Реферат: Електромагнітні хвилі 2

+

I

–

а) Електромагнітні хвилі були вперше експериментально отримані Герцем в 1887г. В його дослідах прискорений рух електричних зарядів збуджувався в двох металевих стрижнях з кулями на кінцях (вібратор Герца). Коливання електричних зарядів у вібраторі створюють електромагнітну хвилю. Тільки коливання у вібраторі створює не одна заряджена частинка, а величезне число електронів, які рухаються злагоджено. В електромагнітній хвилі вектори Еі В перпендикулярні один одному. Вектор Е лежить в площині, що проходить через вібратор, а вектор Вперпендикулярний цій площині. Випромінювання хвиль відбувається з максимальною інтенсивністю в напрямку, перпенди-кулярному осі вібратора. Вздовж осі випромінювання не відбуваються.

В звичайному коливальному контурі (його можна назвати закритим), майже все магнітне поле зосереджено всередині катушки, а електричне усередині конденсатора. Оддалік контура електромагнітного поля практично немає. Такий контур дуже слабо випромінює електромагнітні хвилі.

Для отримання електромагнітних хвиль Герц використовував простий пристрій, який називається зараз вібратором Герца. Цей пристрій є відкритим коливальним контуром.

До відкритого коливального контура можна перейти від закритого, якщо поступово розсовувати пластини конденсатора, зменшуючи їх площу і одночасно зменшуючи кількість витків в катушці. Врешті-решт вийде прямий дріт. Це і є відкритий коливальний контур. Місткість і індуктив-ність вібратора Герца мала. Тому частота коливань відносно велика.

б) В дослідах Герца довжина хвилі складала декілька десятків сантиметрів. Обчисливши власну частоту електромагнітних коливань вібратора, Герц зміг визначити швидкість електромагнітної хвилі за формулою u=ln. Вона виявилася приблизно рівна швидкості світла: с ≈ 300000 км/с. Досвід Герца блискуче підтвердив прогнози Максвела.

3. Винайдення радіо О.С.Поповим.

В Росії одним з перших почав вивчати електромагнітні хвилі викладач офіцерських курсів в Кронштадті Олександр Степанович Попов.

Попов Олександр Степанович (1859-1905), російський фізик і електротехнік, винахідник електричного зв'язку без дротів (радіозв'язку). В1895 році продемонстрував винайдений ним перший в світі радіоприймач. Весною 1897 року досяг дальності радіозв'язку 600м, влітку 1897 – 5 кілометрів, в 1901 – близько 150 кілометрів. Створив (1895) прилад для реєстрації грозових розрядів («грозовідмітник»). Отримав золоту медаль на Всесвітній виставці 1900 року в Парижі.

а)

Приймач Попова складався з:

1 – антени,

2 – когерера,

3 – електромагнітного реле,

4 – електричного дзвінка,

5 – джерела постійного струму.

Можливість практичного засто-сування електромагнітних хвиль для встановлення зв'язку без дротів була вперше продемонстрована 7 травня 1895 року. Цей день вважається днем народження радіо.

Електромагнітні хвилі викликали вимушені коливання струму і напруги в антені. Змінна напруга з антени подавалася на два електроди, які були розташовані в скляній трубці, заповненій металевою тирсою. Ця трубка і є когерер. Послідовно з когерером включалися реле і джерело постійного струму.

Через погані контакти між тирсою опір когерера зазвичай великий, тому електричний струм в ланцюзі малий і реле дзвінка не замикає. Під дією змінної напруги високої частоти в когерере виникають електричні розряди між тирсою, частинки тирси спекаються і його опір зменшується в 100 – 200 разів. Сила струму в катушці електромагнітного реле зростає, і реле включає електричний дзвінок. Так реєструється прийом електромагнітної хвилі антеною.

Удар молоточка дзвінка струшує тирсу і повертає його в початковий стан, приймач знову готовий до реєстрації електромагнітної хвилі антеною.

б) Сучасні радіоприймачі зовсім несхожі на свого прабатька, але принцип дії залишився той самий, що і в приймачі Попова. Сучасний приймач також має антену, в якій хвиля, що приходить, викликає дуже слабі магнітні коливання. Як і в приймачі Попова, енергія цих коливань не використовується безпосередньо для прийому. Приглушені сигнали лише керують джерелами енергії, які живлять наступні ланцюги. Зараз таке керування здійснюється за допомогою напівпровідникових приладів.

В 1899 році була знайдена можливість прийому сигналів за допомогою телефону. На початку 1900 року радіозв'язок був успішно використаний під час рятувальних робіт у Фінській затоці. За участю Попова розпочалося впровадження радіозв'язку на флоті і в армії Росії.

За кордоном удосконаленням подібних приладів займалася фірма, організована італійським ученим Марконі. Досліди, поставлені в широкому масштабі, дозволили здійснити радіотелеграфну передачу через Атлантичний океан.

Найважливішим етапом розвитку радіозв'язку було створення в 1913 році генератора незгасаючих електромагнітних коливань.

4. Принципи радіозв'язку. Модуляція.

Окрім передачі телеграфних сигналів, що складаються з коротких і більш тривалих імпульсів електромагнітних хвиль, став можливим надійний і високоякісний радіотелефонний зв'язок – передача мови і музики за допомогою електромагнітних хвиль.