 |
Энергия электромагнитных волн -
|
|
|
|
Электромагнитные волны.
Фарадей ввел понятие поля:
Вокруг покоящегося заряда возникает электростатическое поле, вокруг движущихся зарядов (тока) возникает магнитное поле.
Электромагнитное поле - это особая форма материи - совокупность электрических и магнитных полей. Переменные электрические и магнитные поля существуют одновременно и образуют единое электромагнитное поле. Оно материально:
проявляет себя в действии как на покоящиеся, так и на движущиеся заряды;
распространяется с большой, но конечной скоростью; существует независимо от нашей воли и желаний.
При скорости заряда, равной нулю, существует только электрическое поле. При постоянной скорости заряда возникает электромагнитное поле.
При ускоренном движении заряда происходит излучение электромагнитной волны, которая распространяется в пространстве с конечной скоростью.
Разработка идеи электромагнитных волн принадлежит Максвеллу, но уже Фарадей догадывался об их существовании, хотя побоялся опубликовать работу (она была прочитана более чем через 100 лет после его смерти).
Электромагнитная волна — распространяющееся в пространстве электромагнитное поле (колебания векторов 
и 
). Вблизи заряда электрическое и магнитное поля изменяются со сдвигом фаз π/2.На большом расстоянии от заряда электрическое и магнитные поля изменяются синфазно.
Электромагнитная волна поперечна.
Направление скорости электромагнитной волны совпадает с направлением движения правого винта при повороте ручки буравчика от вектора к вектору .
Причем в электромагнитной волне выполняется соотношение B= 
, где с - скорость света в вакууме.
Энергия электромагнитных волн -
|
|
|
То есть энергия,переносимая волной, пропорциональна четвертой степени ее частоты.
Электромагнитные волны были открыты Г. Герцем (1887). Закрытый колебательный контур электромагнитных волн не излучает: вся энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки. Частота колебаний определяется параметрами колебательного
контура: 
Для увеличения частоты необходимо уменьшить Lи С, т.е.развернуть катушку до прямого провода и, т.к. 
,уменьшить площадь пластин и развести их на максимальное расстояние. Отсюда видно, что мы получим, по существу, прямой проводник.
Такой прибор называется вибратором Герца.
Середина проводника разрезается и подсоединяется к высокочастотному трансформатору. Между концами проводов, на которых закрепляются маленькие шаровые кондукторы, проскакивает электрическая искра, которая и является источником электромагнитной волны. Волна распространяется так, что вектор напряженности электрического поля колеблется в плоскости, в которой расположен проводник.
Если параллельно излучателю расположить такой же проводник (антенну), то заряды в нем придут в колебательное движение и между кондуктора проскакивают слабые искры.
Герц обнаружил электромагнитные волны на опыте и измерил их скорость, которая совпала с рассчитанной Максвеллом и равной с=3*108 м/с.
Согласно теории Максвелла 
Если волнараспространяется в какой-либо среде, то 
, поэтому скорость электромагнитных волн (скорость света в различных средах различна). Величина 
,
показывающая во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данном веществе, называется абсолютным показателем преломления.
Принцип радиотелефонной связи
Роль антенны и заземления:
увеличение чувствительности и дальности приема.
Диапазоны радиоволн
| Наименование радиоволн | Диапазон частот, Гц | Диапазон длин волн (в вакууме), м | Распространение | |
| Сверхдлинные Длинные Средние | <3*104 3*104-3*105 З*105-З*106 | >1000 10000-1000 1000- 100 | Огибают земную поверхность. | |
| Короткие | 3*106-3*107 | 100-10 | Отражаются от ионосферы и поверхности | |
| Ультрако роткие | Метровые Дециметровые Сантиметровые Миллиметровые | 3*107-3*108 3*108-3* 109 3*109-3*1010 3*1010-3*1011 | 10-1 1-0,1 0,1-0,01 0,01-0,001 | Проникают сквозь ионосферу |
|
|
|
Принцип радиотелефонной связи.
Структурная схема радиопередатчика и радиоприемника.
1. Задающий генератор (генератор высокой частоты) вырабатывает гармонические колебания высокой частоты ВЧ (несущая частота более 100 тыс. Гц).
2.Микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты.
3.Модулятор изменяет (модулирует) по частоте или амплитуде высокочастотные колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты НЧ.
4.Усилители высокой и низкой частоты УВЧ и УНЧ усиливают по мощности высокочастотные и звуковые(низкочастотные) электрические колебания.
Передающая антенна излучает модулированные электромагнитные волны.
Приемная антенна принимает электромагнитные волны. Электромагнитная волна, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик (УВЧ).
Детектор выделяет из модулированных высокочастотных колебаний низкочастотные колебания (УНЧ).
Динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания
Рассмотрим некоторые пункты более подробно.
Амплитудная модуляция осуществляется в сложной
электрической цепи. В результате на выходе этой цепи
получается модулированный сигнал
(смотри нижнию кривую).
В принимающую антенну приходит модулированный сигнал который обрабатывается(детектируется следующим образом).
|
|
|
