Винайдення радіо О.С. Поповим.

1. Винайдення радіо О. С. Поповим. Радіотелеграфний зв'я­зок. Досліди Г. Герца вперше продемонстрували можливість переда­вання електромагнітних сигналів, але все це робили на дуже малій від­стані, в межах стола лабораторії. О. С. Попов, застосовуючи антену, в багато разів збільшив потужність випромінювання вібратора і чут­ливість резонатора. Таким способом він здійснив далекий зв'язок за допомогою електромагнітних хвиль.

Удосконаливши передавач і приймач електромагнітних хвиль, Попов почав передавати і приймати слова телеграфною азбукою Морзе. Дуже швидко він установив, що ці сигнали можна прийма­ти на слух за допомогою телефону. Такий спосіб зв'язку дістав назву радіотелеграфування. Спочатку Попову вдалося здійс­нити радіозв'язок тільки на кілька десятків метрів, а потім він пере­давав повідомлення вже на десятки кілометрів. Значення відкриттів Попова дуже велике. Кожен з нас добре знає, яку роль у сучасному житті відіграє радіозв'язок, телебачення, радіолокація тощо.

Принципову схему найпростішого радіотелеграфного зв'язку зо­бражено на рис. Передавачем є генератор незатухаючих коливань високої частоти ГВЧ, який через ключ К з'єднується з антеною А₁. Під час замикання ключа К передавач починає випромінювати електро­магнітні хвилі. На великій відстані від нього встановлюють приймач з антеною А ₂, зв'язаною з резонансним контуром РК, де конденсатор змінної ємності С_х призначений для настроювання приймача в резонанс з передавачем. Як відомо, на практиці одночасно працює багато пере­давачів. Щоб вони не заважали один одному, кожний з них повинен працювати на своїй частоті, яка відрізняється від частот інших переда­вачів. Конденсатор С₁ дає змогу настроїтись у резонанс з певним пере­давачем, тобто з потрібною радіостанцією.

Коливання у резонансному контурі передаються через детектор Д у телеграфний апарат (чи в телефон) Т або в записуючий пристрій. Детектор (випрямляч) перетворює змінний струм високої частоти в по­стійний за напрямом струм, тобто випрямляє змінний струм.

Щоб згладити пульсації випрямленого струму в телеграфному апа­раті, паралельно йому приєднують конденсатор С₂, який заряджає­ться під час проходження імпульсу струму і частково розряджається в проміжку між імпульсами.

Сигнали передаються так. Якщо треба передати крапку і тире, то один раз ключ замикають на короткий час, а другий раз — на дов­ший час. При цьому від передавача поширюються один за одним два імпульси хвиль: короткий і довгий. Пройшовши детектор приймача, імпульси потрапляють у телеграфний апарат. Ім­пульси струму згладжуються конденсатором С₂, і в апараті виникає струм.

Струм у приймачі треба обов'язково випрямляти, бо записуючий пристрій телеграфного апарата не може виконувати коливання, які відповідають струму високої частоти.

Телеграфні сигнали можна приймати на слух за допомогою телефонна. Для цього коливання високої частоти треба перетворити в коливан­ня низької частоти.

2. Радіотелефонний зв'язок. Амплітудна модуляція. Звукові радіопередачі стали можливі після винайдення електронних підсилю­вальних ламп. Трудність звукової передачі в тому, що для радіозв'язку необхідні коливання високої частоти, а коливання звукового діапазону є коли­ваннями низької частоти, для випромінювання яких не можна побуду­вати ефективні антени. Тому коливання звукової частоти доводиться тим чи іншим способом накладати на коливання високої частоти, які вже переносять їх на великі відстані.

Керування коливаннями високої частоти у відповідності з коли­ваннями низької частоти називають модуляцією коливань високої частоти. Модулювання — це зміна з низькою (звуковою) частотою одного з параметрів високочастотних коливань. Ко­ливання високої частоти нази­вають несучими коливан­нями, оскільки вони виконують службову роль — переносника коливань звукової частоти. Несуча частота має бути сталою, тобто стабілізованою.

При амплітудній модуляції змінюють із звуковою частотою амплітуду високочастотних коливань.

Поняття про радіолокацію.

Відбивання електромагнітних хвиль від корабля встановив у 1897 р. під час дослідів з радіозв'язку О. С. Попов. Це явище і лежить в основі радіолокації — виявлення і визначення місцеполо­ження в просторі тіл, які відбивають електромагнітні хвилі.

Дія радіолокаційної установки ґрунтується на вловлюванні «елек­тромагнітної луни», тому така установка повинна випромінювати електромагнітні хвилі і вловлювати їх після відбивання. її випромі­нювання має бути напрямленим. Установка повинна мати прилад для точного вимірювання часу між надсиланням імпульсу випромінюван­ня і його поверненням після відбивання.

Оскільки напрямлене випромінювання здійснити тим легше, чимкоротші хвилі, для радіолокації використовують короткі хвилі, на­приклад сантиметрової довжини. Радіолокаційна установка має спеціальну антену (яка за формою нагадує прожектор), у центрі якої встановлено випромінювач коротких хвиль.. Ця сама анте­на і приймає імпульси випромінювання, відбитого від перешкоди. У радіолокаторі є електронно-променева трубка, на яку передають­ся сигнали при відправленні і прийманні імпульсів випромінювання. Час між відправленням і прийманням імпульсу можна визначи­ти за відомим часом проходження електронним променем діаметра ек­рана трубки. Відстань до перешкоди можна визначити, помноживши швидкість поширення хвиль 3 · 10⁸ м/с на половину часу між відправ­ленням і прийманням імпульсів. Звичайно на екрані трубки в певному масштабі зазначають відстань до перешкоди, яка визначається положенням відбитого імпульсу на екрані.

Радіолокацію широко використовують на практиці: на літаках, для визначення висоти польоту і для здійснення посадки при поганій видимості, на кораблях для виявлення перешкод, в астрономії для ви­мірювання відстаней до небесних тіл.

Конспект.

Розв’язування задач.

Модель №1 ( період і частота коливань)

 

 

 

1. Період власних коливань контуру 31,4 мкс. Яка індуктивність котушки, якщо ємність конденсатора 0,5 мкФ? а)10-⁶Гн; б)50·10-⁶Гн; в)3·10-⁶Гн; г)3·10-⁸Гн;

 

2. Конденсатор якої ємності треба ввімкнути в коливальний контур, щоб при індуктивності котушки у 5,1 мкГн одержати частоту вільних коливань 10 МГц? а)5пФ; б)10пФ; в)49,7пФ; г)500пФ;

 

 

3. Котушка довжиною 50см і перерізом 3см² містить 1000витків та з’єднана паралельно з конденсатором. Площа однієї пластини конденсатора 75см². Відстань між пластинами 5мм. Діелектрик – повітря. Визначити період і частоту коливань.

 

Модель №2 (резонанс)

 

 

4. Індуктивність коливального контуру 0,5 мГн. Якою має бути ємність контуру, щоб він резонував на довжину хвилі 300м?

 

5. Коливальний контур, що складається із повітряного конденсатора з двома пластинами по 100см² і котушки індуктивністю 1мкГн резонує на довжину хвилі 10м. Визначити відстань між пластинами конденсатора.

 

Модель №3. (радіолокація)

6 На якій відстані від антени радіолокатора перебуває об'єкт, якщо відбитий від нього радіосигнал повернувся назад через 300 мкс? Швидкість світла вважати 3·10⁸м/с. а) 40 км; б) 45 км; в) 55 км; г) 50 км;

 

 

Домашнє завдання: 1.Опрацювати по підручнику тему «Електромагнітні коливання»

2. Вивчити основні означення даної теми.

3. Розв’язати задачі:

1. Коливальний контур випромінює магнітні хвилі завдовжки 300 м. Який період коливань у коливальному контурі? Швидкість світла вважати 3*10⁸м/с. а)3 мкс; б)4 мкс; в) 1 мкс; г) 5 мкс;

 

 

2. Частота коливань у коливальному контурі 15 МГц. Яка довжина електромагнітної хвилі? Швидкість світла вважати 3*10⁸м/с. а) 15 м; б) 25 м; в) З0 м; г) 20 м;.

 

3. Коливальний контур складається з конденсатора ємністю 12мкФ і котушки індуктивністю 0,3 мГн. Конденсатор зарядили до напруги 10 В. Яке значення максимального струму в контурі?

а) 4 А; б) 6 А; в) 2 А; г) 12 А;

 

 

4. Який діапазон частот коливань, якщо індуктивність котушки в коливальному контурі можна змінювати в межах від 10 мкГн до 100 мкГн, а ємність від 50 до 1000 пФ?

а) 7 МГц-0,5 МГц; б) 10 МГц-1 МГц; в) 15 МГц-5 МГц; г) 5 МГц-1 МГц; д).

 

5. Коливальний контур радіоприймача налаштований на довжину хвилі 300 м. Яка індуктивність коливального контуру, якщо його ємність 500 пФ? Швидкість світла вважати 3-10*м/с;?.

а) 55 мкГн; б) 45 мкГн; в) 5 мкГн; г) 60 мкГн;