почему обычный закрытый колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации
Решебник по физике за 11 класс Мякишев: Вопросы к параграфам, упражнения и лабораторные работы
1. Почему обычный (закрытый) колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации электромагнитных волн?
2. Почему равна скорость распространения электроагнитных взаимодействий?
3. Передающий и приемный вибраторы расположены взаимно перпендикулярно. Возникнут ли колебания в приемном вибраторе?
1. Закрытый колебательный контур — это система с сосредоточенными параметрами. В ней индуктивность всего контура равна индуктивности катушки, емкостью обладает только конденсатор. Соответственно, магнитное поле существует только вблизи катушки индуктивности, а электрическое поле — между пластинами конденсатора, то есть электрические и магнитные поля разнесены в пространстве и во времени.
В контуре поля локализованы, излучение электромагнитных волн очень слабое. Поэтому закрытый колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации электромагнитных волн.
2. Скорость электромагнитных волн (распространения электромагнитных возмущений) в вакууме
3. Колебания не возникнут. Вибратор излучает волны, в которых вектор напряженности электрического поля принадлежит оси вибратора. Максимальная интенсивность излучения — в направлении, перпендикулярном этой оси. Если второй вибратор перпендикулярен первому, излучающему волны, то проекция напряженности электрического поля на ось второго вибратора равна нулю, поэтому в нем, колебания не возникнут.
Шаблоны Инстаграм БЕСПЛАТНО
Хотите получить БЕСПЛАТНЫЙ набор шаблонов для красивого Инстаграма?
Напишите моему чат-помощнику в Telegram ниже 👇
Вы получите: 🎭 Бесплатные шаблоны «Bezh», «Akvarel», «Gold»
или пишите «Хочу бесплатные шаблоны» в директ Инстаграм @shablonoved.ru
Шаблоны Инстаграм БЕСПЛАТНО
Хотите получить БЕСПЛАТНЫЙ набор шаблонов для красивого Инстаграма?
Напишите моему чат-помощнику в Telegram ниже 👇
Вы получите: 🎭 Бесплатные шаблоны «Bezh», «Akvarel», «Gold»
Почему обычный закрытый колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации
Колебания высокой частоты, значительно превышающей частоту промышленного тока (50 Гц), можно получить с помощью колебательного контура. Циклическая частота колебаний будет тем больше, чем меньше индуктивность L и емкость С контур а.
В обычном контуре, (закрытым), почти все магнитное поле сосредоточено внутри катушки, а электрическое — внутри конденсатора. Вдали от контура
если постепенно раздвигать пластины конденсатора, уменьшая их площадь и одновременно уменьшая число витков в катушке. В
конце концов получится просто прямой провод. Это и есть открытый колебательный контур. Емкость и индуктивность вибратора Герца малы. Потому соответствующая им частота колебаний весьма велика.
В открытом контуре заряды не сосредоточены на его концах, а распределены по всему проводнику. Ток в данный момент времени во всех сечениях проводника направлен в одну и ту же сторону, но сила тока неодинакова в различных сечениях проводника. На концах она равна нулю, а посредине достигает максимума. ( в обычных цепях переменного тока сила тока во всех сечениях в данный момент времени одинакова.) Электромагнитное поле охватывает все пространство вблизи контура.
Провод разрезали посредине с таким расчетом, чтобы оставался небольшой воздушный промежуток, называемый искровым. Обе части проводника заряжали до высокой разности потенциалов. Когда разность потенциалов превышала некоторое предельное значение, проскакивала искра, цепь замыкалась, и в открытом контуре возникали колебания.
Колебания в открытом контуре затухают по двум причинам: во-первых,
вследствие наличия у контура активного сопротивления; во-вторых, из-за того, что вибратор излучает электромагнитные волны и теряет при этом энергию. После того как колебания прекращаются, оба проводника вновь заряжают от источника до наступления пробоя искрового промежутка, и все повторяется сначала.
В настоящее время для получения незатухающих колебаний в открытом колебательном контуре его связывают индуктивно с колебательным контуром генератора на транзисторе или генератора другого типа.
1. Почему обычный (закрытый) колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации электромагнитных волн?
Почему обычный закрытый колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации
1. От чего зависит амплитуда автоколебаний в генераторе на транзисторе?
2. Как устроен простейший детекторный радиоприемник?
1. Для чего нужна модуляция колебаний?
2. Что называют детектированием колебаний?
1. Какую величину называют плотностью потока электромагнитного излучения?
2. Какой источник излучения называется точечным?
3. Почему переменный ток в осветительной сети практически не излучает электромагнитных волн?
1. Почему обычный (закрытый) колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации электромагнитных волн?
2. Чему равна скорость распространения электромагнитных взаимодействий?
3. Передающий и приемный вибраторы расположены взаимно перпендикулярно. Возникнут ли колебания в приемном вибраторе?
1. Как ориентированы векторы Е, В и с по отношению друг к другу в электромагнитной волне?
2. Как должна двигаться частица, чтобы она излучала электромагнитные волны?
1.Какую волну называют плоской! сферической?
2.Почему в газах и жидкостях не существует поперечных волн?
3.Какие колебания называют акустическими?
4.От чего зависит скорость звука в воздухе?
1. Что называют длиной волны?
2. Как связаны скорость волны и длина волны?
3. Определите по рисунку 6.8, какова разность фаз колебаний двух соседних шаров; двух шаров, находящихся на расстоянии, равном длине волны.
Тема: Принципы радиосвязи
Тема : Принципы радиосвязи.
— Раскрыть физический принцип радиотелефонной связи
— Раскрыть физические принципы амплитудной модуляции и
— Ознакомить учащихся с устройством простейшего радиоприемника и
назначения его отдельных частей.
Демонстрации : Презентация по данной теме
Максвелла, А. Попова, Г. Герца
· Что такое электромагнитная волна?
· Каково главное условие возникновения электромагнитной волны?
· От чего зависит интенсивность излученной волны? (интенсивность излучаемой волны тем больше, чем больше ускорение, с которым движется заряд, т. е. необходимо создать э/м колебания достаточно высокой частоты)
· Какова скорость распространения э/м волн?
· В чем отличие э/м волны от механической? (В том, что э/м волны могут существовать в вакууме, т. е. в пространстве, не содержащем атомов)
· С помощью какого устройства можно преобразовать переменный ток в э/м волну? (Открытого колебательного контура)
· Почему обычный (закрытый) колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации э/м волн? (Т. к. почти все магнитное поле сосредоточено внутри катушки, а электрическое – внутри конденсатора. Вдали от контура э/м поля практически нет, а значит слабо он излучает э/м волны)
2. Изучение нового материала
Джеймс Максвелл был глубоко убежден в реальности ЭМВ. Как мы уже говорили, он не дожил до их экспериментального обнаружения 10 лет.
В 1886 году Генриху Герцу удалось экспериментально доказать электромагнитную теорию Максвелла, открыв ЭМВ. Открытие Герца привлекло к себе внимание самых широких слоев общества.
Именно в этот период многие сразу же высказали идею о возможности беспроволочной связи с помощью «лучей Герца». В списке ученых решавших эту задачу, на первом месте стоит имя русского профессора Александра Степановича Попова
Принципы радиотелефонной связи
Принципы радиотелефонной связи заключаются в том, что переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, ЭМВолна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
В 1913 году был создан генератор незатухающих электромагнитных колебаний. Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов («точки» и «тире») ЭМВ, стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь – передача речи и музыки с помощью ЭМВ.
При такой связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращается с помощью микрофона в электроколебания той же формы.
Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояние речь и музыку с помощью ЭМВ. Однако в действительности такой способ передачи неосуществим.
Почему? Частота звуковой волны Гц, а ЭМВ низкой частоты
(звуковой) имеют малую интенсивность, а следовательно
передаваться на большие расстояния не могут.
Как быть? Надо каким-то образом низкочастотные колебания
преобразовать в высокочастотные.
Вспомним, что для получения незатухающих электромагнитных колебаний высокой частоты используется генератор на транзисторе
Для передачи звука эти ВЧ колебания изменяют, или как говорят, модулируют
· 
с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты
· или изменяют со звуковой частотой амплитуду ВЧ колебаний – называется этот метод – амплитудная модуляция
Для передачи уже ВЧ колебаний с амплитудой звуковой частоты усиливают по мощности.
Без модуляции не возможна ни телеграфная, ни телефонная, ни телевизионная передачи.
Приемная антенна принимает ЭМВ. Электромагнитная волна, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик
Этот сигнал усиливается и из модулированных колебаний ВЧ выделяются НЧ колебания. Такой процесс преобразования сигнала называется детектированием.
Затем, получившиеся НЧ колебания усиливаются по мощности и подаются на динамик, где преобразуются электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.
Ещё раз проговорим принципы радиосвязи.
— генератор вырабатывает гармонические колебания высокой частоты (несущая частота более 100 тыс. Гц)
— микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты
— модулятор изменяет по амплитуде ВЧ колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты
— передающая антенна излучает модулированные ЭМВ
— приемная антенна принимает ЭМВ. ЭМВ, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
— детектор выделяет из модулированных ВЧ колебаний НЧ колебания
-динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.
Как осуществляется модуляция и детектирование.
Амплитудная модуляция – изменение амплитуды колебаний высокой (несущей) частоты колебаниями низкой (звуковой) частоты. 
Для получения амплитудно-модулированных электромагнитных колебаний в цепь транзисторного генератора последовательно включают катушку трансформатора.
На 1-ую обмотку трансформатора подается напряжение звуковой частоты, а на 2-ой обмотке трансформатора индуцируется ЭДС той же частоты и складывается с постоянным напряжением источника тока.
Тем самым изменяется напряжение между эмиттером и коллектором транзистора, приводящее к изменению звуковой частотой амплитуды колебаний тока ВЧ в колебательном контуре генератора. В результате амплитуда колебаний в контуре генератора будет изменяться в такт с изменением напряжения НЧ на транзисторе.
Временну’ю развертку модулированных колебаний можно наблюдать с помощью экрана осциллографа, если его подключить к колебательному контуру.
Модуляция бывает амплитудная – самый простой способ
частотная – высокоустойчивая к помехам
Детектирование (демодуляция) – выделение из модулированных колебаний высокой частоты звукового сигнала, т. е. колебания низкой частоты.
Детектирование осуществляется устройством, содержащим элемент с односторонней проводимостью: вакуумный ли полупроводниковый диод – детектор.
Принцип работы полупроводникового детектора
Пусть детектор включен в цепь последовательно с источником модулированных колебаний и нагрузкой.
Воль-амперную характеристику диода приближенно можно представить в виде ломаной, состоящей из двух прямолинейных отрезков.
В цепи будет идти пульсирующий ток.
Чтобы сгладить этот ток, применяют фильтр: самый простой фильтр представляет собой конденсатор, подключенный к нагрузке.
В те моменты времени, когда диод пропускает ток, часть его проходит через нагрузку, а часть тока ответвляется в конденсатор → заряжается. А когда диод заперт, конденсатор частично разряжается через нагрузку. Тем самым, через нагрузку идет ток звуковой частоты, форма колебаний которого почти воспроизводит форму низкочастотного сигнала на передающей станции. Каждый новый импульс подзаряжает конденсатор.
Ещё раз проговорим как происходит модуляция и детектирование.
§ 49. Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн
Как мы уже знаем, электромагнитная волна образуется в результате взаимной связи переменных электрических и магнитных полей. Изменение одного поля приводит к появлению другого.
В § 12 и 17 говорилось, что, чем быстрее меняется со временем магнитная индукция, тем больше напряженность возникающего электрического поля. И в свою очередь, чем быстрее меняется напряженность электрического поля, тем больше магнитная индукция.
Следовательно, для образования интенсивных электромагнитных волн необходимо создать электромагнитные колебания достаточно высокой частоты. Именно при этом условии напряженность электрического поля 
и индукция магнитного поля 
будут меняться быстро.
Колебания высокой частоты, значительно превышающей частоту промышленного тока (50 Гц), можно получить с помощью колебательного контура. Циклическая частота колебаний
будет тем больше, чем меньше индуктивность L и емкость С контура.
Открытый колебательный контур
Однако большая частота электромагнитных колебаний еще не гарантирует интенсивного излучения электромагнитных волн. В обычном контуре, какой изображен на рисунке 4.3 (его можно назвать закрытым), почти все магнитное поле сосредоточено внутри катушки, а электрическое — внутри конденсатора. Вдали от контура электромагнитного поля практически нет. Такой контур очень слабо излучает электромагнитные волны.
Для получения электромагнитных волн Г. Герц использовал простое устройство, которое в его честь было названо вибратором Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур.
К открытому контуру можно перейти от закрытого, если постепенно раздвигать пластины конденсатора (рис. 7.2), уменьшая их площадь и одновременно уменьшая число витков в катушке. В конце концов получится просто прямой провод. Это и есть открытый колебательный контур. Емкость и индуктивность вибратора Герца малы. Потому соответствующая им частота колебаний весьма велика.
В открытом контуре заряды не сосредоточены на его концах, а распределены по всему проводнику. Ток в данный момент времени во всех сечениях проводника направлен в одну и ту же сторону, но сила тока неодинакова в различных сечениях проводника. На концах она равна нулю, а посредине достигает максимума. (Напомним, что в обычных цепях переменного тока сила тока во всех сечениях в данный момент времени одинакова.) Электромагнитное поле охватывает все пространство вблизи контура.
Для возбуждения колебаний в таком контуре во времена Герца поступали так. Провод разрезали посредине с таким расчетом, чтобы оставался небольшой воздушный промежуток, называемый искровым (рис. 7.3). Обе части проводника заряжали до высокой разности потенциалов. Когда разность потенциалов превышала некоторое предельное значение, проскакивала искра (рис. 7.4), цепь замыкалась, и в открытом контуре возникали колебания.
Колебания в открытом контуре затухают по двум причинам: во-первых, вследствие наличия у контура активного сопротивления; во-вторых, из-за того, что вибратор излучает электромагнитные волны и теряет при этом энергию. После того как колебания прекращаются, оба проводника вновь заряжают от источника до наступления пробоя искрового промежутка, и все повторяется сначала.
В настоящее время для получения незатухающих колебаний в открытом колебательном контуре его связывают индуктивно с колебательным контуром генератора на транзисторе или генератора другого типа.