 |
Лекция 61. Изобретение радио А.С. Поповым. Принципы радиосвязи Радиолокация телевидение. Развитие средств связи.
|
|
|
|
Цель занятия: раскрыть физический принцип радиотелефонной связи.
Тип занятия: занятие изучения нового материала.
ПЛАН ЗАНЯТИЯ
| Демонстрации | 1. Модулирование колебаний. 2. Детектирование колебаний. 3. Видео-фрагменты фильма «Физические основы радиопередачи». |
| Изучение нового материала | 1. Принцип радиосвязи. 2. Модуляция. 3. Детектирования. 4. Принцип радиотелефонной связи. |
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
1. Принцип радиосвязи
Радиосвязь - передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.
Принцип радиосвязи заключается вот в чем: переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстросъемное электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют с помощью электрических колебаний низкой частоты (этот процесс называют модуляцией).
В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания (этот процесс называют детектированием). Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, действующему на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть преобразованы в звук.
2. Модуляция
Для осуществления радиотелефонной связи прежде всего необходимо преобразовать звуковые колебания в электрические. Эту функцию выполняет микрофон.
|
|
|
Казалось бы, остается передать полученные электрические колебания в антенну передатчика и получить в пространстве электромагнитную волну. Но практически это невозможно: частоты звуковых колебаний (до 20 кГц) очень малы для образования электромагнитной волны заметной мощности (мощность излучаемой волны пропорциональна частоте в четвертой степени).
Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные (ВЧ) колебания, интенсивно излучаемые антенной. ВЧ-колебания вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе. Для передачи звука эти ВЧ колебания изменяют с помощью колебаний низкой (НЧ) или звуковой частоты.
Ø Процесс модуляции состоит в изменении одного или нескольких параметров высокочастотного колебания по закону передаваемого сообщения (низкочастотные колебания).
Модулированную волну высокой частоты излучает передающая антенна. Встретив на своем пути проводник надлежащей формы и размеров (приемную антенну), модулированная волна начинает «раскачивать» в нем свободные заряды, в результате чего в приемной антенне возникают электрические колебания, а в передающей антенне - «повторяющиеся» электрические колебания.
3. Детектирования
Итак, в приемной антенне возникают электрические колебания в передающей антенне - «повторяющиеся» электрические колебания. При этом из модулированных колебаний высокой частоты выделяют низкочастотные колебания (этот процесс называют детектированием).
Ø Детектирование - процесс выделения низкочастотных (звуковых) колебаний из принятых модулированных колебаний высокой частоты.
Остается преобразовать электрические колебания в звуковые. Это делают с помощью динамика.
4. Принцип радиотелефонной связи
Основные этапы получения и преобразования радиосигнала:
|
|
|
1) генератор назатухающих электромагнитных колебаний создает высокочастотные колебания, частота которых равна собственной частоте колебаний колебательного контура;
2) высокочастотные колебания модулированы колебаниями переданного сообщения;
3) полученные модулированные колебания усиливаются и подаются в передающую антенну, которая излучает электромагнитные волны в окружающее пространство;
4) достигнув приемной антенны, электромагнитные волны возбуждают в ней высокочастотные колебания;
5) слабые высокочастотные колебания усиливаются и подаются в детектор;
6) после детектирования из модулированных колебаний выделяются колебания низкой частоты, которые усиливаются и преобразуются в звук.
Принципиальная схема современного радиотелефонной связи изображена на рисунке.
Решение задач
1. На какой частоте суда передают сигнал опасности, если по международному соглашению длина радиоволны должна быть 600 м?
2. На какой длине волны работает радиостанция, передавая программу на частоте 1,2 МГц?
3. Период колебаний в колебательном контуре, что излучает радиоволны длиной волны 300 м?
Контрольные вопросы:
Первый уровень
1. Как преобразуются звуковые колебания в электрические?
2. Почему во время радиосвязи используют электромагнитные волны высокой частоты?
3. Как преобразуют электрические колебания в звуковые?
4. Как приемник выбирает радиостанцию?
Второй уровень
1. Можно, превратив звуковые колебания в электрические, подавать их в антенну и таким образом осуществить передачу по радио речи или музыки?
2. Почему нельзя принятые и усиленные электромагнитные колебания подавать в громкоговоритель?
3. Благодаря чему возможна одновременная работа многих радиостанций?
4. С какой целью во входной колебательный контур радиоприемника включают конденсатор переменной емкости?
5. Почему колебания высокой частоты, которые используются во время радиосвязи, называют несущими?
6. За счет какой энергии возбуждается колебательное движение заряженных частиц в антенне радиоприемника? Какова частота их колебаний?
Домашнее задание
1. Учебник-1: § 35; Учебник-2: § 18 (п. 2).
2. Сборник задач.:
Уровень1 № 12.12; 12.13; 12.14; 12.15.
|
|
|
Уровень2 № 12.25; 12.28; 12.29; 12.31.
Список использованной литературы
1. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 366 с.: ил.
2. Марон А.Е., Марон Е.А. «Сборник задачорник качественных задач по физике 11 кл, М.: Просвещение,2006
3. Л.А. Кирик, Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Методические материалы для преподавателя 10 класс,М.:Илекса, 2005.-304с:, 2005
4. Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Физика 11 класс.-М.: Мнемозина,2010
|
|
|
