательно обладать модель;

2) моделируемый объект- предмет или группа предметов, структура или поведение которых исследуется с помощью моделирования;

3) закон – поведение моделируемого объекта.

а) 1 – 2 – 3; в) 1 – 3;

9. Инструментом для компьютерного моделирования является:

а) сканер; в) принтер;

б) компьютер; г) монитор.

10. Как называется средство для наглядного представления состава и структуры системы?

а) таблица; в) текст;

б) граф; г) рисунок.

11. Как называются модели, в которых на основе анализа различных условий принимается решение?

а) словесные; в) табличные;

б) графические; г) логические.

12. Решение задачи автоматизации продажи билетов требует использования:

а) графического редактора; в) операционной системы;

б) текстового редактора; г) языка программирования.

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

  • Кривихина Надежда МихайловнаНаписать 6977 03.05.2018

Номер материала: ДБ-1544284

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Предпросмотр страницы №2

А) схемой; В) таблицей ;

Б) сетью; Г) деревом;

11. Устное представление информационной модели называется:
А) графической моделью; В) табличной моделью;

Б) словесной моделью; Г) логической моделью.

12. Упорядочение информации по определенному признаку называется:
А )сортировкой; В) систематизацией;

Б) формализацией; Г) моделированием.

1. Как называется упрощенное представление реального объекта?

А) оригинал; В) модель;

Б) прототип; Г) система.

2. Процесс построения моделей называется:

А) моделирование; В) экспериментирование;

Б) конструирование; Г) проектирование.

3. Информационная модель, состоящая из строк и столбцов, называется:
А)таблица;В)схема;

Б) график; Г) чертеж.

4. Каково общее название моделей, которые представляют собой совокуп ность полезной и нужной информации об объекте?

А) материальные; В) предметные;

Б) информационные; Г) словесные.

5. Схема электрической цепи является:

A) табличной информационной моделью;

Б) иерархической информационной моделью;

B) графической информационной моделью;
Г) словесной информационной моделью.

6. Знаковой моделью является:

А) карта; В) глобус;

Б) детские игрушки; Г) макет здания.

7. Укажите в моделировании процесса исследования температурного режи ма комнаты цель моделирования:

A) конвекция воздуха в комнате;

Б) исследование температурного режима комнаты;

8. Правильные определения понятий приведены в пунктах

моделируемый параметр – признаки и свойства объекта-оригинала, которыми должна обязательно обладать модель;

моделируемый объект — предмет или группа предметов, структура или поведение которых исследуется с помощью моделирования;

закон – поведение моделируемого объекта.

А) 1 — 2 — 3;Б) 2 – 3В)1 — 3;Г) 1- 2.

9. Инструментом для компьютерного моделирования является:
А) сканер; В) принтер;

Б) компьютер; Г) монитор.

10. Как называется средство для наглядного представления состава и струк туры системы?
А) таблица;В)текст;

Б) граф; Г) рисунок.

11. Как называются модели, в которых на основе анализа различных усло вий принимается решение?

А) словесные; В) табличные;

Б) графические; Г) логические.

12.Решение задачи автоматизации продажи билетов требует использова ния:

А) графического редактора; В) операционной системы;

Б) текстового редактора; Г) языка программирования.

Постараться убедить учащихся в том, что упорядоченная информация находится легче и используется быстрее (на доске две таблицы с числами 1-20 в разброс и в порядке возрастания)

Попросить учащихся назвать преимущества упорядочения информа ции в виде таблицы.

Попросить учащихся перечислить элементы таблицы.

Ответы на тест 2 по Информатике 9 класс

«Ответы на тест 2 по Информатике 9 класс» — это пособие для родителей для проверки правильности ответов обучающихся детей (ГДЗ) на «Тестовые вопросы для самоконтроля», указанные в учебнике Информатики в конце 2-й главы. Как утверждают авторы учебника (Л.Л.Босова, А.Ю.Босова) в конце каждой главы приведены тестовые задания, которые помогут оценить, хорошо ли учащиеся освоили теоретический материал и могут ли они применять свои знания для решения возникающих проблем.

Ответы на вопросы помогут родителям оперативно проверить выполнение указанных заданий.

  1. Выберите верное утверждение:
  • а) Один объект может иметь только одну модель
  • б) Разные объекты не могут описываться одной моделью
  • в) Электрическая схема — это модель электрической цепи
  • г) Модель полностью повторяет изучаемый объект

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

  1. Выберите неверное утверждение:
  • а) Натурные модели — реальные объекты, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение моделируемого объекта
  • б) Информационные модели описывают объект-оригинал на одном из языков кодирования информации
  • в) Динамические модели отражают процессы изменения и развития объектов во времени
  • г) За основу классификации моделей может быть взята только предметная область, к которой они относятся

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

  1. Какие признаки объекта должны быть отражены в информационной модели ученика, позволяющей получать следующие сведения: возраст учеников, увлекающихся плаванием; количество девочек, занимающихся танцами; фамилии и имена учеников старше 14 лет?
  • а) имя, фамилия, увлечение
  • б) имя, фамилия, пол, пение, плавание, возраст
  • в) имя, увлечение, пол, возраст
  • г) имя, фамилия, пол, увлечение, возраст

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

  1. Выберите элемент информационной модели учащегося, существенный для выставления ему оценки за контрольную работу по информатике:
  • а) наличие домашнего компьютера
  • б) количество правильно выполненных заданий
  • в) время, затраченное на выполнение контрольной работы
  • г) средний балл за предшествующие уроки информатики

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

  1. Замена реального объекта его формальным описанием — это:
  • а) анализ
  • б) моделирование
  • в) формализация
  • г) алгоритмизация

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

  1. Выберите знаковую модель:
  • а) рисунок
  • б) схема
  • в) таблица
  • г) формула

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

  1. Выберите образную модель:
  • а) фотография
  • б) схема
  • в) текст
  • г) формула

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

  1. Выберите смешанную модель:
  • а) фотография
  • б) схема
  • в) текст
  • г) формула

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

  1. Описания предметов, ситуаций, событий, процессов на естественных языках — это:
  • а) словесные модели
  • б) логические модели
  • в) геометрические модели
  • г) алгебраические модели

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

  1. Модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются:
  • а) математическими моделями
  • б) компьютерными моделями
  • в) имитационными моделями
  • г) экономическими моделями

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

  1. Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде:
  • а) математической модели
  • б) табличной модели
  • в) натурной модели
  • г) иерархической модели

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

  1. Графической моделью иерархической системы является:
  • а) цепь
  • б) сеть
  • в) генеалогическое дерево
  • г) дерево

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

  1. Расписание движения электропоездов может рассматриваться как пример:
  • а) табличной модели
  • б) графической модели
  • в) имитационной модели
  • г) натурной модели

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

  1. Какая тройка понятий находится в отношении «объект — натурная модель — информационная модель»?
  • а) человек — анатомический скелет — манекен
  • б) человек — медицинская карта — фотография
  • в) автомобиль — рекламный буклет с техническими характеристиками автомобиля — атлас автомобильных дорог
  • г) автомобиль — игрушечный автомобиль — техническое описание автомобиля

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

  1. На схеме изображены дороги между населёнными пунктами A, B, С, D и указаны протяжённости этих дорог. Определите, какие два пункта наиболее удалены друг от друга. Укажите длину кратчайшего пути между ними.
  • а) 17
  • б) 15
  • в) 13
  • г) 9

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

  1. Населённые пункты А, Б, С, D соединены дорогами. Время проезда на автомобиле из города в город по соответствующим дорогам указано в таблице:

Турист, выезжающий из пункта А, хочет посетить все города за кратчайшее время. Укажите соответствующий маршрут.

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

  1. В школе учатся четыре ученика — Андреев, Иванов, Петров, Сидоров, имеющие разные увлечения. Один из них увлекается теннисом, другой — бальными танцами, третий — живописью, четвёртый — пением. О них известно:
  • Иванов и Сидоров присутствовали на концерте хора, когда пел их товарищ;
  • Петров и теннисист позировали художнику;
  • теннисист дружит с Андреевым и хочет познакомиться с Ивановым.

Чем увлекается Андреев?

  • а) теннисом
  • б) живописью
  • в) танцами
  • г) пением

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

  1. Два игрока играют в следующую игру. Перед ними лежат три кучки камней, в первой из которых 2 камня, во второй — 3 камня, в третьей — 4 камня. У каждого игрока неограниченно много камней. Игроки ходят по очереди. Ход состоит в том, что игрок или удваивает число камней в какой-то куче, или добавляет по два камня в каждую из куч. Выигрывает игрок, после хода которого либо в одной из куч становится не менее 15 камней, либо общее число камней во всех трёх кучах становится не менее 25. Кто выигрывает при безошибочной игре обоих игроков?
  • а) игрок, делающий первый ход
  • б) игрок, делающий второй ход
  • в) каждый игрок имеет одинаковый шанс на победу
  • г) для этой игры нет выигрышной стратегии

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

  1. База данных — это:
  • а) набор данных, собранных на одной дискете
  • б) таблица, позволяющая хранить и обрабатывать данные и формулы
  • в) прикладная программа для обработки информации пользователя
  • г) совокупность данных, организованных по определённым правилам, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: г)

  1. Какая база данных основана на табличном представлении информации об объектах?
  • а) иерархическая
  • б) сетевая
  • в) распределённая
  • г) реляционная

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

  1. Строка таблицы, содержащая информацию об одном конкретном объекте, — это:
  • а) поле
  • б) запись
  • в) отчёт
  • г) форма

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: б)

  1. Столбец таблицы, содержащий определённую характеристику объекта, — это:
  • а) поле
  • б) запись
  • в) отчёт
  • г) ключ

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

  1. Системы управления базами данных используются для:
  • а) создания баз данных, хранения и поиска в них необходимой информации
  • б) сортировки данных
  • в) организации доступа к информации в компьютерной сети
  • г) создания баз данных

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: а)

  1. Какое из слов НЕ является названием базы данных?
  • а) Microsoft Access
  • б) OpenOffice.org Base
  • в) OpenOffice.org Writer
  • г) FoxPro

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

  1. Ниже в табличной форме представлен фрагмент базы данных:


На какой позиции окажется товар «Сканер планшетный», если произвести сортировку данной таблицы по возрастанию столбца КОЛИЧЕСТВО?

ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: в)

  1. Ниже в табличной форме представлен фрагмент базы данных «Продажа канцелярских товаров»:


Сколько записей в данном фрагменте удовлетворяет условию ЦЕНА>20 ИЛИ ПРОДАНО

Электрическая цепь — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Цепь — это замкнутый путь , состоящий из компонентов цепи, по которым могут течь электроны от источника напряжения или тока. Если цепь состоит из электрических компонентов, таких как резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. д., то она будет называться Электрическая цепь , а если цепь состоит из любого из компонентов электронной схемы, таких как диод, транзистор и т. д., то она будет называться Электронная схема .Таким образом, электронные схемы могут состоять как из электрических, так и из электронных схемных компонентов , но электрическая схема будет состоять только из электрических компонентов.

Точка, в которой электроны входят в электрическую цепь, называется «источником» электронов. Точка, в которой электроны покидают электрическую цепь, называется «возвратом» или «землей». Точка выхода называется «возвратом», потому что электроны всегда оказываются в источнике, когда завершают путь электрической цепи.

Часть электрической цепи, которая находится между начальной точкой электронов и точкой, в которой они возвращаются к источнику, называется «нагрузкой» электрической цепи. Нагрузка электрической цепи может быть простой, как те, которые питают бытовые приборы, такие как холодильники, телевизоры или лампы, или более сложной, например, нагрузка на выходе гидроэлектростанции.

В цепях используются две формы электроэнергии: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC).Переменный ток часто питает большие приборы и двигатели и вырабатывается электростанциями. Постоянный ток питает автомобили с батарейным питанием и другие машины и электронику. Преобразователи могут преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот. В высоковольтной передаче постоянного тока используются большие преобразователи.

Экспериментальная электронная схема

В электронных схемах обычно используются источники постоянного тока. Нагрузка электронной схемы может состоять из нескольких резисторов, конденсаторов и лампы, соединенных вместе для создания вспышки в камере.Или электронная схема может быть сложной, соединяя тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов. Это может быть интегральная схема, такая как микропроцессор в компьютере.

Резисторы и другие элементы схемы могут быть соединены последовательно или параллельно. Сопротивление в последовательных цепях равно сумме сопротивлений.

Принципиальная или электрическая схема представляет собой визуальное отображение электрической цепи. Электрические и электронные схемы могут быть сложными. Создание чертежа соединений со всеми составными частями нагрузки схемы облегчает понимание того, как компоненты схемы соединены.Чертежи электронных схем называются принципиальными схемами. Чертежи электрических цепей называются «электросхемами». Как и другие схемы, эти схемы обычно рисуются чертежниками, а затем распечатываются. Диаграммы также могут быть созданы в цифровом виде с использованием специализированного программного обеспечения.

Схема — это схема электрической цепи. Схемы — это графические изображения основных соединений в цепи, но они не являются реалистичными изображениями цепи. Схемы используют символы для представления компонентов в схеме.Условные обозначения используются в схемах для представления того, как течет электричество. Обычное соглашение, которое мы используем, это от положительного к отрицательному терминалу. Реалистичный способ прохождения электричества — от отрицательного полюса к положительному.

На принципиальных схемах используются специальные символы. Символы на чертежах показывают, как компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, изоляторы, двигатели, розетки, лампы, выключатели и другие электрические и электронные компоненты, соединяются друг с другом. Диаграммы очень помогают, когда рабочие пытаются выяснить, почему схема работает неправильно.

Ток, протекающий в электрической или электронной цепи, может внезапно увеличиться при выходе из строя какой-либо детали. Это может привести к серьезному повреждению других компонентов цепи или создать опасность возгорания. Чтобы защититься от этого, в цепь можно включить предохранитель или устройство, называемое «автоматический выключатель». Автоматический выключатель разомкнет или «разорвет» цепь, когда ток в этой цепи станет слишком высоким, или предохранитель «перегорит». Это дает защиту.

Прерывание при замыкании на землю (G.Ф.И.) устройства[изменить | изменить источник]

Стандартным обратным проводом для электрических и электронных цепей является заземление. Когда электрическое или электронное устройство выходит из строя, оно может разомкнуть цепь возврата на землю. Пользователь устройства может стать частью электрической цепи устройства, обеспечив обратный путь для электронов через тело пользователя вместо заземления цепи. Когда наше тело становится частью электрической цепи, пользователь может получить серьезный удар током или даже умереть от удара током.

Для предотвращения опасности поражения электрическим током и возможности поражения электрическим током устройства прерывания замыкания на землю обнаруживают обрыв цепи относительно заземления в подключенных электрических или электронных устройствах. При обнаружении обрыва цепи на землю G.F.I. устройство немедленно открывает источник напряжения на устройстве. Г.Ф.И. устройства похожи на автоматические выключатели, но предназначены для защиты людей, а не компонентов схемы.

Короткие замыкания — это замыкания, которые возвращаются к источнику питания неиспользованными или с той же мощностью, что и на выходе.При их использовании обычно перегорает предохранитель, но иногда это не так. Это может привести к электрическому возгоранию.

Электрическая цепь — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Цепь — это замкнутый путь , состоящий из компонентов цепи, по которым могут течь электроны от источника напряжения или тока. Если цепь состоит из электрических компонентов, таких как резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. д., то она будет называться Электрическая цепь , а если цепь состоит из любого из компонентов электронной схемы, таких как диод, транзистор и т. д.тогда он будет называться Электронная схема . Таким образом, электронные схемы могут состоять как из электрических, так и из электронных схемных компонентов , но электрическая схема будет состоять только из электрических компонентов.

Точка, в которой электроны входят в электрическую цепь, называется «источником» электронов. Точка, в которой электроны покидают электрическую цепь, называется «возвратом» или «землей». Точка выхода называется «возвратом», потому что электроны всегда оказываются в источнике, когда завершают путь электрической цепи.

Часть электрической цепи, которая находится между начальной точкой электронов и точкой, в которой они возвращаются к источнику, называется «нагрузкой» электрической цепи. Нагрузка электрической цепи может быть простой, как те, которые питают бытовые приборы, такие как холодильники, телевизоры или лампы, или более сложной, например, нагрузка на выходе гидроэлектростанции.

В цепях используются две формы электроэнергии: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC).Переменный ток часто питает большие приборы и двигатели и вырабатывается электростанциями. Постоянный ток питает автомобили с батарейным питанием и другие машины и электронику. Преобразователи могут преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот. В высоковольтной передаче постоянного тока используются большие преобразователи.

Экспериментальная электронная схема

В электронных схемах обычно используются источники постоянного тока. Нагрузка электронной схемы может состоять из нескольких резисторов, конденсаторов и лампы, соединенных вместе для создания вспышки в камере.Или электронная схема может быть сложной, соединяя тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов. Это может быть интегральная схема, такая как микропроцессор в компьютере.

Резисторы и другие элементы схемы могут быть соединены последовательно или параллельно. Сопротивление в последовательных цепях равно сумме сопротивлений.

Принципиальная или электрическая схема представляет собой визуальное отображение электрической цепи. Электрические и электронные схемы могут быть сложными. Создание чертежа соединений со всеми составными частями нагрузки схемы облегчает понимание того, как компоненты схемы соединены.Чертежи электронных схем называются принципиальными схемами. Чертежи электрических цепей называются «электросхемами». Как и другие схемы, эти схемы обычно рисуются чертежниками, а затем распечатываются. Диаграммы также могут быть созданы в цифровом виде с использованием специализированного программного обеспечения.

Схема — это схема электрической цепи. Схемы — это графические изображения основных соединений в цепи, но они не являются реалистичными изображениями цепи. Схемы используют символы для представления компонентов в схеме.Условные обозначения используются в схемах для представления того, как течет электричество. Обычное соглашение, которое мы используем, это от положительного к отрицательному терминалу. Реалистичный способ прохождения электричества — от отрицательного полюса к положительному.

На принципиальных схемах используются специальные символы. Символы на чертежах показывают, как компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, изоляторы, двигатели, розетки, лампы, выключатели и другие электрические и электронные компоненты, соединяются друг с другом. Диаграммы очень помогают, когда рабочие пытаются выяснить, почему схема работает неправильно.

Ток, протекающий в электрической или электронной цепи, может внезапно увеличиться при выходе из строя какой-либо детали. Это может привести к серьезному повреждению других компонентов цепи или создать опасность возгорания. Чтобы защититься от этого, в цепь можно включить предохранитель или устройство, называемое «автоматический выключатель». Автоматический выключатель разомкнет или «разорвет» цепь, когда ток в этой цепи станет слишком высоким, или предохранитель «перегорит». Это дает защиту.

Прерывание при замыкании на землю (G.Ф.И.) устройства[изменить | изменить источник]

Стандартным обратным проводом для электрических и электронных цепей является заземление. Когда электрическое или электронное устройство выходит из строя, оно может разомкнуть цепь возврата на землю. Пользователь устройства может стать частью электрической цепи устройства, обеспечив обратный путь для электронов через тело пользователя вместо заземления цепи. Когда наше тело становится частью электрической цепи, пользователь может получить серьезный удар током или даже умереть от удара током.

Для предотвращения опасности поражения электрическим током и возможности поражения электрическим током устройства прерывания замыкания на землю обнаруживают обрыв цепи относительно заземления в подключенных электрических или электронных устройствах. При обнаружении обрыва цепи на землю G.F.I. устройство немедленно открывает источник напряжения на устройстве. Г.Ф.И. устройства похожи на автоматические выключатели, но предназначены для защиты людей, а не компонентов схемы.

Короткие замыкания — это замыкания, которые возвращаются к источнику питания неиспользованными или с той же мощностью, что и на выходе.При их использовании обычно перегорает предохранитель, но иногда это не так. Это может привести к электрическому возгоранию.

Модель схемы – обзор

Усилители считывания MRH

Модель электрической схемы MRH показана на рис. 19.1. Постоянная часть сопротивления МРЭ Ом 0 Ом, а также сопротивление Ом Ом и индуктивность Ом Ом соединительных проводов шунтируются паразитной емкостью Кл Ом приводит.МРЭ представлен генератором напряжения, δ В = I δ R , где I – измерительный ток, а δ R – переменная часть сопротивления МРЭ. На рис. 19.1 измерительный ток I не изображен.

Рис. 19.1. Модель электрической схемы MRH для измерения напряжения (A) и измерения тока (B).

Когда считывающий усилитель с высоким внутренним импедансом подключен к клеммам головки, он измеряет напряжение холостого хода, В oc , как показано на рис.19.1А. Сигнальный ток i , протекающий по контуру, равен

(19,1)i=δV (R+R0) +jωL+1/jωC’

, а выходное напряжение равно

(19,2)Voc=ijωC=δVjω (R+R0) C+ (1−ω2LC) .

Частотная характеристика второго порядка с резонансной частотой ω=1/LC. Резонанс нежелателен, потому что он вызывает колебание или звон выходного напряжения. Очень похожие соображения возникают, конечно, при измерении напряжения с помощью индуктивных считывающих головок. Однако в МРЗ индуктивность (обычно 1 нГн) намного ниже, чем в индуктивных головках (обычно 50 нГн), и, следовательно, резонансная частота выше примерно в 50 ≈ 7 раз.Низкая индуктивность МРЗ обусловлена ​​их «одновитковой» структурой, и это еще одно из их многочисленных преимуществ.

Источник питания с высоким внутренним сопротивлением является источником постоянного тока. Соответственно, считывающий усилитель с высоким импедансом используется для создания постоянного тока измерения изменения сопротивления I . Этот режим работы часто называют режимом измерения тока и напряжения.

В другом режиме работы используется считывающий усилитель с низким внутренним импедансом, и он называется режимом форсировки напряжения и измерения тока.

Низкий импеданс усилителя обеспечивает эффективное шунтирование паразитной емкости C .

Усилитель с низким импедансом воспринимает ток короткого замыкания, I sc , показанный на рис. 19.1B, где

(19.3)ISC=δV (R+R0) +jωL.

Таким образом, частотная характеристика первого порядка, без нежелательного резонанса. Вместо этого спектр просто скатывается с частотой -6 дБ ω = ( R + R 0 )/ L .Преимуществом этой конструкции является улучшенный высокочастотный отклик.

Токоизмерительные усилители широко применяются с индуктивными головками в цифровых видеомагнитофонах, где рабочие частоты (от 50 до 100 МГц) выше, чем в компьютерных периферийных магнитофонах. Когда измерение тока используется с индуктивными головками, усилитель по существу действует как интегратор, и выходной сигнал соответствует M ( x ), а не обычному dM ( x )/ dx .Интегрирование, которое представляет собой умножение на 1/ j ω в частотной области, происходит потому, что импеданс индуктивной головки в основном индуктивный, так что I sc ≈ δ В/j ω L . Однако в случае MRH импеданс головы в основном резистивный; I sc ≈ δ V/ ( R + R 0 ), и интегрирование не происходит.

Поскольку MRE проводит измерительный ток I , необходимо предусмотреть возможность контроля электрического замыкания или дугового разряда всякий раз, когда он касается проводящего носителя записи, такого как тонкопленочный диск.В некоторых конструкциях считывающих усилителей электрический потенциал MRE поддерживается постоянным с помощью сервосхемы, так что он равен потенциалу диска. Потенциал диска может быть как заземленным, так и каким-либо другим значением. Когда диск «плавает», то есть находится под потенциалом, отличным от земли, электрическая изоляция дисков, подшипников шпинделя или двигателя, конечно, необходима. В «несимметричных» усилителях считывания один конец MRE просто удерживается с потенциалом земли, и плавающий диск не требуется.

Из предыдущего обсуждения очевидно, что существует множество различных конструкций усилителей считывания MRH.Какой дизайн будет наиболее широко принят, это вопрос будущего.

Аналогии электрических цепей — текущие модели, рассказы и визуализации

Веревочная петля
Ленточная пила
Вода, текущая в трубе «Водяной контур»
Неровная поверхность
Кольцо людей, каждый из которых держит мяч
Количество автобусов на автобусном маршруте
Система горячего водоснабжения
Лошадь и кусок сахара
Поезда и грузовики с углем
Гравитационные
Бурное море
Переполненные помещения

Веревочная петля

В этой аналогии схема моделируется как большая петля из веревки.Один человек является батареей и протягивает петлю через руки. Другой человек оказывает сопротивление и сжимает веревку. Трение рук человека с сопротивлением означает, что он может чувствовать энергию, передаваемую в виде тепла.

В этой аналогии есть несколько приятных моментов. Например, ясно, что энергия передается очень быстро, хотя веревка может двигаться довольно медленно. Это идея о том, что заряды уже есть и все они одновременно начинают двигаться повсюду.

Вы также можете интуитивно понять, что большое сопротивление означает малый ток, и вы увидите, что энергия передается там, где есть большое сопротивление.

Не очень хорошо объясняет напряжение или мощность.

Если человек, занимающийся батареей, не очень дисциплинирован в поддержании натяжения он чувствует себя постоянным, а не пытается сделать скорость веревки постоянной, у вас может сложиться впечатление, что чем больше сопротивление, тем быстрее передается энергия.

Другими словами, у человека, работающего с аккумулятором, есть соблазн тянуть все сильнее и сильнее по мере увеличения сопротивления. Поэтому они думали, что большие сопротивления заставляют батарею работать тяжелее. Это пример неправильного представления о постоянном токе.

На самом деле все наоборот. Если вы сделаете сопротивление очень большим, ток будет очень маленьким, а передача энергии будет очень медленной.

Ленточная пила

Ленточная пила — это очень длинная гибкая пила, изогнутая в виде петли.Петля натянута между двумя большими колесами, установленными над и под пилорамой. Двигатель, подключенный к одному из колес, приводит в движение петлю, поэтому пила непрерывно проходит через скамейку, чтобы вы могли что-то резать.

Очень похожая аналогия с веревочной петлей. Аккумулятор является приводным двигателем, и энергия передается там, где пилится древесина.

Если вы думаете, что каждый сантиметр пилы представляет один кулон заряда, то вы можете смоделировать напряжение (то есть энергию на кулон) как энергию, передаваемую на сантиметр пилы.

Вы можете представить, что двигатель должен обеспечивать определенное количество энергии на каждый сантиметр прохода пилы, и вы также можете представить, что такое же количество энергии на сантиметр передается древесине.

Это дает вам представление о том, что напряжение батареи такое же, как и p.d. через нагрузку, т.е. лампочка.

Спасибо Джону Скейфу из Шеффилдского университета за то, что он рассказал мне об этой аналогии.

Вода, текущая по трубе «Водяной контур»

В этой известной аналогии батарея рассматривается как насос, а сопротивления — как сужения в трубе.Трубы образуют цепь и уже заполнены водой.

Более мощный насос означает более высокое напряжение батареи. Это хорошо показывает, что большое напряжение вызывает большой ток.

Узкое сужение означает большое сопротивление, поэтому у вас также есть соотношение: большое сопротивление означает малый ток.

Я должен заявить о своем интересе и сказать, что я не поклонник аналогии с водой в трубах (мягко говоря), хотя я использую ванну , чтобы попытаться объяснить параллельные цепи.

Анимация объясняющая параллельные сопротивления как дырки в ванне.

С этим связано так много проблем, но самая основная из них заключается в том, что студенты и преподаватели имеют очень слабое представление о течении жидкости в трубах. Одного этого должно быть достаточно, чтобы осудить его.

В частности, идею разности потенциалов часто объясняют как разность давлений по обе стороны сужения. Можете вам объяснить, почему такая разница в давлении? Что такого физического в воде, что изменяет давление? Я бы предположил, что даже если вы можете с уверенностью ответить на эти вопросы, маловероятно, что ваши ученики смогут.Так зачем использовать его в качестве аналогии для чего-то еще?

Другая проблема заключается в том, что нет очевидного различия между тем, что циркулирует (вода), и тем, что передается (давление?). Юух!

Представьте себе кольцо людей, держащихся за руки и двигающихся по кругу. Если есть участок ухабистой земли, по которому они должны пройти, это замедляет движение по всему кольцу.

Чем неровнее земля, тем выше сопротивление и медленнее ток.

Кольцо людей, каждый из которых держит мяч

В этой аналогии все стоят в кругу и держат мяч.Чтобы показать, как течет ток, каждый человек передает свой мяч человеку рядом с ним.

Вы можете оказать сопротивление, если кто-то подбросит мяч в воздух и поймает его до того, как его передадут. Это имеет тенденцию замедлять продвижение шаров по всей трассе.

Это очень простая аналогия, и она не годится ни для чего другого, кроме как для демонстрации того, что заряды уже есть и перемещаются повсюду одновременно.

Количество автобусов на автобусном маршруте

Эта аналогия хороша для объяснения того, как изолятор работает на субатомном уровне.По сути, меньше зарядов, которые могут свободно перемещаться.

Подумайте о путешествии из a-b, затем b-c и, наконец, c-d на трех разных автобусах. На первом и третьем этапах ходит много автобусов, но на среднем этапе автобусы ходят очень редко.

Это ближе к модели сопротивления для цепи, где провод сужается, или, возможно, есть компонент из другого материала. Дело не в том, что средняя ветвь обязательно «сопротивляется» потоку автобусов, просто в некоторых частях цепи меньше мобильных носителей заряда (например,г. свободные электроны), чем в других.

Скорость движения от a до d зависит от частоты движения автобусов на среднем участке.

Для любого заданного количества пассажиров, следующих от a до d, средняя скорость любого заданного автобуса должна быть выше на среднем участке, поэтому количество ударов по автобусу будет больше. Средняя нога — это место, где преобразуется больше всего энергии.

Система горячего водоснабжения

Эта аналогия пытается улучшить водяной контур.Вместо насоса с сужениями у вас котел с радиаторами. Котел подает тепловую энергию в систему, как батарея, а радиатор отводит тепловую энергию из системы.

Вопрос: если вы хотите, чтобы ваши радиаторы нагревали вашу комнату как можно быстрее, вы хотите, чтобы вода текла через них очень быстро или очень медленно? Даже если вы знаете ответ на этот вопрос, как вы думаете, учащиеся хорошо разбираются в установке отопления дома?

Это одна из тех аналогий, которая хорошо подходит для примерного описания того, что происходит.Что-то ходит по кругу, и происходит передача энергии, но это очень быстро становится довольно громоздким инструментом, если вы пытаетесь заставить его объяснять слишком много вещей.

Лошадь и кусок сахара

Это еще одна очень простая аналогия. Представьте себе большой круг лошадей, идущих нос к хвосту. Вы кормите их кусочками сахара, когда они проходят мимо. Чем больше сахара вы дадите им, тем быстрее они все смогут ходить. Сопротивление моделируется как прыжок или какое-либо другое действие, которое означает, что им нужно затратить больше энергии.

Одна проблема с этой аналогией заключается в том, что передача энергии происходит медленно. Другими словами, энергия куска сахара движется так же быстро, как лошадь, которая его съела.

Железнодорожные и угольные вагоны

Это похоже на аналогию с лошадью и кусочком сахара. Представьте себе поезд такой же длины, как круговой путь. Проезжая точку, каждый грузовик забирает уголь из большой кучи (аккумулятор) и доставляет его туда, где он нужен (груз).

Поскольку грузовики не используют уголь, который они перевозят, вы немного теряете связь с большим напряжением (т.е. много угля на грузовик) дает вам большой ток.

Эта аналогия приравнивает высоту к напряжению. Другими словами гравитационный потенциал с электрическим потенциалом.

Его часто можно увидеть с шариками, а иногда даже с водой.

Есть какой-то подъемник, который поднимает шарики (скажем) на заданную высоту, представляющую собой напряжение батареи. Чем выше он поднят, тем больше напряжение батареи. Шарики катятся под действием силы тяжести, часто вниз по лестнице разной высоты (что представляет сопротивление).

Вы можете видеть, что полная гравитационная потенциальная энергия (GPE), потерянная мячом, катящимся вниз по лестнице, такая же, как GPE, полученная при подъеме на лифте.

Это скорее аналогия электрического сопротивления, чем всей цепи.

Лодка быстро плывет по бушующему морю по большому кругу (поэтому она никуда не уходит). Капитан медленно ковыляет с одного конца лодки на другой. Чем бурнее море и чем быстрее лодка, тем сильнее шатается капитан и тем медленнее он поднимается по лодке.

Общее движение капитана представляет собой движение электрона в цепи.

Анимация, объясняющая, как температура провода влияет на его сопротивление. Различные скорости электронов моделируются капитаном, идущим по лодке.

Скорость лодки представляет собой хаотическое тепловое движение электронов в проводе, которое очень быстрое. Скорость капитана представляет собой очень медленную скорость дрейфа электронов из-за батареи.

Если проволока горячее, то высокая случайная скорость электрона еще выше, т.е.е. лодка движется быстрее. Это означает, что ошеломляющая скорость капитана ниже. Это объясняет, почему сопротивление металла увеличивается с температурой.

Представьте, что вы идете по переполненной комнате. Это занимает больше времени, если толпа движется, а не стоит на месте.

Здесь вы представляете электрон, а другие люди представляют решетку положительных ионов в металле.

Как и в аналогии с бурным морем, это объясняет, почему сопротивление провода увеличивается с температурой, но это происходит с точки зрения движения ионной решетки, а не электронов.

Назад к обучению и изучению электричества

Пример моделирования электрической цепи | Руководство пользователя корпоративного архитектора

В этом примере мы рассмотрим создание параметрической модели SysML для простой электрической цепи, а затем используем параметрическое моделирование для прогнозирования и отображения поведения этой цепи.

Принципиальная электрическая схема

Показанная здесь электрическая цепь, которую мы собираемся смоделировать, использует стандартные обозначения электрических цепей.

Цепь включает в себя источник переменного тока, заземление и резистор, соединенные друг с другом электрическим проводом.

Создать модель SysML

В этой таблице показано, как мы можем построить полную модель SysML для представления схемы, начиная с типов самого низкого уровня и постепенно наращивая модель.

Определите типы значений для напряжения, тока и сопротивления.Единица измерения и тип количества не важны для целей моделирования, но будут установлены при определении полной модели SysML. Эти типы будут обобщены из примитивного типа Real. В других моделях вы можете сопоставить тип значения с соответствующим типом моделирования отдельно от модели.

Кроме того, определите составной тип (блок) с именем ChargePort, который включает свойства как для тока, так и для напряжения. Этот тип позволяет нам представить электрическую энергию на соединителях между компонентами.

В SysML схема и каждый из компонентов будут представлены в виде блоков.

В диаграмме определения блока (BDD) создайте блок цепи. Схема состоит из трех частей: истока, земли и резистора. Эти части бывают разных типов, с разным поведением.

Создайте блок для каждого из типов деталей. Три части схемного блока соединены через порты, которые представляют собой электрические контакты.Источник и резистор имеют положительный и отрицательный контакт. Земля имеет только один контакт, положительный. Электричество (электрический заряд) передается через контакты. Создайте абстрактный блок «TwoPinComponent» с двумя портами (выводами). Два порта называются «p» (положительный) и «n» (отрицательный) и относятся к типу ChargePort.

На этом рисунке показан BDD с цепью блоков, заземлением, компонентом TwoPinComponent, источником и резистором.

Создайте внутреннюю блок-схему (IBD) для цепи.Добавьте свойства для источника, резистора и земли, типизированные соответствующими блоками. Соедините порты с помощью разъемов. Положительный вывод источника подключен к отрицательному выводу резистора. Положительный вывод резистора подключается к отрицательному выводу источника. Земля также подключена к отрицательному контакту источника.

Обратите внимание на то, что она имеет ту же структуру, что и исходная принципиальная схема, но символы для каждого компонента были заменены свойствами, типизированными блоками, которые мы определили.

Уравнения определяют математические отношения между числовыми свойствами. В SysML уравнения представлены в виде ограничений в ConstraintBlocks. Параметры ConstraintBlocks соответствуют PhSVariables и PhSConstants Блоков (‘i’, ‘v’, ‘r’ в данном примере), а также PhSVariables, присутствующим в типе Портов (‘pv’, ‘pi’, ‘nv ‘, ‘ni’ в этом примере).

Создайте ConstraintBlock ‘TwoPinComponentConstraint’ для определения параметров и уравнений, общих для источников и резисторов.В уравнениях должно быть указано, что напряжение компонента равно разнице между напряжениями на положительном и отрицательном выводах. Ток компонента равен току, проходящему через положительный контакт. Сумма токов, проходящих через два контакта, должна равняться нулю (один является отрицательным по отношению к другому). Ограничение Ground указывает, что напряжение на выводе Ground равно нулю. Ограничение Источник определяет напряжение как синусоиду с текущим временем моделирования в качестве параметра.На этом рисунке показано, как эти ограничения отображаются в BDD.

 

Значения параметров ограничения приравниваются к переменным и постоянным значениям с привязкой коннекторов. Создайте свойства ограничения в каждом блоке (свойства, типизированные ConstraintBlocks) и привяжите переменные и константы блока к параметрам ограничения, чтобы применить ограничение к блоку. На этих рисунках показаны привязки для заземления, источника и резистора соответственно.

Для ограничения Ground привяжите gc.pv к p.v.

Для ограничения источника привяжите:

  • sc.pi до p.i
  • ск.пв до п.в
  • ск.в по в
  • sc.i до i
  • sc.ni до n.i и
  • ск.нв до нв

Для ограничения резистора привяжите:

  • от rc.pi до p.i
  • рк.пв к пв
  • rc.v до v
  • rc.i до i
  • rc.ni до n.i
  • rc.nv в n.v и
  • рк.р до р

Настройка поведения моделирования

В этой таблице показаны подробные шаги настройки SysMLSim.

  • Выберите «Моделирование > Поведение системы > Modelica/Simulink > Диспетчер конфигурации SysMLSim»
  • В первом раскрывающемся списке значков на панели инструментов выберите «Создать артефакт» и создайте элемент артефакта
  • Выберите пакет, которому принадлежит эта модель SysML
  • Тип значения
  • Блок
  • блок ограничения

Разверните ValueType и для каждого параметра Current, Resistance и Voltage выберите «SysMLSimReal» в поле со списком «Value».

  • Расширить «блок» до ChargePort | FlowProperty | i : Current и выберите «SimVariable» в поле со списком «Value»
  • Для «SysMLSimConfiguration» нажмите кнопку, чтобы открыть диалоговое окно «Конфигурации элементов»
  • Установите для параметра «isConserved» значение «Истина»

Это модель, которую мы хотим имитировать: установите для блока «Схема» значение «SysMLSimModel».

Запустить симуляцию

На странице «Моделирование» установите флажки напротив «resistor.n» и «resistor.p» для построения графика и нажмите кнопку «Решить».

Две легенды ‘resistor.n’ и ‘resistor.p’ нанесены на график, как показано.

Надежность электрических цепей — SystemModeler Model

Модель можно использовать для многих целей, и одна из них — возможность рассчитать надежность моделируемой системы.Имея информацию о сроке службы каждого компонента, можно изучить срок службы всей системы. В этом примере мы рассмотрим, как нагрев влияет на среднее время наработки на отказ (MTTF) усилителя.

Построить модель для моделирования и оценки надежности. Четыре компонента в этой схеме, три резистора и один операционный усилитель, снабжены аннотациями с указанием их сроков службы. Также предоставляется логическое выражение, представляющее, какие компоненты необходимы для работы системы.В данном случае необходимы все четыре компонента.

Операционный усилитель с ограничениями.

Параметры из MIL-HDBK-217F

В этом примере руководство по надежности MIL-HDBK-217F используется для определения параметров электрических компонентов. Параметры добавляются в модель, и можно рассчитать надежность всей системы, а также среднее время наработки на отказ (MTTF).

Параметры из MIL-HDBK-217F вставлены в аннотации модели.

Для определения надежности используются четыре общепринятые меры: функция выживания, функция риска, функция PDF и CDF. Чтобы вычислить, какие компоненты являются наиболее важными для улучшения или в наибольшей степени способствуют отказу системы, можно использовать различные меры важности.

Четыре общих свойства для системы компонентов.

Важность компонентов после 500 000 часов работы в соответствии с мерой важности Бирнбаума.

Сравните аналогичные схемы при разных рабочих температурах

Надежность электрических цепей сильно зависит от температуры, при которой они работают. Регулировка температурного фактора приводит к различным параметрам компонентов и новой надежности системы.

Сравнение одной и той же электрической цепи с двумя разными температурами и их соответствующим средним временем наработки на отказ.

Эквивалентная электрическая схема для модели Хиндмарш-Роуз — Окс — 2021 — Международный журнал теории цепей и приложений

1 ВВЕДЕНИЕ

Общеизвестно, что настоящие биологические нервные системы намного превосходят сегодняшние компьютеры, когда речь идет об энергоэффективности.Следовательно, несмотря на то, что моделирование нейронных сетей в программном обеспечении вызвало большой интерес, поскольку оно позволяет использовать приложения машинного обучения и искусственного интеллекта, такие как распознавание образов, 1, 2 большой потенциал заключается, в частности, в аппаратной реализации таких сетей. Для этой цели полезно исследовать и моделировать реальные биологические нейронные сети на оборудовании, поскольку дальнейшее понимание их механизмов может привести к новым принципам проектирования электрических цепей.Глубина моделирования зависит от того, желательны ли абстрактные технические приложения или более биологические приложения, поэтому используются различные модели нейронов. Здесь широко используемой моделью является дырявая модель «интегрируй и стреляй». 3, 4 В своей основной форме это довольно простая модель, однако ее структура биологически мотивирована, поскольку она основана на моделировании проводимости ионных каналов и, следовательно, в целом хорошо интерпретируется. Это часто реализуется мемристорами. 5, 6 Две биологически более точные и также хорошо интерпретируемые модели — это модель Ходжкина-Хаксли 7-9 и модель Морриса-Лекара, 10, 11 , которые позже были предложены в качестве мемристивных цепей. 12, 13 Более абстрактными моделями являются, например, модель Ижикевича 14 и модель Хиндмарша-Роуза 15 , которые могут имитировать разнообразное поведение нейронов, но менее близки к биологии и, следовательно, менее интерпретируемы. В отличие от исходной модели Ходжкина-Хаксли и Морриса-Лекара, более абстрактные модели могут, например, также демонстрировать взрывное поведение, наблюдаемое для определенных типов нейронов. 14 Модель Ижикевича особенно популярна в контексте реализации программируемых вентильных матриц (FPGA), 16-18 , в то время как модель Хиндмарша-Роуза реализуется либо с помощью интегрирующих схем 19-21 , либо в цифровом виде с помощью FPGA. 22

В этой работе мы сосредоточимся на модели Хиндмарша-Роуза, поскольку она уже использовалась для воспроизведения двигательной схемы C. elegans 23 и, следовательно, является потенциальным кандидатом для исследования основных механизмов этой нейронной сети. Наша цель состоит в том, чтобы синтезировать эквивалентную электрическую схему модели Хиндмарша-Роуза, исходя из основных дифференциальных уравнений. Синтез схемы, обеспечивающий практическую реализацию, в целом может быть выполнен, как объяснено в Itoh. 24 В отличие от этого, мы намерены найти теоретическую эквивалентную электрическую цепь, основанную на основных элементах цепи, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Эти эквивалентные схемы позволяют проводить анализ модели с точки зрения схемы и, следовательно, могут поддерживать процесс проектирования; см., например, Pang et al. 25 и Miano et al. 26 В контексте модели Хиндмарша-Роуза эквивалентная схема дает несколько преимуществ. Во-первых, результирующая схема и элементы схемы напрямую основаны на основных дифференциальных уравнениях, что позволяет анализировать модель Хиндмарша-Роуза с теоретической точки зрения схемы.В частности, роль и важность отдельных компонентов схемы для общей функциональности можно исследовать, наблюдая за потоками мощности, а также накопленной энергией. Это может служить основой для сокращения модели и, следовательно, может привести к более простой реализации схемы при сохранении основной функциональности. Во-вторых, этот подход позволяет получить биологически хорошо интерпретируемую модель цепи. Это поддерживает лучшую интерпретацию наблюдаемого поведения реальных биологических нейронных сетей, что важно для получения соответствующих принципов проектирования схем.

Авторы считают эту работу важной для более глубокого понимания модели Хиндмарша-Роуза с точки зрения теории цепей. Основные вклады заключаются в следующем: во-первых, мы представляем систематический синтез схемы модели Хиндмарш-Роуз. Во-вторых, мы предлагаем эквивалентную схему для исходной трехмерной модели, а также для мемристивной модели Хиндмарша-Роуза. В-третьих, предлагаемые эквивалентные схемы позволяют анализировать поведение модели по отношению к теории цепей.

Чтобы синтезировать эквивалентную схему, мы используем систематический подход к синтезу схемы, изображенный на рисунке 1 и основанный на методе Окса. 27, 28 В частности, мы сначала линеаризуем модель Хиндмарша-Роуза в разделе 2, чтобы получить линеаризованную модель в пространстве состояний. Последний служит основой для систематического синтеза схемы 27, 28 , обсуждаемого в разделе 3, что приводит к линейной электрической цепи. В силу теоремы Хартмана-Гробмана 29 , утверждающей, что локальное поведение нелинейной системы вблизи гиперболической точки равновесия можно характеризовать поведением ее линеаризации вблизи точки равновесия, можно предположить, что линейная схема имеет такую ​​же структуру цепи как нелинейная цепь.Следовательно, линейная схема может быть расширена до нелинейной схемы, являющейся эквивалентной схемой исходной нелинейной модели Хиндмарша-Роуза, которая представлена ​​в разделе 4. Кроме того, мы кратко исследуем мемристивную модель Хиндмарша-Роуза в разделе 5, потенциально предлагающую схему структура более близка к моделям, основанным на проводимости, таким как модель Ходжкина-Хаксли. Результаты моделирования для проверки эквивалентных схем представлены в разделе 6, а заключение дано в разделе 7.

Системный подход к синтезу эквивалентной электрической схемы модели Хиндмарш-Роуз

3 СХЕМА СИНТЕЗА ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Давайте теперь синтезируем эквивалентную схему линеаризованной модели пространства состояний модели Хиндмарша-Роуза. Это мотивировано предположением, что результирующая схема структурно идентична нелинейной эквивалентной схеме. Синтез может быть осуществлен путем замены переменных и матриц в пространстве состояний физически значимыми переменными и матрицами, с помощью которых получается абстрактное представление схемы.Связанные абстрактные элементы схемы затем подробно исследуются для синтеза отдельных элементов схемы. В связи с этим мы определяем состояния как ток индуктора, т. е. и следовательно . Аналогичным образом производные состояния определяются как напряжение индуктора, так что система дифференциальных уравнений может быть выражена с помощью правила сетки (4)где обозначает напряжения индуктора, обозначает матрицу индуктивности с индуктивностью нормировки L 0 , обозначает матрицу сопротивления с сопротивлением нормализации R 0 , и обозначает источники напряжения.Обратите внимание, что индекс указывает на зависимость от точек равновесия. В общем, приведенные выше уравнения показывают систему третьего порядка, описываемую векторным последовательным соединением индуктора и резистивного источника напряжения. Из матрицы индуктивности, имеющей диагональную структуру, можно сделать вывод, что результирующая схема состоит из трех последовательных соединений, каждое из которых состоит из индуктивности и резистивного источника напряжения. Однако связь между этими последовательными соединениями пока не ясна, поскольку реализация матрицы сопротивлений более сложна.Чтобы синтезировать эту матрицу сопротивлений, разложим ее на симметричную и кососимметричную части, поскольку симметричная и кососимметричная части в общем случае могут быть реализованы идеальными трансформаторами с резисторами, соответствующими гираторам. 28 Это разложение дает (5)где и — симметричная часть и кососимметричная часть соответственно с матрицей сопротивления инерции . Поскольку симметричная часть представляет собой диагональную матрицу, идеальные трансформаторы имеют отношение витков, равное 1, и, следовательно, ими можно пренебречь.В результате симметричная часть состоит только из резисторов, значения которых задаются диагональными элементами. Кососимметричная часть, с другой стороны, приводит к двум гираторам с сопротивлением вращению R 0 . Из-за симметричной части резистивные источники напряжения имеют сопротивления, равные диагональным элементам . При этом из кососимметричной части следует, что первая последовательная связь соединена со второй и третьей последовательной связью гиратором с сопротивлением гирации R 0 соответственно.Получившаяся эквивалентная схема изображена на рисунке 2.

Эквивалентная электрическая схема линеаризованной модели Hindmarsh-Rose

3.1 Упрощение синтезированной схемы

Синтезированная схема действительно эквивалентна линеаризованной модели Хиндмарша-Роуза. Однако по сравнению с эквивалентными схемами модели Ходжкина-Хаксли или Морриса-Лекара она менее доступна и интерпретируема из-за гираторов.Поэтому мы стремимся вручную упростить схему, чтобы получить структуру, аналогичную вышеупомянутым моделям. Это можно сделать, объединив гираторы в среднее последовательное соединение, благодаря чему последнее становится параллельным соединением конденсатора и резистивного источника тока. Кроме того, это приводит к каскаду из двух гираторов, который подобен идеальному трансформатору с коэффициентом трансформации 1. Поскольку этим можно пренебречь, результирующая схема состоит из двух последовательных соединений, параллельно подключенных к конденсатору и резистивному источнику тока.Это показано на рисунке 3A, где соответствующие элементы схемы определены как (6) где U 0 – напряжение нормировки. Структура схемы этой модели аналогична моделям, основанным на проводимости, таким как модель Ходжкина-Хаксли или Морриса-Лекара, потому что мембранное напряжение моделируется конденсатором, входной сигнал подается источником тока, а ионные токи обусловлены к ионным каналам моделируются дополнительными параллельными взаимосвязями. Аспекты памяти этих ионных каналов моделируются дополнительными индукторами, в отличие от ранее упомянутых моделей, в которых мемристоры отвечают за память.Эквивалентные схемы модели Хиндмарша-Роуза: (A) линейная схема Хиндмарша-Роуза, представляющая собой упрощенную версию схемы, изображенной на рисунке 2, с ее элементами схемы, определенными в уравнении (6), и (B) нелинейная схема Хиндмарша-Роуза с элементы его схемы, определенные в уравнении (9)

4 НЕЛИНЕЙНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Теперь мы стремимся синтезировать электрическую схему, эквивалентную исходной нелинейной модели Хиндмарша-Роуза.Для этого выведем уравнения для элементов нелинейной цепи, так как предполагаем, что нелинейная цепь конструктивно идентична линейной. В связи с этим мы моделируем нелинейную схему, как показано на рисунке 3B, которая аналогична схеме, показанной на рисунке 3A, с той лишь разницей, что элементы линейной схемы, зависящие от равновесия, были заменены элементами нелинейной схемы, обозначенными шляпой. Обратите внимание, что последнее неверно для e 3 и j 1 , поскольку они остаются линейными, как видно из следующего.

Мы получаем определения элементов схемы, рассматривая правила сетки и узлов нелинейной схемы и сравнивая их с набором нелинейных дифференциальных уравнений. В частности, правила сетки и узла гласят: (7) Мы сравниваем эти уравнения с исходным набором дифференциальных уравнений, переформулируя уравнение 1 таким образом, что (8) Эти уравнения напоминают структуру приведенных выше правил сетки и узлов, которую можно увидеть, связав x 1 с u 1 , x 2 с i 8 с i 8 3 с i 3 .Отсюда следует, что элементы схемы, ранее зависевшие от точек равновесия, теперь определяются как (9) при этом остальные элементы линейной схемы остаются такими же, как и в линейной схеме замещения.

4.1 Напряжение положительного конденсатора:

u 1  > 0 В

Использование преобразователя отрицательного импеданса для положительного (A) и отрицательного напряжения u 1 (B), а также полной эквивалентной схемы модели Хиндмарша-Роуза для обоих случаев (C)

Возможная реализация NIC на базе Belevitch 31 показана на рисунке 5, для которой требуется отрицательный резистор в качестве единственного активного компонента.

Эквивалентная электрическая схема преобразователя с отрицательным сопротивлением (А) и его компактное условное обозначение (В)

4.2 Отрицательный болт конденсатора:

u 1  < 0 В

4.3 Практически исчезающее напряжение конденсатора:

u 1  ≈ 0 В Ход функции f ( u ), с и .Обратите внимание, что σ ( u 1 / U 0 ) был реализован для учета непрерывной функции переключения

4.4 Эквивалентная цепь для плюса и минуса

u 1 Как обсуждалось ранее, два случая для u 1 представляют собой две разные реализации схемы при стремлении к значимым параметрам схемы. Теперь наша цель состоит в том, чтобы объединить эти два случая в одну реализацию схемы, которая остается электрической схемой, эквивалентной нелинейной модели Хиндмарша-Роуза, так что требуются только положительные индуктивности и сопротивления.Эти положительные элементы схемы связаны с предыдущими определенными элементами схемы следующим образом: (13)

Используя положительные элементы цепи, комбинация двух случаев u 1  > 0 и u 1  < 0 может быть достигнута за счет использования переключателей, позволяющих переключаться между NIC и коротким замыканием, как изображен на рисунке 4C. Эти переключатели действуют на основе , и в силу этого выполняется, что и .

Для подхода с NIC и коммутаторами следует отметить, что это вводит дополнительное сопротивление, поэтому схема больше не эквивалентна нелинейной модели Хиндмарша-Роуза. Это дополнительное сопротивление можно увидеть при оценке соответствующего правила сетки. (14а) (14б) (14с) Чтобы сохранить эквивалентную электрическую цепь, мы устраним это дополнительное сопротивление, изменив определение сопротивления такой, что (15)

На первый взгляд, модифицированная структура схемы, состоящая теперь из NIC, отличается от моделей, основанных на проводимости, тем, что она особенно близка к биологии, поскольку NIC является активным компонентом.Однако это может быть биологически мотивировано. В частности, генерация потенциалов действия основана не только на пассивном транспорте ионов, но и требует энергии для активного транспорта за счет деятельности, например, ионных насосов, регенерирующих равновесный потенциал. В типичных моделях, основанных на проводимости, это лишь поверхностно учитывается линейным резистивным источником напряжения, моделирующим ток утечки. 32 Следовательно, NIC, присутствующий в нашей модели схемы, можно рассматривать как более глубокое моделирование активности ионного насоса.

Предложенная теоретическая эквивалентная электрическая схема показывает, что, как правило, для реализации модели Хиндмарша-Роуза требуется только один активный компонент, а именно отрицательный резистор NIC. В принципе, представленную схему также можно использовать для получения практической реализации схемы. В этом контексте переключатели, управляемые напряжением, могут быть реализованы, например, на транзисторах, где каждый переключатель реализован двумя транзисторами, управляющее напряжение которых u 1 и − u 1 подается через (инвертирующий) буфер. усилитель соответственно.NIC может быть реализован с использованием операционного усилителя 24, 33 или конвейеров тока, 34 и нелинейных резисторов. и можно реализовать с помощью сумматоров и умножителей. 24 С другой стороны, может быть реализован путем соединения соответствующего нелинейного резистора с мутатором. 35 Поскольку реализация элементов нелинейной схемы, как правило, довольно сложна, тем не менее, может быть более удобным использовать подход к синтезу схемы Itoh 24 при стремлении к практической реализации схемы.Этот подход особенно ориентирован на реализуемый синтез схемы, где сначала синтезируется электрическая цепь на основе отдельного дифференциального уравнения, а затем упрощается результирующая схема.

5 МЕМРИСТИВНАЯ МОДЕЛЬ HINDMARSH-ROSE

В дополнение к исходной модели Хиндмарша-Роуза также сообщалось о вариациях этой модели. В этом разделе мы кратко исследуем мемристивную модель Хиндмарша-Роуза, представленную Бао и др., 30 , поскольку использование мемристоров предполагает эквивалентную электрическую схему, более близкую к схемам для модели Ходжкина-Хаксли или Морриса-Лекара.Мемристивная модель Хиндмарша-Роуза дает (16) где kx 1 x 3 — приложенная извне электромагнитная индукция вновь введенного мемристора, k — соответствующая сила электромагнитной индукции, принимаемая за положительную, а α — масштабный коэффициент, учитывающий различные масштабы времени. По сравнению с исходной моделью, описанной в уравнении 1, здесь изменены первое и третье дифференциальные уравнения.Основываясь на предыдущих выводах, это указывает на то, что последовательное соединение с постоянной индуктивностью L 3 изменено, в то время как остальная часть схемы остается неизменной. В частности, третье дифференциальное уравнение представляет собой уравнение состояния идеального мемристора с управляемым потоком 30 , описанного формулой (17) где φ — поток и обозначает третью переменную состояния. Благодаря этому моделированию, kx 1 x 3 описывает ток из-за мемристора, из-за чего можно вывести параллельное соединение мемристора и конденсатора.Полная электрическая схема для мемристивной модели Хиндмарша-Роуза показана на рисунке 7, где мы снова используем сетевую карту с переключателями. По сравнению со схемой исходной модели последовательное соединение с постоянной катушкой индуктивности заменено мемристором. Этот мемристор снова можно рассматривать как модель ионного тока, и, следовательно, результирующая общая схема действительно ближе к подходу, основанному на проводимости, как видно из моделей Ходжкина-Хаксли и Морриса-Лекара. В этом контексте отсутствие источника напряжения указывает на то, что тип ионов, моделируемых мемристором, имеет равновесный потенциал 0 В.

Эквивалентная электрическая схема мемристивной модели Hindmarsh-Rose

6 РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Давайте теперь смоделируем эквивалентные схемы исходной и мемристивной модели Хиндмарша-Роуза, чтобы проверить функциональность предложенных схем. Здесь мы рассматриваем схемы без NIC и коммутаторов в качестве эталонных, поскольку они непосредственно эквивалентны системе дифференциальных уравнений. Для этой цели мы используем наборы параметров, показанные в таблице A1.Эти наборы параметров представляют собой масштабированную версию параметров, описанных в Barrio et al. 15 Масштабирование позволяет изменить величины времени, напряжения и тока, первоначально заданные с, В и А соответственно, на , и , соответственно, что является более разумными величинами как с точки зрения биологии, так и интегральных схем. В качестве параметров нормализации задаем , и , и малая положительная константа, обеспечивающая знаменатель и не становится нулем, выбирается . Кроме того, мы развертываем в качестве замены знаковой функции σ ( u / U 0 ) для учета непрерывного переключения, что обеспечивает лучшую числовую стабильность.Здесь, обозначает наклон -функция. Результаты моделирования исходных нелинейных схем замещения без NIC и коммутаторов получены с помощью LTspice. Результаты для эквивалентных схем с NIC и переключателями получены с использованием решателя ODE в Matlab, поскольку LTspice не удалось выполнить из-за проблем с числами.

6.1 Оригинальная модель Hindmarsh-Rose

Поведение модели Хиндмарш-Роуз основано на взаимодействии быстрой и медленной подсистем. 15, 36 Что касается предложенной нами теоретической схемы, то быстрая подсистема описывается напряжением конденсатора u 1 и током дросселя i 1 , тогда как медленная подсистема определяется динамикой тока дросселя я 3 . Качественное поведение модели Хиндмарша-Роуза широко изучалось, например, в Barrio et al., , 15, , Shilnikov and Kolomiets, , 36, и Innocenti et al., , 37, , и в целом дает начало богатому репертуару нейронных модели стрельбы, такие как шипы и разрывы.Эти исследования также применимы к предложенной нами схеме, поскольку она эквивалентна модели Хиндмарша-Роуза, как показано в предыдущих разделах.

Чтобы проверить работоспособность нашей схемы, давайте сначала рассмотрим пиковое поведение, которое характеризуется стабильным предельным циклом при наблюдении за фазовым пространством. Соответствующие результаты моделирования показаны в верхней строке рисунка 8, где серые кривые указывают на эталонные результаты моделирования.

Верхний и нижний ряды показывают результаты моделирования эквивалентной схемы исходной модели Хиндмарша-Роуза для набора параметров выброса и выброса соответственно.В частности, траектория состояния изображена на (A) и (D), напряжение конденсатора на (B) и (E), а соответствующий поток мощности на правом порту NIC показан на (C) и (F ). Начальные состояния выбираются так, чтобы , и . Обратите внимание, что красная и серая кривые показывают результаты для эквивалентной схемы с NIC и коммутаторами и без них соответственно.

Как видно из рисунка 8A, траектория состояния действительно достигает стабильного предельного цикла после четырех циклов. Это также можно увидеть на рисунке 8B, где изображено напряжение конденсатора, представляющее мембранный потенциал нейрона, и где после нескольких пиков достигается последовательная схема возбуждения.Время, необходимое для достижения предельного цикла, представляет собой механизм адаптации частоты возбуждения и является важной характеристикой некоторых типов нейронов. 14 Спайки состоят из фаз деполяризации и реполяризации, обозначающих повышение и понижение мембранного потенциала соответственно. Фаза гиперполяризации, указывающая на падение мембранного потенциала ниже его потенциала покоя, что характерно для некоторых нейронов, отсутствует. Обратите внимание, что как траектория состояния, так и напряжение на конденсаторе очень хорошо совпадают с эталонными результатами моделирования, за исключением минимальной временной задержки.

Давайте также взглянем на поток мощности на правой стороне NIC, представленный на рисунке 8C, который можно интерпретировать как генерируемую энергию, необходимую для работы ионного насоса. Как правило, считается, что активность ионного насоса примерно постоянна во время импульсной активности и, как упоминалось ранее, в первую очередь отвечает за восстановление потенциала покоя. 32 Однако, как видно из результатов моделирования, большая часть энергии генерируется во время реполяризации и лишь меньшая часть — во время фазы деполяризации.Это указывает на то, что в данной модели ионные насосы могут участвовать не только в регенерации потенциала покоя, но и в возникновении потенциалов действия.

Теперь давайте рассмотрим поведение всплеска как вторую важную модель возбуждения, где мы, в частности, сосредоточимся на прямоугольном всплеске. Это поведение характеризуется периодом всплесков с увеличением интервалов между всплесками во время деполяризации и периодом покоя во время гиперполяризации. 36 Здесь количество всплесков за период всплесков совпадает с количеством полных оборотов за один полный цикл, наблюдаемый в фазовом пространстве. 36 Результаты моделирования для этого поведения показаны в нижней строке рисунка 8, где траектория состояния и напряжение на конденсаторе показаны на рисунке 8D, E соответственно. Можно видеть, что напряжение на конденсаторе действительно показывает схему возбуждения, состоящую из плато с несколькими пиками, прежде чем наступит фаза гиперполяризации, где количество пиков соответствует количеству полных оборотов в течение одного цикла, присутствующего на траектории состояния. Как и прежде, траектория состояния и напряжение на конденсаторе очень хорошо совпадают с эталонным моделированием, отмеченным серым цветом, за исключением минимальной временной задержки.В целом это подтверждает эквивалентность схемы, изображенной на рисунке 5.

Давайте еще раз взглянем на поток энергии сетевой карты, изображенной на рисунке 8F. Здесь большая часть энергии генерируется во время фазы гиперполяризации, а гораздо меньшее ее количество генерируется во время фазы реполяризации спайков. Если снова рассматривать NIC как показатель активности ионной помпы, это означает, что ионные помпы в основном активны во время фазы гиперполяризации и в меньшей степени во время фазы реполяризации.

6.2 Мемристивная модель Hindmarsh-Rose

Далее мы наблюдаем за поведением эквивалентной схемы для мемристивной модели Хиндмарша-Роуза, для чего мы используем параметры, определенные в верхней части таблицы A1. Более того, мы устанавливаем и . Наша цель — проверить функциональность, моделируя пиковое поведение. Как видно из рисунка 9A, траектория состояния снова показывает стабильный предельный цикл, который поддерживается напряжением конденсатора, изображенным на рисунке 9B.Однако, в отличие от исходной модели Хиндмарша-Роуза, адаптация частоты всплесков не наблюдается. Как и в случае с исходной моделью Хиндмарша-Роуза, результаты для траектории состояния и напряжения на конденсаторе превосходно совпадают с эталонными результатами моделирования, выделенными серым цветом, что подтверждает эквивалентность схемы, изображенной на рисунке 7. Более того, учитывая поток мощности NIC, показанный на рисунке 9C, это подчеркивает, что большая часть энергии генерируется во время реполяризации и лишь меньшее количество во время деполяризации.Если снова интерпретировать NIC как индикатор активности ионного насоса, это означает, что они в основном активны во время реполяризации, что совпадает с предыдущими результатами.

Результаты моделирования эквивалентной схемы мемристивной модели Хиндмарша-Роуза. Траектория состояния изображена на (A), напряжение конденсатора на (B), а соответствующий поток мощности на правом порту NIC показан на (C). Начальные состояния выбираются так, чтобы и .Обратите внимание: красная и серая кривые показывают результаты для эквивалентной схемы с NIC и переключателями и без них соответственно.

7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ И БУДУЩЕЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

В этой работе мы рассмотрели трехмерную модель Хиндмарша-Роуза, а также мемристивную версию этой модели с целью синтеза теоретической эквивалентной электрической схемы. С этой целью мы линеаризовали модель Хиндмарша-Роуза, что позволяет использовать системный подход к синтезу схемы.В частности, мы получили линейную схему на основе соответствующей модели в пространстве состояний. Затем эта схема была расширена до нелинейной схемы с использованием структурного равенства линейной и нелинейной схемы. Полученная схема в целом хорошо интерпретируется, поскольку она структурно похожа на модели, основанные на проводимости, такие как модель Ходжкина-Хаксли или Морриса-Лекара. В частности, он состоит из емкости, учитывающей мембранный потенциал, дополнительных параллельных взаимосвязей, моделирующих ионные токи, и НИС, которую можно интерпретировать как более глубокое моделирование работы ионного насоса.Эта хорошая интерпретируемость позволяет исследовать модель Хиндмарша-Роуза на основе схемы. В частности, в будущих исследованиях можно будет изучить, как отдельные элементы схемы вносят вклад в общую биологическую функциональность, позволяя упростить схему при сохранении основной функциональности. Благодаря этому предложенные эквивалентные схемы могут служить отправной точкой для энергоэффективных аппаратных реализаций реальных биологических нейронных сетей на основе модели Хиндмарша-Роуза.Результаты моделирования подтвердили, что представленные схемы действительно эквивалентны, в то время как поток мощности NIC, кроме того, предполагает, что в этой модели активность ионного насоса преимущественно присутствует во время фазы реполяризации или гиперполяризации.

БЛАГОДАРНОСТИ

Эта работа финансировалась Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд) — идентификатор проекта 434434223 — SFB 1461.

    КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

    Авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *