Изобретение радиосвязи А.С. Поповым. Принцип радиосвязи и радиолокации РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ-передача и прием аудио- и видеоинформации с помощью электромагнитных волн. Электромагнитные волны, используемые для радио- и телевещания, модулируются сигналами передаваемых программ. Создателем первой системы обмена информацией с помощью радиоволн традиционно считается итальянский инженер Гульельмо Маркони (1896). Однако у Маркони, были предшественники. В России «изобретателем радио» считается А. С. Попов, создавший в 1895 г. практичный радиоприёмник. В США таковым считается Никола Тесла, запатентовавший в 1893 году радиопередатчик, а в 1895 г. приёмник. 7 мая 1895 года на заседании Физико-химического Русского общества в Петербурге Попов продемонстрировал действие своего прибора. В качестве детали, непосредственно чувствующей электромагнитные волны, Попов представил когерер – прибор, представляющий собой стеклянную трубку с двумя электродами, в которую помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электромагнитных волн на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют множество контактов друг с другом. Прошедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты, между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые сцепляют опилки, в результате чего сопротивление прибора падает (в сотни раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Попов использовал звуковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Цепь электрического звонка замыкалась с помощью чувствительного реле в момент прихода волны. С окончанием приема волны работа звонка прекращалась, т.к. молоточек звонка ударял не только по звонковой чаше, но и по когереру. Чтобы повысить чувствительность аппарата, Попов один из выводов заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав тем самым первую антенну для беспроволочной связи.  Рис. 23.8 [3]. Изобретение А.С. Попова было в первую очередь использовано для создания радиосвязи или, как тогда говорили, беспроволочного телеграфа (рис. 23.9).  Рис. 23.9 [3]. Первым же изобретателем способов передачи и приёма электромагнитных волн (которые длительное время назывались «Волнами Герца — Hertzian Waves»), является сам их первооткрыватель, немецкий учёный Генрих Герц (1888). Основными процессами при этом являются модуляция и детектирование. Модуляция – процесс изменения низкочастотными колебаниями высокочастотных, когда меняется либо амплитуда, либо частота, либо фаза волны, либо и то, и другое. Детектирование (демодуляция) – обратный процесс. При этом выделяются низкочастотные колебания. В дальнейшем радио нашло широкое применение в технике и научных исследованиях. Достаточно указать такие направления как радиолокация и радиопеленгация, радиоастрономия, радиоспектроскопия и т.д. Технологии телевидения не были изобретены одним человеком и за один раз. В основе телевидения лежит открытие фотопроводимости селена, сделанное Уиллоуби Смитом (англ. Willoughby Smith) в 1873 году. Изобретение сканирующего диска Паули Нилковым в 1884 году послужило толчком в развитии механического телевидения, которое пользовалось популярностью вплоть до 1930-х годов. Первый патент на используемое сейчас электронное телевидение получил профессор Петербургского технологического института Борис Розинг, который подал заявку на патентование "Способа электрической передачи изображения" 25 июля 1907 года. Однако ему удалось добиться только передачи на расстояние неподвижного изображения - в опыте от 9 мая 1911 года. Процесс радиолокации заключается в прокладывании курса наземных, морских и воздушных судов по радиосигналу, испускаемому специальным радиомаяком. Для этих целей используются короткие и ультракороткие волны, хорошо распространяющиеся в атмосфере вдоль заданного направления. Одним из первых важных применений радиолокации были поиск и дальнее обнаружение. Ракеты с радиолокационным наведением оснащаются для выполнения боевых задач специальными автономными устройствами. Океанские суда используют радиолокационные системы для навигации. На промысловых траулерах радиолокатор находит применение для обнаружения косяков рыбы. На самолетах радиолокаторы используют для решения ряда задач, в том числе для определения высоты полета относительно земли. В аэропортах радиолокаторы применяются для управления воздушным движением и посадки самолета в условиях плохой видимости. Радиолокация применяется для прогнозирования погоды. В космических исследованиях радиолокаторы применяют для управления полетом ракет-носителей и слежения за спутниками и межпланетными космическими станциями. Тесты к лекции №23 Тест 23.1.Выберите, каким способом Герц получил стоячую волну? £ отразил бегущую плоскую волну с помощью плоского металлического зеркала в прямом направлении £ отразил бегущую плоскую волну с помощью плоского металлического зеркала в обратном направлении £ отразил бегущую плоскую волну с помощью больших металлических зеркал и асфальтовой призмы в обратном направлении £ отразил бегущую плоскую волну с помощью асфальтовой призмы в обратном направлении Тест 23.2.Для чего был применен вибратор, состоящий из двух стержней, разделенных искровым промежутком? £ получение электромагнитных волн £ измерение электромагнитных волн £ изменение электромагнитных волн £ измерения силы тока £ затухание электромагнитных волн Тест 23.3.Относительно какого вектора и как должен быть размещён вибратор, чтобы волны в нем возбуждали колебания тока и напряжения? £ перпендикулярно вектору напряженности электрического поля £ параллельно вектору напряженности электрического поля £ параллельно вектору Пойнтинга £ перпендикулярно вектору Пойнтинга £ параллельно вектору напряженности магнитного поля Тест 23.4.Что обнаружил Герц, осуществив отражение и преломление электромагнитных волн? £ что явление отражения подчиняется законам, установленным в оптике для световых волн £ что ни одно из этих явлений не подчиняется законам, установленным в оптике для световых волн £ что оба эти явления подчиняются законам, установленным в оптике для световых волн £ что явление преломление подчиняется законам, установленным в оптике для световых волн Тест 23.5.Кто впервые осуществил с помощью электромагнитных волн передачу сигналов? £ Герц £ Лебедев £ Попов £ Иванов £ Максвелл Тесты к главе №5. Тест 1.В каких единицах измеряется магнитный поток? £ Вольт £ Ватт £ Ампер £ Вебер £ Кулон £ Генри Тест 2.Какой магнитный поток (в Вб) пронизывает каждый виток катушки, имеющей 10 витков, если при равномерном исчезновении магнитного поля в течение 1 с в катушке индуцируется ЭДС 10 В? £ 1 £ 2 £ 3 £ 4 £ 5 Тест 3.Выберите формулировку правила Ленца: £ Индукционный ток всегда направлен таким образом, что его действие противоположно действию причины, вызывающей ток £ Индукционный ток всегда направлен таким образом, что его действие способствует действию причины, вызывающей ток £ Плотность переменного тока неодинакова по сечению: она максимальна на поверхности проводника и минимальна в области его оси £ Плотность переменного тока однородна по сечению: плотность на поверхности проводника равна плотности в области его оси Тест 4. Установившиеся вынужденные электрические колебания можно рассматривать как … £ протекание в цепи переменного тока £ протекание в цепи постоянного тока £ наличие резонанса в колебательном контуре £ наличие высокого напряжения в цепи £ наличие большого тока в цепи Тест 5.При активном сопротивлении в цепи переменного тока: £ Ток отстает от напряжения на угол 90° £ Ток отстает от напряжения на угол 180° £ Ток опережает напряжение на угол 90° £ Ток и напряжение совпадают по фазе £ Ток опережает напряжение на угол 180° Тест 6.Как на схемах изображается активное сопротивление? £  £  £  £  Тест 7. Какие существуют виды резонанса: £ амплитудный £ частотный £ наведенный £ параметрический £ вынужденный Тест 8. Как записывается уравнение гармонического колебания заряда? £  £  £  £  £  Тест 9. Что такое автоколебания? £ затухающие колебания в диссипативной линейной системе, параметры которых не зависят от свойств самой системы и конечного изменения начальных условий. £ незатухающие колебания в диссипативной нелинейной системе, поддерживаемые за счет энергии внешнего источника, параметры которых определяются свойствами самой системы и не зависят от конечного изменения начальных условий. £ незатухающие колебания в диссипативной линейной системе, поддерживаемые за счет энергии внешнего источника, параметры которых определяются свойствами самой системы и не зависят от конечного изменения начальных условий. £ затухающие колебания в диссипативной нелинейной системе, параметры которых зависят от конечного изменения начальных условий. Тест 10.Скорость электромагнитной волны вычисляется по формуле… £  £  £  £  £  Тест 11.Скорость электромагнитной волны составляет с векторами E и H угол… £0̊ £30̊ £45̊ £90̊ £120̊ Тест 12.Отметьте уравнения, которые входят в полную систему уравнений Максвелла в интегральной форме. £  £  £  £  Тест 13.Часть передатчика, где электрические заряды и токи совершают колебания, излучая в окружающее пространство электромагнитные волны? £ когерер £ модулятор £ передающая антенна £ катушка дросселя с сердечником £ приемная антенна Тест 14.Антенна какой формы особенно эффективна в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн? £ симметричный вибратор, расположенный перед сравнительно большой плоской или изогнутой металлической поверхностью, играющей роль отражателя £ одиночный симметричный вибратор или же система симметричных вибраторов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга и обеспечивающих необходимое соотношение между амплитудами и фазами токов £ в форме ящика, соединенного с металлической трубкой - волноводом, который играет роль линии передачи £ в форме рупора, соединенного с металлической трубкой - волноводом, который играет роль линии передачи £ в форме шара, соединенного с металлической трубкой - волноводом, который играет роль линии передачи Тест 15.Какой процесс необходимо выполнить для передачи информации на расстояние в передачике? £ промодулировать сигнал £ продемодулировать сигнал £ пропустить сигнал через когерер £ продетектировать сигнал £ нет верных вариантов ответа Ключи. Тесты к Лекциям. Лекция № 1. 1. Янтарю; 2. Джемс Клерк Максвелл; 3. Сегнетоэлектрики; 4. Работы по управляемому термоядерному синтезу; 5. Карл Янский. Лекция №2 1. ; 2. Взаимодействие между зарядами (одноименные - отталкиваются, разноименные притягиваются,Наличие дискретной природы; 3. ; 4. Закон Кулона; 5. 1,4. Лекция №3 1. поток вектора напряженности электрического поля через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенной внутри этой поверхности зарядов, деленной на ε0; 2. ; 3. 0 ; 4. ; 5. . Лекция №4. 1.  2. положительная. 3.  4. Поверхность, состоящая из точек, имеющих одинаковый потенциал. 5. 3 Лекция № 5. 1. вблизи острых концов проводника имеется высокая плотность зарядов и большая напряженность электрического поля 2. металл экранирует электрическое поле, диэлектрик - не экранирует;диэлектрик в электрическом поле поляризуется. 3. Напряженность электрического поля вблизи поверхности острия максимальна 4. вещество, в котором отсутствуют свободные носители заряда 5. способность превращения молекул из неполярных в полярные Лекция №6. 1. площади обкладки; диэлектрической проницаемости среды между обкладками; величины зазора между обкладками. 2. ;  3. Цилиндрические; сферические; плоские; 4. электроемкость. 5. C~S Лекция №7 1. электрический ток. 2. Постоянный ток 3. направление движения положительных зарядов. 4.  5. 32 В Лекция №8. 1. Закон Джоуля-Ленца. 2. количество теплоты, выделяющееся в проводнике 3.  4. 2 5. сверхпроводники. Лекция №9. 1. ;  2. Постоянного тока. 3. ;  4. к узлам цепи. 5. к любому выделенному в разветвленной цепи замкнутому контуру. Лекция №10. 1. валентную зону 2. зону проводимости 3. запрещенной зоне 4.  5. не более двух Лекция №11. 1. электролитическая диссоциация 2. сольвататы 3. положительные, движущиеся к катоду 4. отрицательные, движущиеся к аноду 5.  Лекция №12. 1. диэлектриками 2. нагревание; воздействие излучения; наличие электрического поля 3. самостоятельные и несамостоятельные 4. катодное темное пространство; тлеющее свечение 5. тлеющий; дуговой; искровой; коронный Лекция № 13 1. сильно ионизированный газ, в котором концентрация электронов приблизительно равна концентрации положительных ионов. 2. 0 3. количественный переход ионизированного газа в плазменное состояние. 4. Устройство, удерживающее плазму в некоторой окрестности бесконтактным способом. 5. в увеличении жизни плазмы Лекция № 14. 1. с увеличением температуры полупроводника уменьшается его сопротивление 2. полупроводник. 3. «дырка» 4. транзистор 5. эмиттер Лекция № 15. 1.  2.  3. магнитное поле 4. контур, который не создает заметных искажений исходного поля. 5. магнитную индукцию Лекция №16. 1.  2.  3.  4. знака заряда q 5. винтовая линия, ось которая совпадает с линией индукции магнитного поля. Лекция №17. 1. оно приобретает избыточный магнитный момент 2. верно 3. магнетик 4. А/м 5. намагничиванием вещества Лекция №18. 1. магнитное поле в магнетике меньше, чем внешнее поле 2. поле внутри вещества усиливается незначительно 3. поле внутри вещества значительно усиливается по отношению к внешнему полю 4. домен 5. Запаздывание Лекция №19. 1. ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего этот контур 2. закон Фарадея 3. ЭДС 4. Вольт 5. изменяющееся магнитное поле Лекция №20. 1. периодический ток, в котором среднее значение за период силы тока и напряжения равно нулю. 2. Сопротивление 3.  4. Ток опережает напряжение на угол 90° 5.  Лекция №21. 1. содержащую катушку индуктивности и емкостной элемент. 2. при отсутствии активного сопротивления проводников 3. свободными незатухающими 4. контур, излучающий в открытое пространство ничтожное количество электромагнитной энергии. 5.  Лекция №22. 1. ток смещения. 2.  3. плотности тока смещения и плотности тока проводимости 4. правило Ленца. 5. теория Лоренца Лекция № 23. 1. отразил бегущую плоскую волну с помощью плоского металлического зеркала в обратном направлении 2. получение электромагнитных волн 3. параллельно вектору напряженности электрического поля 4. что оба эти явления подчиняются законам, установленным в оптике для световых волн 5. Попов Тесты к главам. Глава №1. 1. Ирвинг Ленгмюр 2. Открытие явлений парамагнетизма и диамагнетизма 3. Радиоспектрометр 4. Сила взаимодействия зарядов прямо пропорциональна величинам этих зарядов; Сила взаимодействия между зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними 5.  6. 15 7. Объемная плотность заряда; Поверхностная плотность заряда; Линейная плотность заряда. 8.  9.  10. 0 Дж+ 11.  12. 120 В Глава №2. 1. явление поляризации электростатическим полем. 2. проводник 3. Двух равных по модулю и разнесенных друг от друга разноименных зарядов 4. верно. 5. ;  6.  Глава №3. 1. Силы неэлектростатического происхождения. 2. плотность тока. 3. 4 4. напряжённости поля в диэлектрике 5. с увеличением температуры проводника увеличивается его сопротивление 6. 1913 год 7. N-1 8. U 9. ; ;  10. контактной разности потенциалов. 11. термо-ЭДС 12. от разности температур спаев+ 13. электролитами 14. Au.+;Ag. + 15. масса вещества, выделившегося на электродах, прямо пропорциональна заряду, протекшему через электролит.+ 16. нагревание; электрическое поле; воздействие излучения. 17. Астоново темное пространство; катодную пленку; катодное темное пространство; тлеющее свечение; Фарадеево темное пространство; положительный столб. 18. тлеющий. 19. Высокотемпературные; газоразрядные 20. квазинейтральность 21. стеллатор; токамак 22. имеется два рода носителей электрического заряда+ 23. p-n переход 24. коллектор Глава № 4. 1. сонаправлены 2.  3. векторной сумме индукций элементарных магнитных полей. 4. правилу буравчика 5. Эйнштейном и де Хаасом; Барнетом 6. магнитной проницаемости 7. петля гистерезиса 8. никель; железо 9. да, верно Глава №5. 1. Индукционный ток всегда направлен таким образом, что его действие противоположно действию причины, вызывающей ток 2. Вебер 3. 1 4.  5. Ток и напряжение совпадают по фазе 6. протекание в цепи переменного тока 7. Параметрический; частотный 8. R ;  9. незатухающие колебания в диссипативной нелинейной системе, поддерживаемые за счет энергии внешнего источника, параметры которых определяются свойствами самой системы и не зависят от конечного изменения начальных условий. 10. ;  11.  12. 90̊ 13. передающая антенна 14. в форме рупора, соединенного с металлической трубкой - волноводом, который играет роль линии передачи 15. промодулировать сигнал |