Esempi di utilizzo pratico della comunicazione radio. Onde elettromagnetiche e loro proprietà

05.11.2019 Ferro

Ministero della Pubblica Istruzione della Repubblica di Bielorussia

Dipartimento di Radio Elettronica

Abstract sul tema:

Bibliografia

Schemi generali per l'organizzazione delle comunicazioni radio

Un sistema di trasmissione di informazioni in cui i segnali di telecomunicazione sono trasmessi da onde radio in uno spazio aperto è chiamato sistema radio. I sistemi radio si suddividono in ponti radio e reti radio.

Secondo il metodo di organizzazione delle linee radio, si distinguono le comunicazioni radio unidirezionali e bidirezionali. La comunicazione radio, in cui una delle linee radio trasmette solo e l'altra solo riceve, è chiamata unidirezionale. La comunicazione radio unidirezionale, in cui la trasmissione radio di una stazione radio (principale) può essere ricevuta contemporaneamente da più corrispondenti, è chiamata circolare. Esempi di messaggistica circolare unidirezionale sono i sistemi di avviso, i servizi di messaggistica dai centri stampa alla redazione di giornali, riviste, ecc. Anche le reti televisive e sonore sono esempi tipici del modo circolare di organizzare le comunicazioni radio. In questo caso, la stazione radio trasmittente, il mezzo di propagazione dei segnali radio (spazio aperto) e ciascun dispositivo radioricevitore situato nell'area di copertura della stazione formano una linea radio unidirezionale e l'insieme di tali linee radio forma una rete di radiodiffusione .

La comunicazione radio bidirezionale presuppone la capacità di trasmettere e ricevere informazioni da ciascuna stazione radio. Ciò richiede due set di apparecchiature di comunicazione unidirezionali, ad es. in ogni punto è necessario disporre sia di un trasmettitore che di un ricevitore. La comunicazione bidirezionale può essere simplex e duplex (Fig. 1.1). Nella comunicazione radio simplex, la trasmissione e la ricezione in ciascuna stazione radio vengono eseguite a turno. In questo caso, i trasmettitori radio ai punti terminali della linea di comunicazione funzionano alla stessa frequenza ei ricevitori sono sintonizzati sulla stessa frequenza Nella comunicazione radio duplex, la trasmissione radio avviene contemporaneamente alla ricezione. Ad ogni collegamento radio duplex devono essere assegnate due frequenze diverse. Questo viene fatto in modo che il ricevitore riceva solo segnali dal trasmettitore nel sito opposto e non riceva segnali dal proprio trasmettitore radio. I radiotrasmettitori ei radioricevitori di entrambi i corrispondenti di comunicazione radio duplex sono accesi durante l'intero tempo di funzionamento della linea di comunicazione radio.

La comunicazione simplex viene utilizzata, di regola, in presenza di flussi informativi relativamente piccoli. Per i sistemi di trasmissione con un carico di traffico elevato, la comunicazione duplex è caratteristica.

Se è necessario avere una comunicazione radio con un gran numero di corrispondenti, viene organizzata una rete radio (Fig. 1.2). In questo caso, una stazione radio, chiamata master, può trasmettere messaggi sia a uno che a più corrispondenti subordinati. Il suo operatore radio controlla la modalità di funzionamento nella rete radio e imposta direttamente la sequenza per la trasmissione delle stazioni subordinate. Questi ultimi, con l'apposito permesso, possono scambiare informazioni non solo con la stazione radio principale, ma anche tra di loro. Questa opzione per organizzare una rete radio può essere costruita sulla base sia di un simplex complesso (vedi Fig. 1.2, a) che di un duplex complesso (vedi Fig. 1.2, b). Nel primo caso è possibile utilizzare stazioni radio (radiotrasmettitori) operanti sulla stessa (comune) onda radio (frequenza). Nel secondo caso, la stazione radio principale trasmette su una frequenza e riceve su più (a seconda del numero di stazioni radio slave).

Qualsiasi collegamento radio per la trasmissione di informazioni (comunicazione, diffusione sonora o televisiva) contiene alle estremità dispositivi trasmittenti e riceventi radio dotati di antenne. L'antenna trasmittente emette un segnale elettrico dal trasmettitore sotto forma di onde radio. L'antenna ricevente capta un'onda radio e dalla sua uscita un segnale elettrico viene inviato all'ingresso del ricevitore. Le linee di trasmissione di energia elettromagnetica che collegano un'antenna a un trasmettitore o ricevitore radio sono chiamate feeder. I dispositivi di alimentazione dell'antenna sono elementi molto importanti di un collegamento radio. In pratica, vengono spesso utilizzate antenne direzionali. Durante la trasmissione, un'antenna direzionale emette energia radio in una direzione specifica. Maggiore è la direttività dell'antenna, minore è la potenza del trasmettitore possibile per la comunicazione radio. Le antenne direzionali riceventi aumentano il rapporto segnale-rumore all'ingresso del dispositivo ricevente, il che consente anche di ridurre la potenza richiesta del trasmettitore radio.

Il buon funzionamento delle linee radio dipende non solo dalle caratteristiche del design e dalla qualità della produzione delle apparecchiature radio. Quando si costruiscono e si gestiscono linee radio, è necessario tenere conto delle peculiarità della propagazione delle onde radio lungo il percorso dall'antenna trasmittente a quella ricevente. Queste caratteristiche differiscono a seconda della gamma di frequenza.

Le onde radio sui ponti radio si propagano in condizioni naturali e queste condizioni sono varie e instabili. Prima di tutto, va tenuto presente che la Terra è rotonda. Sulla strada dall'antenna trasmittente a quella ricevente, le onde radio devono circondare il rigonfiamento della Terra.

Di per sé, le oscillazioni elettromagnetiche non trasportano informazioni. Per trasmettere informazioni, è necessario imprimere il messaggio sulle oscillazioni elettromagnetiche, ad es. utilizzare le oscillazioni elettromagnetiche ad alta frequenza solo come vettore di un messaggio contenente informazioni. A tal fine, uno o più parametri dell'onda portante (ad esempio ampiezza, frequenza, fase e altri parametri) devono essere modificati in base alle variazioni del messaggio. Quindi si ottiene una vibrazione ad alta frequenza. A proposito di parametri variabili nel tempo secondo la legge del messaggio trasmesso. Questo processo è chiamato modulazione.

Pertanto, qualsiasi dispositivo di trasmissione radio dovrebbe consistere in un oscillatore elettrico collegato a un'antenna trasmittente e un modulatore, con l'aiuto del quale viene eseguita la modulazione.

Nel punto di ricezione dovrebbe esserci un dispositivo che converte l'energia delle onde elettromagnetiche nell'energia delle vibrazioni elettriche, ad es. antenna ricevente. L'antenna capta le onde elettromagnetiche emesse da diversi trasmettitori operanti a diverse frequenze. Per ricevere segnali da una sola stazione è necessario disporre di un dispositivo selettivo in grado di separare dalle oscillazioni delle varie frequenze solo quelle che vengono trasmesse dalla stazione radio desiderata. Per risolvere questo problema, vengono utilizzati circuiti oscillatori elettrici sintonizzati sulla frequenza della stazione radio ricevuta.

Le oscillazioni ad alta frequenza selezionate con l'aiuto del circuito oscillatorio devono essere sottoposte alla trasformazione inversa, ad es. ottenere da essi correnti o tensioni che cambiano secondo la legge di modulazione delle oscillazioni elettriche nel trasmettitore radio. Per risolvere questo problema, il ricevitore deve disporre di un dispositivo speciale chiamato rilevatore.

Infine, il segnale selezionato deve essere inviato a un dispositivo terminale, che lo registrerà o consentirà a una persona di percepirlo sotto forma di suono o luce (immagine).

Propagazione di onde radio in condizioni terrestri

Radiazione di onde radio

Qualsiasi carica elettrica oscillante è una sorgente di un campo elettromagnetico alternato che si irradia nello spazio circostante. La radiazione da una carica di un'onda elettromagnetica può essere spiegata come segue. Consideriamo due sfere conduttrici ad una distanza L l'una dall'altra (Fig. 1.3). Un tale sistema è chiamato dipolo elettrico. Dopo aver spento il generatore, le palline verranno caricate e scaricate. In questo caso, le correnti di carica e scarica della capacità formata dalle sfere fluiscono attraverso il filo L. La capacità delle sfere è molto maggiore della capacità dei segmenti ab e cd del filo L, quindi si può trascurare la corrente di spostamento tra i segmenti del filo. Si può presumere che la corrente di conduzione che scorre nel filo L sia chiusa solo attraverso la corrente di spostamento che scorre nello spazio tra le sfere. In questo caso l'ampiezza della corrente lungo il filo L rimane costante. Un tale dipolo elettrico è chiamato dipolo hertziano.

Nella fig. 1.3 rappresenta graficamente la distribuzione dell'ampiezza della corrente lungo il filo del dipolo. La stessa figura mostra le linee di forza del campo elettrico del dipolo per l'istante in cui le sfere sono cariche. Le linee della corrente di spostamento si trovano nello spazio N allo stesso modo delle linee del campo elettrico. Quando il generatore è in funzione, la corrente di spostamento alternata provoca la comparsa di un campo magnetico alternato, le cui linee di forza circondano le linee della corrente di spostamento. A sua volta, il campo magnetico alternato, secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, provoca la comparsa di un campo elettrico alternato e una corrispondente corrente di spostamento nello spazio circostante, ecc. Il processo considerato si diffonde nell'ambiente in modo autosufficiente. Se, ad esempio, spegni il generatore che alimenta il dipolo, l'onda elettromagnetica generata continua a propagarsi nell'ambiente - la corrente di spostamento provoca un campo magnetico alternato, che, a sua volta, crea un campo elettrico alternato e una corrente di spostamento nell'adiacente aree dello spazio. Se il generatore eccitando il dipolo genera una tensione che varia secondo la legge armonica U = L/msincof, allora anche il campo elettromagnetico cambia nel tempo secondo la legge armonica con

la stessa frequenza.

La struttura dell'atmosfera terrestre

In condizioni terrestri, le onde radio si propagano nell'atmosfera. L'atmosfera è divisa in altezza in tre regioni: la troposfera, la stratosfera e la ionosfera. La regione inferiore, la troposfera, si estende ad un'altitudine di 7 ... 10 km nelle regioni polari e fino a 16 ... 18 km sopra l'equatore. La troposfera passa nella stratosfera, il cui limite superiore si trova ad un'altitudine di circa 50 ... 60 km. La stratosfera differisce dalla troposfera per l'assenza quasi totale di vapore acqueo; le precipitazioni si formano solo nella troposfera. La troposfera e la stratosfera influenzano solo la distribuzione del VHF.

Biglietto numero 20

Onde elettromagnetiche e

le loro proprietà. Principi di comunicazione radio e

esempi della loro pratica

uso di

Piano di risposta

1. Definizione. 2. Condizione di occorrenza. 3. Proprietà delle onde elettromagnetiche. 4. Circuito oscillatorio aperto. 5. Modulazione e rilevamento.

Queste onde chiamate da Maxwellonde elettromagnetiche.Secondo Maxwell:ad ogni variazione del campo elettrico si genera un campo magnetico a vortice e, viceversa,con qualsiasi cambiamento nel campo magnetico, sorge un campo elettrico a vortice.Una volta che il processo di generazione reciproca di campi magnetici ed elettrici è iniziato, dovrebbe continuare continuamente e catturare aree sempre più nuove nello spazio circostante (Fig. 31). Il processo di intergenerazione di campi elettrici e magnetici avviene in piani reciprocamente perpendicolari. Un campo elettrico alternato genera un campo magnetico a vortice, un campo magnetico alternato genera un campo elettrico a vortice.

I campi elettrici e magnetici possono esistere non solo nella materia, ma anche nel vuoto. Pertanto, dovrebbe essere possibile propagare le onde elettromagnetiche nel vuoto.

La condizione per l'eventoonde elettromagnetiche è il movimento accelerato di cariche elettriche. Quindi, un cambiamento nel campo magnetico si verifica quando cambia la corrente nel conduttore e la corrente cambia quando cambia la velocità delle cariche, cioè quando si muovono con accelerazione. Secondo i calcoli di Maxwell, la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto dovrebbe essere approssimativamente uguale a 300.000 km/s.

Il fisico Heinrich Hertz è stato il primo a ottenere sperimentalmente onde elettromagnetiche utilizzando uno spinterometro ad alta frequenza (vibratore Hertz). Hertz ha anche determinato sperimentalmente la velocità delle onde elettromagnetiche. Ha coinciso con la definizione teorica della velocità delle onde di Maxwell. Le onde elettromagnetiche più semplici si tratta di onde in cui i campi elettrico e magnetico compiono oscillazioni armoniche sincrone.

Naturalmente, le onde elettromagnetiche hanno tutte le proprietà di base delle onde.

obbediscono legge di riflessione onde:

l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione.Passando da un ambiente all'altro si rifrangono e obbedisconola legge della rifrazione onde: il rapporto tra il seno dell'angolo di incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione è un valore costante per due dati mezzi e uguale al rapporto tra la velocità delle onde elettromagnetiche nel primo mezzo e la velocità delle onde elettromagnetiche nel secondo medio e ho chiamato indice di rifrazioneil secondo ambiente rispetto al primo.

Il fenomeno della diffrazione delle onde elettromagnetiche, cioè la deviazione della direzione della loro propagazione da quella rettilinea, si osserva al bordo dell'ostacolo o quando passa attraverso il foro. Le onde elettromagnetiche sono in grado di interferenza. Interferenza - questa è la capacità di onde coerenti di sovrapporsi, per cui le onde in alcuni punti si rafforzano a vicenda e in altri punti spegnere. (Onde coerenti queste sono onde che sono le stesse in frequenza e fase di oscillazione.) Le onde elettromagnetiche hanno varianza, cioè, quando l'indice di rifrazione del mezzo per le onde elettromagnetiche dipende dalla loro frequenza. Esperimenti con la trasmissione di onde elettromagnetiche attraverso un sistema di due reticoli mostrano che queste onde sono trasversali.

Con la propagazione di un'onda elettromagnetica, i vettori di intensità E e l'induzione magnetica B sono perpendicolari alla direzione di propagazione dell'onda e reciprocamente perpendicolari tra loro (Fig. 32).

La possibilità di applicazione pratica delle onde elettromagnetiche per stabilire la comunicazione senza fili è stata dimostrata da 7 maggio 1895 Il fisico russo A. Popov. Questo giorno è considerato il compleanno della radio. Per l'implementazione della comunicazione radio, è necessario fornire la possibilità di radiazione di onde elettromagnetiche. Se le onde elettromagnetiche sorgono in un circuito da una bobina e un condensatore, il campo magnetico alternato è associato alla bobina e il campo elettrico alternato ammassato tra le armature del condensatore. Tale contorno è chiamato chiuso (fig. 33, un). Il circuito oscillatorio chiuso praticamente non irradia onde elettromagnetiche nello spazio circostante. Se il circuito è costituito da una bobina e due piastre di un condensatore piatto, allora all'angolo maggiore di queste piastre vengono dispiegate, più liberamente il campo elettromagnetico esce nello spazio circostante (Fig. 33, b). Il caso limite di un circuito oscillatorio aperto è la rimozione delle piastre alle estremità opposte della bobina. Tale sistema è chiamatocircuito oscillante aperto(fig. 33, v). In realtà, il circuito è costituito da una bobina e da un lungo filo.- antenne.

L'energia delle oscillazioni elettromagnetiche irradiate (con l'aiuto di un generatore di oscillazioni continue) con la stessa ampiezza delle oscillazioni della corrente nell'antenna è proporzionale alla quarta potenza della frequenza di oscillazione. A frequenze di decine, centinaia e persino migliaia di hertz, l'intensità delle oscillazioni elettromagnetiche è trascurabile. Pertanto, per l'implementazione delle comunicazioni radiofoniche e televisive, vengono utilizzate onde elettromagnetiche con una frequenza da diverse centinaia di migliaia di hertz a centinaia di megahertz.

Quando si trasmettono voce, musica e altri segnali sonori via radio, vengono utilizzati vari tipi di modulazione delle oscillazioni ad alta frequenza (portante). L'essenza della modulazione consiste nel fatto che le oscillazioni ad alta frequenza generate dal generatore cambiano secondo la legge della bassa frequenza. Questo è uno dei principi della trasmissione radio. Un altro principio è il processo inverso rilevamento.Durante la ricezione radio, dal segnale modulato ricevuto dall'antenna del ricevitore, è necessario filtrare le vibrazioni sonore a bassa frequenza.

Con l'aiuto delle onde radio, non solo i segnali sonori vengono trasmessi a distanza, ma anche l'immagine di un oggetto. Il radar gioca un ruolo importante nella marina moderna, nell'aviazione e nell'astronautica. Il radar si basa sulla proprietà della riflessione delle onde da parte di corpi conduttori. (Le onde elettromagnetiche sono riflesse debolmente dalla superficie del dielettrico e quasi completamente dalla superficie dei metalli.)

La trasmissione e la ricezione di informazioni per mezzo di onde elettromagnetiche è chiamata comunicazione radio. Le linee di comunicazione radio vengono utilizzate, ad esempio, per la comunicazione radiotelefonica, la trasmissione di telegrammi, fax (fax), trasmissioni e programmi televisivi.

La comunicazione radio è un processo piuttosto complesso. Pertanto, considereremo solo i principi più generali di uno dei suoi tipi: la comunicazione radiotelefonica, ovvero la trasmissione di informazioni sonore, come la parola e la musica, utilizzando le onde elettromagnetiche. Per avere una visione olistica di questo processo, fare riferimento al diagramma di flusso mostrato nella Figura 139.

Riso. 139. Schema a blocchi del processo di comunicazione radio

La Figura 139, a mostra un dispositivo trasmittente costituito da un oscillatore ad alta frequenza, un microfono, un dispositivo modulante e un'antenna trasmittente.

Le vibrazioni sonore (parlato, musica, ecc.) vengono ricevute nel microfono. Vengono convertiti dal microfono in vibrazioni elettriche della stessa forma di quelle sonore. Le vibrazioni elettriche a bassa frequenza vengono trasmesse dal microfono al dispositivo modulante. Dal generatore vengono fornite anche oscillazioni ad alta frequenza di ampiezza costante.

In un dispositivo modulante, l'ampiezza delle oscillazioni ad alta frequenza viene modificata (modulata) mediante oscillazioni elettriche della frequenza audio. Di conseguenza, l'ampiezza diventa variabile e cambia allo stesso modo delle vibrazioni elettriche provenienti dal microfono. Queste oscillazioni modulate in ampiezza ad alta frequenza trasportano informazioni sulla forma del segnale audio. Pertanto, la frequenza delle oscillazioni ad alta frequenza è chiamata portante.

Il processo di modifica dell'ampiezza delle oscillazioni ad alta frequenza con una frequenza uguale alla frequenza di un segnale audio è chiamato modulazione di ampiezza.

Sotto l'influenza delle oscillazioni modulate ad alta frequenza nell'antenna trasmittente, viene generata una corrente alternata ad alta frequenza. Questa corrente genera un campo elettromagnetico nello spazio intorno all'antenna, che si propaga nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche e raggiunge le antenne dei ricevitori radio.

Sai già che la potenza di un'onda elettromagnetica è proporzionale alla quarta potenza della sua frequenza: P ~ v 4.

Le onde elettromagnetiche del suono, cioè basse frequenze (da 16 a 20.000 Hz) hanno una bassa potenza e dopo la radiazione decadono molto rapidamente. Ecco perché è necessario utilizzare onde radio modulate, che, a causa dell'elevata frequenza portante, si propagano su lunghe distanze e allo stesso tempo contengono informazioni sulla forma delle onde sonore trasmesse.

Come si può vedere dalla Figura 139, b, il dispositivo di ricezione radio è costituito da un'antenna ricevente, un circuito oscillatorio risonante ricevente e un rivelatore - un elemento che trasmette corrente alternata in una sola direzione.

L'antenna ricevente riceve onde da molte stazioni radio. Ma ogni stazione radio trasmette solo su una frequenza portante strettamente definita ad essa assegnata.

Sintonizzando il ricevitore radio sulla frequenza della stazione radio desiderata, si modifica la frequenza naturale del circuito oscillante disponibile nel ricevitore in modo che sia uguale alla frequenza portante della stazione radio data, ovvero in modo che il circuito sia sintonizzato in risonanza con le oscillazioni generate in questa stazione radio. In questo caso, l'ampiezza delle oscillazioni della stazione radio selezionata nel loop del vostro ricevitore sarà massima rispetto alle ampiezze delle oscillazioni ricevute dalle stazioni radio che trasmettono su altre frequenze portanti. Questo è il secondo scopo della frequenza portante: fornisce la possibilità di sintonizzarsi sulla frequenza della stazione radio desiderata.

Aleksandr Stepanovič Popov (1859-1906)
Fisico russo, ingegnere elettrico, inventore della radio. Costruito un generatore di oscillazioni elettromagnetiche. Ha inventato un'antenna ricevente, ha costruito il primo ricevitore radio al mondo

Le vibrazioni ricevute vengono amplificate per prime. Quindi, per convertire le oscillazioni modulate ad alta frequenza in suono, viene eseguita la rivelazione, ovvero un processo inverso alla modulazione. Il rilevamento viene effettuato in due fasi: in primo luogo, con l'aiuto di un rilevatore (che è un elemento con conduttività unilaterale), si ottiene una corrente pulsante ad alta frequenza da oscillazioni modulate ad alta frequenza (Fig. 140, a), e quindi in dinamica questa corrente viene levigata e convertita in oscillazioni di frequenze sonore (Fig. 140, b). La possibilità di utilizzare le onde elettromagnetiche per trasmettere segnali radio 1 è stata segnalata per la prima volta nel 1889 da Alexander Stepanovich Popov. Nel 1896, con l'aiuto di un trasmettitore e ricevitore di segnali radio da lui progettato, trasmise il primo radiogramma al mondo composto da due parole "Heinrich Hertz".

Riso. 140. Grafici delle vibrazioni modulate ad alta frequenza e delle vibrazioni sonore

Durante la trasmissione di programmi televisivi, le oscillazioni ad alta frequenza sono modulate non solo dal suono, ma anche dal video. Questo viene fatto utilizzando un tubo di trasmissione televisiva che converte l'immagine ottica in onde elettromagnetiche. Le vibrazioni ad alta frequenza così modulate contengono informazioni sia sul suono che sull'immagine.

La televisione usa frequenze portanti più alte (dell'ordine di miliardi di hertz).

Domande

Cosa si chiama comunicazione radio?
Fornisci 2-3 esempi di utilizzo di linee di comunicazione radio.
Utilizzando le Figure 139 e 140, spiegare i principi delle comunicazioni radiotelefoniche.
La frequenza di quali oscillazioni è detta portante?
Qual è il processo di modulazione di ampiezza delle oscillazioni elettriche?
Perché le onde elettromagnetiche delle frequenze sonore non vengono utilizzate nelle comunicazioni radio?
Qual è il processo di rilevamento delle vibrazioni?

Esercizio 43

Il periodo di oscillazione delle cariche in un'antenna che emette onde radio è di 10 -7 s. Determinare la frequenza di queste onde radio.

1 I segnali radio sono onde elettromagnetiche emesse per brevi periodi di tempo nella gamma di frequenze da 104 a 1010 kHz.

La possibilità di un'applicazione pratica delle onde elettromagnetiche per stabilire una comunicazione senza fili fu dimostrata il 7 maggio 1895 dal famoso fisico russo Alexander Stepanovich Popov (1859-1906). Questo giorno è considerato il compleanno della radio.

Il ricevitore di A.S. Popov era costituito da antenna 1, coherer 2, relè elettromagnetico 3, campanello elettrico 4 e sorgente di corrente continua 5 (Fig. 245). Le onde elettromagnetiche hanno causato fluttuazioni forzate di corrente e tensione nell'antenna. Una tensione alternata dall'antenna è stata applicata a due elettrodi, che si trovavano in un tubo di vetro riempito con limatura di metallo. Questo tubo è un coherer. Un relè elettromagnetico e una sorgente di corrente continua sono stati collegati in serie al coerente.

A causa degli scarsi contatti tra la segatura, la resistenza del coherer è solitamente elevata, quindi la corrente elettrica nel circuito è piccola e il relè della campana non chiude il circuito della campana. Sotto l'azione di una tensione alternata ad alta frequenza nel coherer, si verificano scariche elettriche tra le singole segature, le particelle di segatura vengono sinterizzate e la sua resistenza diminuisce di un fattore di 100-200. La corrente nella bobina del relè elettromagnetico aumenta e il relè attiva un campanello elettrico. In questo modo viene registrata la ricezione dell'onda elettromagnetica da parte dell'antenna.

L'impatto della campana martello sul coherer ha scosso la segatura e l'ha riportata allo stato originale; il ricevitore era di nuovo pronto a registrare le onde elettromagnetiche.

Circuito oscillatorio aperto.

Per l'implementazione della comunicazione radio, è necessario fornire la possibilità di radiazione di onde elettromagnetiche. Se si verificano oscillazioni elettromagnetiche in un circuito di una bobina e un condensatore, il campo magnetico alternato è associato alla bobina e il campo elettrico alternato è concentrato nello spazio tra le piastre del condensatore (Fig. 246, a). Tale circuito è chiamato chiuso. Il circuito oscillatorio chiuso praticamente non irradia onde elettromagnetiche nello spazio circostante.

Se il circuito è costituito da una bobina e due piastre di un condensatore piatto, non parallele l'una all'altra, maggiore è l'angolo dispiegato di queste piastre,

più liberamente il campo elettromagnetico esce nello spazio circostante (Fig. 246, b).

Il caso limite dell'apertura del circuito oscillatorio è la rimozione delle armature del condensatore alle estremità opposte della bobina diritta. Un tale sistema è chiamato circuito oscillatorio aperto (Fig. 246, c). L'immagine delle armature del condensatore alle estremità della bobina di un circuito oscillatorio aperto nella Figura 246 è solo una convenzione. In realtà, il circuito è costituito da una bobina e un lungo filo: un'antenna. Un'estremità dell'antenna è collegata a terra, l'altra è sollevata dal suolo.

La bobina dell'antenna è accoppiata induttivamente con la bobina del circuito oscillante dell'oscillatore elettromagnetico continuo. Oscillazioni forzate di alta frequenza nell'antenna creano un campo elettromagnetico alternato nello spazio circostante. Le onde elettromagnetiche si propagano dall'antenna con velocità.

L'energia delle onde elettromagnetiche irradiate alla stessa ampiezza delle oscillazioni dell'intensità di corrente nell'antenna è proporzionale alla quarta potenza della frequenza di oscillazione. A frequenze di decine, centinaia e persino migliaia di hertz, l'intensità di radiazione delle onde elettromagnetiche è trascurabile. Pertanto, per l'implementazione delle comunicazioni radiofoniche e televisive, vengono utilizzate onde elettromagnetiche con una frequenza da diverse centinaia di migliaia di hertz a centinaia di migliaia di megahertz.

Modulazione d'ampiezza.

Quando si trasmettono voce, musica e altri segnali sonori via radio, vengono utilizzati vari tipi di modulazione delle oscillazioni armoniche ad alta frequenza.

Per l'implementazione della modulazione di ampiezza delle oscillazioni elettromagnetiche ad alta frequenza

(Fig. 247, a) nel circuito elettrico del generatore a transistor in serie al circuito oscillatorio includere la bobina del trasformatore (Fig. 248). Alla seconda bobina del trasformatore viene applicata una tensione di frequenza audio alternata, ad esempio dall'uscita del microfono dopo l'amplificazione richiesta. La corrente alternata nella seconda bobina del trasformatore fa apparire una tensione alternata alle estremità della prima bobina del trasformatore. La tensione alternata della frequenza audio (Fig. 247, b) viene aggiunta alla tensione costante della sorgente di corrente; i cambiamenti nella tensione tra l'emettitore e il collettore del transistor portano a cambiamenti con la frequenza del suono dell'ampiezza delle oscillazioni della corrente ad alta frequenza nel circuito del generatore (Fig. 247, c). Tali oscillazioni ad alta frequenza sono chiamate modulate in ampiezza.

Un'antenna di un trasmettitore radio è collegata induttivamente al circuito oscillante del generatore. Fluttuazioni forzate nella corrente alta

le frequenze che si verificano nell'antenna creano onde elettromagnetiche.

Radio.

Le onde elettromagnetiche emesse dall'antenna di un trasmettitore radio provocano vibrazioni forzate di elettroni liberi in qualsiasi conduttore. La tensione tra le estremità di un conduttore, in cui un'onda elettromagnetica eccita oscillazioni forzate di una corrente elettrica, è proporzionale alla lunghezza del conduttore. Pertanto, per ricevere onde elettromagnetiche nel rivelatore radio più semplice, viene utilizzato un filo lungo - antenna ricevente 1 (Fig. 249). Le vibrazioni forzate nell'antenna sono eccitate dalle onde elettromagnetiche provenienti da tutte le stazioni radio. Per ascoltare una sola trasmissione radio, le fluttuazioni di tensione non vengono indirizzate direttamente all'ingresso dell'amplificatore, ma vengono prima inviate al circuito oscillante 2 con una frequenza di vibrazione naturale variabile. La variazione della frequenza naturale delle oscillazioni nel circuito del ricevitore viene solitamente effettuata modificando la capacità elettrica del condensatore variabile. Quando la frequenza delle oscillazioni forzate nell'antenna coincide con la frequenza naturale delle oscillazioni del circuito, si verifica la risonanza, mentre l'ampiezza delle oscillazioni forzate della tensione sulle armature del condensatore del circuito raggiunge il suo valore massimo. Pertanto, da un gran numero di oscillazioni elettromagnetiche eccitate nell'antenna, si distinguono le oscillazioni della frequenza desiderata.

Oscillazioni modulate dal circuito oscillatorio del ricevitore

Al rivelatore 3 vengono fornite alte frequenze. Come rivelatore può essere utilizzato un diodo a semiconduttore, che consente il passaggio della corrente alternata ad alta frequenza in una sola direzione. Dopo aver attraversato il rivelatore, la corrente nel circuito cambia nel tempo secondo la legge mostrata in Figura 250, a. Durante ogni semiciclo di alta frequenza, gli impulsi di corrente caricano il condensatore 4, mentre il condensatore viene scaricato lentamente attraverso il resistore 5. Se i valori della capacità del condensatore e della resistenza elettrica del resistore sono scelti correttamente, allora una corrente scorrerà attraverso il resistore che cambia nel tempo con la frequenza audio utilizzata per le oscillazioni di modulazione nel trasmettitore radio (Fig. 250, b). Per convertire le vibrazioni elettriche in suoni, al telefono viene fornita una tensione alternata di una frequenza audio 6.

La radio del rilevatore è molto imperfetta. Ha una sensibilità molto bassa e quindi può ricevere con successo trasmissioni radio solo da potenti stazioni radio o da trasmettitori radio ravvicinati.

Per aumentare la sensibilità nei moderni ricevitori radio, il segnale dal circuito oscillatorio viene inviato all'ingresso dell'amplificatore ad alta frequenza (UHF) e dall'uscita dell'amplificatore le vibrazioni elettriche ad alta frequenza vengono inviate al rivelatore. Per aumentare la potenza del segnale audio all'uscita del ricevitore radio, le vibrazioni elettriche della frequenza audio dall'uscita del rivelatore vengono inviate all'ingresso dell'amplificatore a bassa frequenza (ULF).

La tensione alternata della frequenza audio dall'uscita ULF viene alimentata all'avvolgimento dell'altoparlante elettrodinamico - l'altoparlante. L'altoparlante converte l'energia CA della frequenza audio in energia sonora.

Per amplificare le oscillazioni elettriche delle alte e basse frequenze si possono utilizzare circuiti con tubi elettronici o transistor.

Uno schema del dispositivo del ricevitore radio più semplice con amplificatori di alte e basse frequenze è mostrato in Figura 251.

Per sintonizzarsi per ricevere una sola stazione nei moderni ricevitori radio, vengono utilizzati circuiti elettronici piuttosto complessi, inclusi generatori di oscillazioni elettromagnetiche. L'aggiunta di vibrazioni elettriche dal generatore interno del ricevitore con vibrazioni eccitate nel circuito del ricevitore da onde elettromagnetiche provenienti da stazioni radio trasmittenti consente di sintonizzare il ricevitore su una gamma molto ristretta di frequenze ricevute. L'oscillatore interno nel ricevitore è chiamato oscillatore locale e un ricevitore con un tale oscillatore è chiamato ricevitore radio supereterodina.

La televisione.

Con l'aiuto delle onde radio, non solo i segnali sonori vengono trasmessi a distanza, ma anche le immagini di un oggetto. Il principio di trasmissione delle immagini in movimento in bianco e nero e a colori con

l'uso di trasmettitori e ricevitori televisivi è il seguente.

Per trasmettere un fotogramma di un'immagine televisiva utilizzando un obiettivo in una telecamera, si ottiene un'immagine di un oggetto sullo schermo di uno speciale dispositivo elettrovuoto: un tubo di trasmissione (Fig. 252). Sotto l'influenza della luce, le aree dello schermo acquisiscono cariche positive. Un fascio di elettroni viene diretto allo schermo all'interno del tubo trasmittente, spostandosi periodicamente da sinistra a destra lungo 625 linee orizzontali - file. Man mano che il raggio viaggia lungo la linea, la neutralizzazione delle cariche elettriche avviene nelle singole sezioni dello schermo e nel circuito elettrico che collega il cannone elettronico e lo schermo; scorre un impulso di corrente. Le variazioni della corrente nell'impulso corrispondono a

cambiamenti nell'illuminazione dello schermo nel percorso del fascio di elettroni.

Le oscillazioni elettromagnetiche ad alta frequenza in un trasmettitore televisivo sono modulate da un segnale a impulsi ricevuto all'uscita del tubo di trasmissione e inviato all'antenna del trasmettitore. L'antenna emette onde elettromagnetiche.

In un ricevitore televisivo - un televisore - c'è un tubo a vuoto elettrico chiamato cinescopio. In un CRT, un cannone elettronico crea un fascio di elettroni. Gli elettroni sotto l'azione di un campo elettrico si spostano all'interno del tubo verso uno schermo ricoperto di cristalli che possono brillare sotto l'impatto di elettroni in rapido movimento. Sulla strada per lo schermo, gli elettroni volano attraverso i campi magnetici di due coppie di bobine situate all'esterno del tubo.

Il campo magnetico di una coppia di bobine provoca la deflessione del fascio di elettroni orizzontalmente, il secondo - verticalmente. I cambiamenti periodici della corrente nelle bobine causano cambiamenti nei campi magnetici, a seguito dei quali il raggio di elettroni in secondi attraversa lo schermo 625 volte da sinistra a destra e una volta dall'alto verso il basso (Fig. 253).

Durante il movimento del fascio lungo la prima linea, la corrente nel fascio di elettroni è controllata dal segnale ricevuto dal ricevitore dal trasmettitore durante il movimento del fascio nel tubo trasmittente lungo la prima linea; quando il raggio si sposta lungo la seconda linea, la corrente nel raggio è controllata dal segnale della seconda linea, ecc. Di conseguenza, il raggio "disegna" la stessa immagine sullo schermo TV, che è costruito dall'obiettivo su lo schermo del tubo trasmittente. I fotogrammi si sostituiscono a una velocità di 25 fotogrammi al secondo, una sequenza di alternanza a una frequenza di fotogrammi elevata viene percepita dall'occhio umano come un movimento continuo.

Le trasmissioni televisive vanno da 50 MHz a 230 MHz. In questa gamma, le onde elettromagnetiche si propagano quasi solo all'interno della linea di vista. Pertanto, per garantire la trasmissione di segnali televisivi su lunghe distanze, vengono costruite antenne alte. Le antenne trasmittenti degli studi della televisione centrale dell'URSS sono installate sulla sommità della torre di Ostankino, altezza che garantisce la ricezione di trasmissioni televisive a distanze fino a 120 km da Mosca.

La trasmissione di segnali televisivi in qualsiasi punto del nostro paese viene effettuata con l'aiuto di satelliti terrestri artificiali nel sistema "Orbit".

La trasmissione e la ricezione di immagini a colori richiede sistemi televisivi più sofisticati. Invece di un tubo di trasmissione, sono necessari tre tubi per trasmettere i segnali di tre immagini a colore singolo: rosso, blu e verde.

A differenza di un televisore in bianco e nero, lo schermo del cinescopio di un televisore a colori è ricoperto da tre tipi di cristalli di fosforo. Quando un raggio alexron li colpisce, alcuni cristalli si illuminano di luce rossa, altri di blu e altri di verde. Questi cristalli sono disposti sul rubinetto in un ordine rigoroso. I segnali vengono inviati da un trasmettitore televisivo a tre cannoni a fascio di elettroni.

Su uno schermo TV a colori, tre raggi creano contemporaneamente tre immagini di colore rosso, verde e blu. La sovrapposizione di queste immagini, costituite da piccoli punti luminosi, è percepita dall'occhio umano come un'immagine multicolore con tutte le sfumature di colore. Il bagliore simultaneo dei cristalli in un punto con la luce blu, rossa e verde è percepito dall'occhio come bianco; quindi, le immagini in bianco e nero possono essere ottenute anche su uno schermo TV a colori.

Propagazione delle onde radio.

La comunicazione radio viene effettuata su onde lunghe, medio corte e ultracorte. Le onde radio con lunghezze d'onda diverse si propagano in modo diverso vicino alla superficie terrestre.

Le onde lunghe dovute alla diffrazione si propagano ben oltre l'orizzonte visibile; Le trasmissioni radio a onde lunghe possono essere ricevute su lunghe distanze oltre la linea di vista dell'antenna.

Le onde medie subiscono una minore diffrazione sulla superficie terrestre e vengono diffratte a distanze minori oltre la linea di vista. Le onde corte sono ancora meno capaci di diffrazione sulla superficie terrestre, ma possono essere ricevute in qualsiasi punto della superficie terrestre. La propagazione di onde radio corte su lunghe distanze da una stazione radio trasmittente è spiegata dalla loro capacità di essere riflesse dalla ionosfera.

La ionosfera è la parte superiore dell'atmosfera, a partire da una distanza di circa 50 km dalla superficie terrestre e

trasformandosi in plasma interplanetario a distanze di 70-80 mila km. Una caratteristica della ionosfera è un'alta concentrazione di particelle cariche libere - ioni ed elettroni. La ionizzazione dell'atmosfera superiore è creata dalla radiazione ultravioletta e dai raggi X del sole. I valori massimi del numero di elettroni liberi nella ionosfera degli elettroni in un centimetro cubo vengono raggiunti ad altitudini di 250-400 km dalla superficie terrestre.

Lo strato conduttivo dell'atmosfera terrestre - la ionosfera - è in grado di assorbire e riflettere le onde elettromagnetiche. Le onde radio lunghe sono ben riflesse dalla ionosfera. Questo fenomeno, insieme alla diffrazione, aumenta la distanza di propagazione delle onde lunghe. Anche le onde radio corte sono ben riflesse dalla ionosfera. Le riflessioni multiple di onde radio corte dalla ionosfera e dalla superficie terrestre rendono possibile la comunicazione radio a onde corte tra qualsiasi punto sulla terra (Fig. 254).

Le onde ultracorte (VHF) non vengono riflesse dalla ionosfera e non si piegano attorno alla superficie terrestre a causa della diffrazione (Fig. 255). Pertanto, la comunicazione su VHF

effettuata solo entro la linea di vista dell'antenna trasmittente.

Radar.

Le comunicazioni radar svolgono un ruolo importante nella marina moderna, nell'aviazione e nell'astronautica. Il radar si basa sulla proprietà di riflessione delle onde radio da corpi conduttori.

Se il trasmettitore radio viene acceso per un tempo molto breve e spento, dopo un po ', utilizzando il ricevitore radio, è possibile registrare il ritorno delle onde radio riflesse da corpi conduttori lontani dalla stazione radio.

Misurando con l'ausilio di apparecchiature elettroniche la durata dell'intervallo di tempo tra i tempi di partenza e ritorno delle onde elettromagnetiche, è possibile determinare il percorso percorso dalle onde radio: dove c è la velocità dell'onda elettromagnetica. Poiché le onde hanno percorso un percorso verso il corpo e ritorno, la distanza dal corpo che riflette le onde radio è pari alla metà di questo percorso:

Per determinare non solo la distanza dal corpo, ma anche la sua posizione nello spazio, è necessario inviare onde radio con un raggio stretto. Un fascio stretto di onde radio viene creato utilizzando un'antenna che ha una forma prossima a quella sferica. Affinché l'antenna radar crei un raggio stretto di onde radio, nel radar vengono utilizzate onde ultracorte

Per determinare, ad esempio, la posizione di un aereo, l'antenna radar viene puntata verso l'aereo e un generatore di onde elettromagnetiche viene attivato per un tempo molto breve. Le onde elettromagnetiche vengono riflesse dall'aereo e restituite al radar. Il segnale radio riflesso viene captato dalla stessa antenna, scollegata dal trasmettitore e collegata al ricevitore (Fig. 256). Gli angoli di rotazione dell'antenna radar determinano la direzione dell'aereo. Un radar installato su un aeroplano consente di misurare l'altezza alla quale si trova l'aereo nel tempo impiegato dalle onde radio per raggiungere la superficie terrestre e tornare indietro.

Acqua e terra, suolo secco e umido, edifici urbani e comunicazioni di trasporto riflettono le onde radio in modi diversi. Ciò consente di utilizzare dispositivi radar su un aeromobile non solo per misurare la distanza da

superficie terrestre, ma anche per ricevere una sorta di mappa radar dell'area su cui sta sorvolando l'aereo. Il pilota del velivolo riceve questa mappa giorno e notte, con tempo sereno e con nuvole coperte, poiché le nuvole non sono un ostacolo alle onde elettromagnetiche.

Le misurazioni più accurate delle distanze dalla Terra a Louis e ai pianeti Mercurio, Venere, Marte e Giove sono state effettuate con metodi radar.

Lo scienziato inglese James Maxwell, sulla base di uno studio del lavoro sperimentale di Faraday sull'elettricità, ha ipotizzato che in natura esistano onde speciali che possono propagarsi nel vuoto. Queste onde Maxwell chiamò onde elettromagnetiche. Secondo le idee di Maxwell: con qualsiasi cambiamento nel campo elettrico, sorge un campo magnetico a vortice e, al contrario, con qualsiasi cambiamento nel campo magnetico, sorge un campo elettrico a vortice. Una volta avviato, il processo di reciproca generazione di campi magnetici ed elettrici dovrebbe continuare continuamente e catturare aree sempre più nuove nello spazio circostante (Fig. 42). Il processo di intergenerazione di campi elettrici e magnetici avviene in piani reciprocamente perpendicolari. Un campo elettrico alternato genera un campo magnetico a vortice, un campo magnetico alternato genera un campo elettrico a vortice.

I campi elettrici e magnetici possono esistere non solo nella materia, ma anche nel vuoto. Pertanto, dovrebbe essere possibile propagare le onde elettromagnetiche nel vuoto.

La condizione per il verificarsi delle onde elettromagnetiche è il movimento accelerato delle cariche elettriche. Quindi, si verifica un cambiamento nel campo magnetico

Quando la corrente nel conduttore cambia e la corrente cambia quando cambia la velocità delle cariche, cioè quando si muovono con accelerazione. La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto, secondo i calcoli di Maxwell, dovrebbe essere approssimativamente pari a 300.000 km/s.

Il fisico Heinrich Hertz è stato il primo a ottenere sperimentalmente onde elettromagnetiche utilizzando uno spinterometro ad alta frequenza (vibratore Hertz). Hertz ha anche determinato sperimentalmente la velocità delle onde elettromagnetiche. Ha coinciso con la definizione teorica della velocità delle onde di Maxwell. Le onde elettromagnetiche più semplici sono onde in cui i campi elettrico e magnetico eseguono oscillazioni armoniche sincrone.

Naturalmente, le onde elettromagnetiche hanno tutte le proprietà di base delle onde.

Obbediscono alla legge della riflessione dell'onda: l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione. Passando da un mezzo all'altro, vengono rifratti e obbediscono alla legge di rifrazione delle onde: il rapporto tra il seno dell'angolo di incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione è un valore costante per due dati mezzi ed è uguale a il rapporto tra la velocità delle onde elettromagnetiche nel primo mezzo e la velocità delle onde elettromagnetiche nel secondo mezzo ed è chiamato indice di rifrazione del secondo mercoledì rispetto al primo.

Il fenomeno della diffrazione delle onde elettromagnetiche, cioè la deviazione della direzione della loro propagazione da quella rettilinea, si osserva al bordo dell'ostacolo o quando passa attraverso il foro. Le onde elettromagnetiche sono suscettibili di interferenze. L'interferenza è la capacità di onde coerenti di sovrapporsi, per cui le onde in alcuni punti si rinforzano a vicenda e in altri si smorzano. (Le onde coerenti sono onde della stessa frequenza e fase di oscillazione.) Le onde elettromagnetiche hanno dispersione, cioè quando l'indice di rifrazione del mezzo per le onde elettromagnetiche dipende dalla loro frequenza. Esperimenti con la trasmissione di onde elettromagnetiche attraverso un sistema di due reticoli mostrano che queste onde sono trasversali.

Quando un'onda elettromagnetica si propaga, i vettori di intensità E e di induzione magnetica B sono perpendicolari alla direzione di propagazione dell'onda e reciprocamente perpendicolari tra loro (Fig. 43).

La possibilità di un'applicazione pratica delle onde elettromagnetiche per stabilire una comunicazione senza fili fu dimostrata il 7 maggio 1895 dal fisico russo A. Popov. Questo giorno è considerato il compleanno della radio. Per l'implementazione della comunicazione radio, è necessario fornire la possibilità di radiazione di onde elettromagnetiche. Se le onde elettromagnetiche sorgono in un circuito da una bobina e un condensatore, il campo magnetico alternato è associato alla bobina e il campo elettrico alternato è concentrato tra le armature del condensatore. Tale contorno è chiamato chiuso (Fig. 44, a).

Il circuito oscillatorio chiuso praticamente non irradia onde elettromagnetiche nello spazio circostante. Se il circuito è costituito da una bobina e due piastre di un condensatore piatto, maggiore è l'angolo di queste piastre, più liberamente il campo elettromagnetico esce nello spazio circostante (Fig. 44, b). Il caso limite di un circuito oscillatorio aperto è la rimozione delle piastre alle estremità opposte della bobina. Un tale sistema è chiamato circuito oscillatorio aperto (Fig. 44, c). In realtà, il circuito è costituito da una bobina e un lungo filo: un'antenna.

Quando si trasmettono voce, musica e altri segnali sonori via radio, vengono utilizzati vari tipi di modulazione delle oscillazioni ad alta frequenza (portante). L'essenza della modulazione è che le oscillazioni ad alta frequenza generate dal generatore vengono modificate secondo la legge della bassa frequenza. Questo è uno dei principi della trasmissione radio. Un altro principio è il processo inverso: il rilevamento. Durante la ricezione radio, dal segnale modulato ricevuto dall'antenna del ricevitore, è necessario filtrare le vibrazioni sonore a bassa frequenza.

Con l'aiuto delle onde radio, non vengono trasmessi solo segnali sonori a distanza, ma anche immagini di oggetti. Il radar gioca un ruolo importante nella marina moderna, nell'aviazione e nell'astronautica. Il radar si basa sulla proprietà della riflessione delle onde da parte di corpi conduttori. (Le onde elettromagnetiche sono riflesse debolmente dalla superficie del dielettrico e quasi completamente dalla superficie dei metalli.)

Onda elettromagneticaÈ un campo elettromagnetico che cambia nel tempo e si propaga nello spazio.

Proprietà delle onde elettromagnetiche:

1. Si presentano durante il movimento accelerato delle cariche.

2. Sono trasversali.

3. Ha una velocità del vuoto di 3 ٠ 10 8 m/s.

4. Trasferimento di energia

5. La penetrazione e l'energia dipendono dalla frequenza.

6. Sono riflessi.

7. Possedere interferenza e diffrazione.

La proprietà di riflettere le onde elettromagnetiche è utilizzata nei radar.

RadarÈ il rilevamento e la posizione di oggetti tramite onde radio.

Un'installazione radar (radar) è costituita da una parte trasmittente e una ricevente.

Un'onda elettromagnetica parte dall'antenna trasmittente, raggiunge l'oggetto e viene riflessa.

I radar sono utilizzati per scopi militari, così come il servizio meteorologico per l'osservazione delle nuvole. Con l'aiuto del radar si stanno studiando le superfici della Luna, di Venere e di altri pianeti.

Biglietto numero 13

Lavoro meccanico. Potenza. Energia; energia cinetica; energia potenziale di un corpo in un campo gravitazionale uniforme e l'energia di un corpo deformato elasticamente; legge di conservazione dell'energia; la legge di conservazione dell'energia nei processi meccanici; i limiti di applicabilità della legge di conservazione dell'energia meccanica, funzionano come misura dei cambiamenti nell'energia meccanica di un corpo.
Principi di comunicazione radio: emissione di onde elettromagnetiche da parte di una carica che si muove con accelerazione; modulazione d'ampiezza; rilevamento; sviluppo di strutture di comunicazione; radar.
Il problema dell'applicazione dell'equazione di stato per un gas ideale.

Domanda 1. Lavoro meccanico. Potenza. Energia cinetica ed energia potenziale. La legge di conservazione dell'energia dei processi meccanici.

Il lavoro è una quantità pari al prodotto della forza applicata al corpo per la quantità di spostamento.

A = F * s, dove UN- Opera, J

F- potenza, n

S- in movimento, m

L'energia meccanica è la somma dell'energia potenziale e cinetica di un corpo: W = W kin * W p

W tipo- l'energia cinetica è l'energia del movimento. Questa energia è posseduta da qualsiasi corpo in movimento: dove m- peso corporeo (kg), V- velocità (m/s 2)

W p - l'energia potenziale (J) è l'energia di interazione, dipende dal peso corporeo ( m) e la sua altezza dal suolo ( h):

Se un corpo o un sistema di corpi può lavorare, allora ha energia.

EnergiaÈ una grandezza fisica che mostra che tipo di lavoro può fare il corpo.

L'energia è indicata dalla lettera E e si misura in Joule (J).

L'energia meccanica è di due tipi: cinetica e potenziale.

Energia cinetica si chiama valore pari alla metà del prodotto della massa di un corpo per il quadrato della sua velocità.

L'energia cinetica è l'energia del movimento. Ad esempio, un'auto in movimento, un pallone volante, ecc. Ha energia cinetica.

Energia potenzialeè determinata dalla posizione del corpo rispetto ad altri corpi o dalla disposizione reciproca di parti dello stesso corpo.

Una quantità pari al prodotto della massa del corpo per l'accelerazione di gravità e per l'altezza del corpo sopra la superficie terrestre si chiama energia potenziale di interazione tra il corpo e la Terra.

Si chiama un valore pari alla metà del prodotto del coefficiente di elasticità per il quadrato della deformazione energia potenziale di un corpo deformato elasticamente.

Ad esempio, una palla lanciata ad un'altezza o una molla compressa hanno energia potenziale.

Per un sistema chiuso di corpi, la legge di conservazione dell'energia è soddisfatta: l'energia meccanica totale di un corpo o di un sistema chiuso di corpi rimane costante (se le forze di attrito non agiscono).

Domanda 2. Principi della comunicazione radiotelefonica. Modulazione e rilevamento di ampiezza. Il ricevitore radio più semplice.

Per effettuare comunicazioni radio, vengono utilizzate onde elettromagnetiche con una frequenza da diverse centinaia di migliaia di hertz a centinaia di migliaia di megahertz. Tali onde sono ben irradiate dalle antenne dei trasmettitori, si propagano nello spazio e raggiungono l'antenna del ricevitore.

Il microfono del trasmettitore converte le onde sonore in vibrazioni elettriche a bassa frequenza che non vengono emesse dall'antenna. Queste vibrazioni vengono aggiunte alle vibrazioni generate dal generatore ad alta frequenza e si ottiene oscillazione modulata in ampiezza... Sono ad alta frequenza, ma variano in ampiezza in accordo con le vibrazioni sonore.

Le oscillazioni modulate in ampiezza vengono emesse dall'antenna trasmittente e raggiungono antenna ricevente... Nel ricevitore c'è rilevamento- estrazione da oscillazioni modulate ad alta frequenza di un segnale in audiofrequenza.

Il ricevitore più semplice è costituito da un'antenna ricevente, un circuito oscillatorio, un rilevatore, un condensatore, un amplificatore e un altoparlante.

L'antenna del ricevitore vibra alla stessa frequenza del trasmettitore. Per sintonizzare il ricevitore radio sulla frequenza di una stazione radio, di solito usano condensatore variabile... Con un cambiamento nella sua capacità, cambia la frequenza naturale del circuito del ricevitore. Quando questa frequenza coincide con la frequenza di una stazione radio, si verifica una risonanza, un forte aumento della forza attuale.

Quindi, dal circuito oscillatorio, le oscillazioni modulate vengono inviate a rivelatore, che fa passare la corrente in una sola direzione. Dopo il rilevatore, la corrente diventa pulsante. Gli impulsi di corrente sono divisi: una parte carica il condensatore, l'altra parte va all'altoparlante. Nell'intervallo tra gli impulsi, quando non scorre corrente attraverso il rilevatore, il condensatore viene scaricato attraverso l'altoparlante. Di conseguenza, una corrente di frequenza audio scorre attraverso il carico e la musica o il parlato vengono ascoltati dall'altoparlante.

Scala della radiazione elettromagnetica. Applicazione pratica della radiazione elettromagnetica.

La scala delle onde elettromagnetiche si estende dalle onde radio lunghe (λ> 1 km) ai raggi gamma (λ<10 -10 м) . Электромагнитные волны различной длины условно делят на диапазоны по различным признакам (способу получения, способу регистрации, характеру взаимодействия с веществом).

È consuetudine evidenziare quanto segue Sette radiazioni: radiazioni a bassa frequenza, radiazioni radio, raggi infrarossi, luce visibile, raggi ultravioletti, raggi X e raggi gamma.

Radiazioni a bassa frequenza ha la frequenza più piccola e la lunghezza d'onda più lunga. Le sue fonti sono correnti alternate e macchine elettriche. Questa radiazione è debolmente assorbita dall'aria e magnetizza il ferro. Viene utilizzato per la produzione di magneti permanenti nell'industria elettrica.

Onde radio sono nella gamma di frequenza da 10 3 a 10 11 Hz. Sono emessi dalle antenne dei trasmettitori e anche dai laser. Le onde radio si propagano bene nell'aria, vengono riflesse da oggetti metallici, nuvole. Le onde radio sono utilizzate per comunicazioni radio e radar.

Radiazione infrarossa ha una frequenza ancora maggiore delle onde radio (fino a 10 14 Hz) ed è emessa da tutti i corpi riscaldati. Passa bene attraverso la nebbia e altri corpi opachi, agisce sui termoelementi. È usato per la fusione, l'essiccazione, nei dispositivi per la visione notturna, in medicina.

Luce visibile ha una frequenza dell'ordine di 10 14 Hz, una lunghezza d'onda di 10 7 M. Questa è l'unica radiazione visibile. Fonti: Sole, lampade. La luce rende visibili gli oggetti circostanti, si decompone in raggi di diversi colori, provoca un effetto fotografico e la fotosintesi.

Usato per l'illuminazione.

Radiazioni ultraviolette ha una frequenza da 10 14 a 10 17 Hz. Le sue fonti: il Sole, lampade al quarzo. Questa radiazione provoca reazioni fotochimiche, si forma un'abbronzatura sulla pelle, uccide i batteri, viene assorbita dall'ozono. È usato in medicina, nelle lampade a scarica di gas.

raggi X si formano in un tubo a raggi X con una brusca decelerazione degli elettroni. Hanno una grande capacità di penetrazione, influenzano attivamente le cellule, l'emulsione fotografica. Sono usati in medicina, in radiografia.

Raggi gamma (γ raggi) hanno la frequenza più alta (10 19 -10 29 Hz). Si formano durante il decadimento radioattivo, durante le reazioni nucleari. Hanno la più grande capacità di penetrazione, non deviano dai campi, distruggono le cellule viventi. Sono usati in medicina, affari militari.

Biglietto numero 14

Le principali disposizioni della teoria cinetica molecolare e la loro fondatezza sperimentale. La massa e le dimensioni delle molecole.
La luce è come un'onda elettromagnetica. La velocità della luce. Interferenza luminosa, l'esperienza di Jung; colori di film sottili.
Compito sperimentale: "Misurazione della densità di una sostanza solida".

Domanda 1. Le principali disposizioni della teoria della cinetica molecolare e la loro fondatezza sperimentale. La massa e le dimensioni delle molecole.

Teoria cinetica molecolare(MKT) è uno studio della struttura e delle proprietà della materia, utilizzando il concetto dell'esistenza di atomi e molecole come le più piccole particelle della materia.

L'ICT si basa su tre principi fondamentali:

1.Tutte le sostanze sono costituite dalle particelle più piccole: atomi e molecole.

2. Queste particelle si muovono casualmente.

3. Le particelle interagiscono tra loro.

Le principali disposizioni dell'ICT sono confermate da fatti sperimentali.

L'esistenza di atomi e molecole è stata dimostrata sperimentalmente, le fotografie sono state ottenute utilizzando microscopi elettronici.

La capacità dei gas di espandersi indefinitamente e occupare l'intero volume è spiegata dal continuo movimento caotico delle molecole. È anche spiegato dalla diffusione e dal moto browniano.

L'elasticità di gas, solidi e liquidi, la capacità dei liquidi di bagnare alcuni solidi, i processi di colorazione, incollaggio e conservazione della forma da parte dei solidi indicano l'esistenza di forze di attrazione e repulsione tra le molecole.

Le masse e le dimensioni delle molecole sono molto piccole ed è conveniente utilizzare non valori assoluti di massa, ma relativi. Le masse atomiche relative di tutti gli elementi chimici sono indicate nella tavola periodica (rispetto alla massa di un atomo di carbonio).

Si chiama la quantità di una sostanza contenente tante particelle quanti sono gli atomi in 0,012 kg di carbonio si prega.

Una mole di qualsiasi sostanza contiene lo stesso numero di atomi o molecole. Questo numero è chiamato costante di Avogadro: .

La massa di una mole si chiama massa molare: .

La quantità di una sostanza è uguale al rapporto tra la massa della sostanza e la sua massa molare:.