Shembuj të përdorimit praktik të radio komunikimit. Valët elektromagnetike dhe vetitë e tyre

05.11.2019 Hekuri

Ministria e Arsimit e Republikës së Bjellorusisë

Departamenti i Radio-Elektronikës

Abstrakt mbi temën:

Bibliografi

Skema të përgjithshme për organizimin e komunikimeve radio

Një sistem transmetimi informacioni në të cilin sinjalet e telekomunikacionit transmetohen nga valët e radios në një hapësirë të hapur quhet sistem radio. Sistemet e radios ndahen në lidhje radio dhe rrjete radio.

Sipas metodës së organizimit të linjave të radios, dallohen komunikimet radio njëkahëshe dhe dykahëshe. Komunikimi radio, në të cilin njëra prej linjave radio transmeton vetëm dhe tjetra vetëm merr, quhet njëkahëshe. Komunikimi radio njëkahësh, në të cilin transmetimi radio i një stacioni radio (kryesor) mund të merret njëkohësisht nga disa korrespondentë, quhet rrethor. Shembuj të mesazheve rrethore njëkahëshe janë sistemet e paralajmërimit, shërbimet e mesazheve nga qendrat e shtypit tek redaksia e gazetave, revistave, etj. Rrjetet e transmetimit televiziv dhe zëri janë gjithashtu shembuj tipikë të mënyrës rrethore të organizimit të komunikimeve radio. Në këtë rast, stacioni transmetues i radios, mediumi i përhapjes së sinjaleve të radios (hapësira e hapur) dhe secila pajisje marrëse radioje e vendosur në zonën e mbulimit të stacionit formojnë një linjë radio njëkahëshe, dhe grupi i linjave të tilla radio formon një rrjet transmetimi radioje. .

Komunikimi me radio me dy drejtime supozon aftësinë për të transmetuar dhe marrë informacion nga çdo stacion radio. Kjo kërkon dy grupe të pajisjeve të komunikimit njëkahëshe, d.m.th. në çdo pikë duhet të keni edhe një transmetues dhe një marrës. Komunikimi i dyanshëm mund të jetë i thjeshtë dhe i dyfishtë (Fig. 1.1). Në komunikimin radio simplex, transmetimi dhe marrja në çdo radiostacion kryhen me radhë. Në këtë rast, transmetuesit e radios në pikat fundore të linjës së komunikimit funksionojnë me të njëjtën frekuencë, dhe marrësit janë të sintonizuar në të njëjtën frekuencë.Në radio komunikimin dupleks, transmetimi i radios kryhet njëkohësisht me marrjen. Çdo lidhje radio dupleks duhet t'i caktohen dy frekuenca të ndryshme. Kjo bëhet në mënyrë që marrësi të marrë sinjale vetëm nga transmetuesi në vendin e kundërt dhe të mos marrë sinjale nga transmetuesi i tij radio. Transmetuesit e radios dhe marrësit e radios të të dy korrespondentëve të radio komunikimit dupleks janë të ndezur gjatë gjithë kohës së funksionimit të linjës së komunikimit radio.

Komunikimi i thjeshtë përdoret, si rregull, në prani të flukseve relativisht të vogla informacioni. Për sistemet e transmetimit me ngarkesë të lartë trafiku, komunikimi dupleks është karakteristik.

Nëse është e nevojshme që të ketë komunikim radio me një numër të madh korrespondentësh, atëherë organizohet një rrjet radio (Fig. 1.2). Në këtë rast, një stacion radiofonik, i quajtur master, mund të transmetojë mesazhe si për një, ashtu edhe për disa korrespondentë vartës. Operatori i tij radio kontrollon mënyrën e funksionimit në rrjetin radio dhe vendos drejtpërdrejt sekuencën për transmetimin e stacioneve vartëse. Këta të fundit, me lejen e duhur, mund të shkëmbejnë informacion jo vetëm me radiostacionin kryesor, por edhe me njëri-tjetrin. Ky opsion për organizimin e një rrjeti radio mund të ndërtohet në bazë të një kompleksi kompleks (shih Fig. 1.2, a) dhe një dupleksi kompleks (shih Fig. 1.2, b). Në rastin e parë, është e mundur të përdoren stacione radio (transmetues radio) që funksionojnë në të njëjtën valë (frekuencë) radioje (të zakonshme). Në rastin e dytë, radiostacioni kryesor transmeton në një frekuencë, dhe merr në disa (sipas numrit të stacioneve radio skllav).

Çdo lidhje radio për transmetimin e informacionit (komunikim, transmetim zanor ose televiziv) përmban në skajet pajisje radiotransmetuese dhe marrëse të pajisura me antena. Antena transmetuese lëshon një sinjal elektrik nga transmetuesi në formën e një valë radio. Antena marrëse merr një valë radio, dhe nga dalja e saj, një sinjal elektrik dërgohet në hyrjen e marrësit. Linjat e transmetimit të energjisë elektromagnetike që lidhin një antenë me një radio transmetues ose marrës quhen ushqyes. Pajisjet ushqyese të antenës janë elementë shumë të rëndësishëm të një lidhjeje radioje. Në praktikë, antenat e drejtimit përdoren shpesh. Gjatë transmetimit, një antenë e drejtuar lëshon energji radio në një drejtim të caktuar. Sa më i madh të jetë drejtimi i antenës, aq më e ulët është fuqia e transmetuesit për komunikimin me radio. Marrja e antenave të drejtimit rrit raportin sinjal-zhurmë në hyrjen e pajisjes marrëse, gjë që bën të mundur gjithashtu uljen e fuqisë së kërkuar të transmetuesit të radios.

Funksionimi i suksesshëm i linjave radio varet jo vetëm nga tiparet e projektimit dhe cilësia e prodhimit të pajisjeve radio. Gjatë ndërtimit dhe funksionimit të linjave të radios, është e nevojshme të merren parasysh veçoritë e përhapjes së valëve të radios përgjatë rrugës nga transmetuesi në antenën marrëse. Këto karakteristika ndryshojnë në varësi të diapazonit të frekuencës.

Valët e radios në lidhjet radio përhapen në kushte natyrore, dhe këto kushte janë të ndryshme dhe të paqëndrueshme. Para së gjithash, duhet të kihet parasysh se Toka është e rrumbullakët. Gjatë rrugës nga transmetuesi në antenën marrëse, valët e radios duhet të rrethojnë fryrjen e Tokës.

Në vetvete, lëkundjet elektromagnetike nuk mbajnë informacion. Për të transmetuar informacion, është e nevojshme të ngulitet mesazhi në lëkundjet elektromagnetike, d.m.th. të përdorë lëkundjet elektromagnetike me frekuencë të lartë vetëm si bartës të një mesazhi që përmban informacion. Për këtë qëllim, një ose më shumë parametra të valës bartëse (për shembull, amplituda, frekuenca, faza dhe parametra të tjerë) duhet të ndryshohen në përputhje me ndryshimet në mesazh. Pastaj fitohet një dridhje me frekuencë të lartë. Rreth parametrave që ndryshojnë në kohë sipas ligjit të mesazhit të transmetuar. Ky proces quhet modulim.

Kështu, çdo pajisje transmetuese radio duhet të përbëhet nga një oshilator elektrik i lidhur me një antenë transmetuese dhe një modulator, me ndihmën e të cilit kryhet modulimi.

Në pikën e marrjes duhet të ketë një pajisje që shndërron energjinë e valëve elektromagnetike në energji të dridhjeve elektrike, d.m.th. antenë marrëse. Antena kap valët elektromagnetike të emetuara nga transmetues të ndryshëm që veprojnë në frekuenca të ndryshme. Për të marrë sinjale nga vetëm një stacion, është e nevojshme të keni një pajisje selektive të aftë për të ndarë nga lëkundjet e frekuencave të ndryshme vetëm ato lëkundje që transmetohen nga radiostacioni i dëshiruar. Për të zgjidhur këtë problem, përdoren qarqe osciluese elektrike që janë të akorduar në frekuencën e stacionit të radios së marrë.

Lëkundjet me frekuencë të lartë të zgjedhura me ndihmën e qarkut oscilues duhet t'i nënshtrohen transformimit të anasjelltë, d.m.th. për të marrë prej tyre rryma ose tensione që ndryshojnë në përputhje me ligjin e modulimit të lëkundjeve elektrike në radiotransmetues. Për të zgjidhur këtë problem, marrësi duhet të ketë një pajisje të veçantë të quajtur detektor.

Së fundi, sinjali i zgjedhur duhet të futet në një pajisje terminale, e cila do ta regjistrojë atë ose do t'i lejojë një personi ta perceptojë atë në formën e tingullit ose dritës (imazhit).

Përhapja e valëve të radios në kushte tokësore

Rrezatimi i valëve të radios

Çdo ngarkesë elektrike lëkundëse është një burim i një fushe elektromagnetike alternative që rrezaton në hapësirën përreth. Rrezatimi nga ngarkesa e një vale elektromagnetike mund të shpjegohet si më poshtë. Konsideroni dy topa përcjellës në një distancë L nga njëri-tjetri (Fig. 1.3). Një sistem i tillë quhet dipol elektrik. Pas fikjes së gjeneratorit, topat do të ngarkohen dhe shkarkohen. Në këtë rast, rrymat e ngarkimit dhe shkarkimit të kapacitetit të formuar nga topat rrjedhin përmes telit L. Kapaciteti i topave është shumë më i madh se kapaciteti i segmenteve ab dhe cd të telit L, prandaj rryma e zhvendosjes ndërmjet segmenteve të telit mund të neglizhohet. Mund të supozohet se rryma e përcjelljes që rrjedh në telin L mbyllet vetëm përmes rrymës së zhvendosjes që rrjedh në hapësirën midis topave. Në këtë rast, amplituda e rrymës përgjatë telit L mbetet konstante. Një dipol i tillë elektrik quhet dipol Hertzian.

Në fig. 1.3 përshkruan grafikisht shpërndarjen e amplitudës së rrymës përgjatë telit të dipolit. E njëjta figurë tregon linjat e forcës së fushës elektrike të dipolit për momentin në kohë kur topat ngarkohen. Linjat e rrymës së zhvendosjes janë të vendosura në hapësirën N në të njëjtën mënyrë si linjat e fushës elektrike. Kur gjeneratori është në punë, rryma e zhvendosjes alternative shkakton shfaqjen e një fushe magnetike alternative, linjat e forcës së së cilës rrethojnë linjat e rrymës së zhvendosjes. Nga ana tjetër, fusha magnetike alternative, sipas ligjit të induksionit elektromagnetik, shkakton shfaqjen e një fushe elektrike alternative dhe një rrymë zhvendosëse përkatëse në hapësirën përreth, etj. Procesi i konsideruar përhapet në mjedis në mënyrë të vetëqëndrueshme. Nëse, për shembull, fikni gjeneratorin që furnizon dipolin, atëherë vala elektromagnetike e gjeneruar vazhdon të përhapet në mjedis - rryma e zhvendosjes shkakton një fushë magnetike alternative, e cila, nga ana tjetër, krijon një fushë elektrike alternative dhe rrymë zhvendosjeje në afërsi. zonat e hapësirës. Nëse gjeneratori që eksiton dipolin gjeneron një tension që ndryshon sipas ligjit harmonik U = L / msincof, atëherë fusha elektromagnetike gjithashtu ndryshon në kohë sipas ligjit harmonik me

të njëjtën frekuencë.

Struktura e atmosferës së Tokës

Në kushte tokësore, valët e radios përhapen në atmosferë. Atmosfera është e ndarë në lartësi në tre rajone: troposferë, stratosferë dhe jonosferë. Rajoni i poshtëm, troposfera, shtrihet në një lartësi prej 7 ... 10 km në rajonet polare dhe deri në 16 ... 18 km mbi ekuator. Troposfera kalon në stratosferë, kufiri i sipërm i së cilës është në një lartësi prej rreth 50 ... 60 km. Stratosfera ndryshon nga troposfera nga mungesa pothuajse e plotë e avullit të ujit; reshjet formohen vetëm në troposferë. Troposfera dhe stratosfera ndikojnë vetëm në shpërndarjen e VHF.

Numri i biletës 20

Valët elektromagnetike dhe

vetitë e tyre. Parimet e komunikimit radio dhe

shembuj të praktikës së tyre

Përdorimi i

Plani i reagimit

1. Përkufizimi. 2. Gjendja e ndodhjes. 3. Vetitë e valëve elektromagnetike. 4. Qarku i hapur oscilues. 5. Modulimi dhe zbulimi.

Këto valë i thirri Maxwellvalët elektromagnetike.Sipas Maxwell:me çdo ndryshim në fushën elektrike, lind një fushë magnetike vorbull dhe, anasjelltas,me çdo ndryshim në fushën magnetike, lind një fushë elektrike vorbull.Pasi të ketë filluar procesi i gjenerimit të ndërsjellë të fushave magnetike dhe elektrike, ai duhet të vazhdojë vazhdimisht dhe të kapë gjithnjë e më shumë zona të reja në hapësirën përreth (Fig. 31). Procesi i ndërveprimit të fushave elektrike dhe magnetike ndodh në plane reciproke pingul. Një fushë elektrike alternative gjeneron një fushë magnetike vorbull, një fushë magnetike alternative gjeneron një fushë elektrike vorbull.

Fushat elektrike dhe magnetike mund të ekzistojnë jo vetëm në materie, por edhe në vakum. Prandaj, duhet të jetë e mundur që të përhapen valët elektromagnetike në një vakum.

Kushti për ndodhjenvalët elektromagnetike janë lëvizja e përshpejtuar e ngarkesave elektrike. Pra, një ndryshim në fushën magnetike ndodh kur rryma në përcjellës ndryshon, dhe rryma ndryshon kur shpejtësia e ngarkesave ndryshon, domethënë kur ato lëvizin me nxitim. Sipas llogaritjeve të Maxwell-it, shpejtësia e përhapjes së valëve elektromagnetike në vakum duhet të jetë afërsisht e barabartë me 300,000 km/s.

Fizikani Heinrich Hertz ishte i pari që përftoi në mënyrë eksperimentale valë elektromagnetike duke përdorur një hendek të shkëndijës me frekuencë të lartë (vibrator Hertz). Hertz gjithashtu përcaktoi në mënyrë eksperimentale shpejtësinë e valëve elektromagnetike. Ajo përkoi me përkufizimin teorik të shpejtësisë së valëve nga Maxwell. Valët elektromagnetike më të thjeshta këto janë valë në të cilat fushat elektrike dhe magnetike kryejnë lëkundje harmonike sinkrone.

Natyrisht, valët elektromagnetike kanë të gjitha vetitë themelore të valëve.

Ata binden ligji i reflektimit valët:

këndi i rënies është i barabartë me këndin e reflektimit.Kur kalojnë nga një mjedis në tjetrin, ato përthyhen dhe bindenligji i thyerjes valët: raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes është një vlerë konstante për dy media të dhëna dhe e barabartë me raportin e shpejtësisë së valëve elektromagnetike në mjedisin e parë me shpejtësinë e valëve elektromagnetike në të dytin. e mesme dhe thirri indeksi i thyerjesmjedisi i dytë në raport me të parin.

Dukuria e difraksionit të valëve elektromagnetike, pra devijimi i drejtimit të përhapjes së tyre nga ai drejtvizor, vërehet në buzë të pengesës ose gjatë kalimit nga vrima. Valët elektromagnetike janë të afta të ndërhyrje. Ndërhyrje - kjo është aftësia e valëve koherente për të mbivendosur, si rezultat i së cilës valët në disa vende përforcojnë njëra-tjetrën, dhe në vende të tjera shuaj. (Valët koherente këto janë valë që janë të njëjta për nga frekuenca dhe faza e lëkundjes.) Valët elektromagnetike kanë variancë, pra kur indeksi i thyerjes së mediumit për valët elektromagnetike varet nga frekuenca e tyre. Eksperimentet me transmetimin e valëve elektromagnetike përmes një sistemi me dy grila tregojnë se këto valë janë tërthore.

Me përhapjen e një vale elektromagnetike, vektorët e intensitetit E dhe induksioni magnetik B janë pingul me drejtimin e përhapjes së valës dhe reciprokisht pingul me njëri-tjetrin (Fig. 32).

Mundësia e aplikimit praktik të valëve elektromagnetike për vendosjen e komunikimit pa tela u demonstrua nga 7 maj 1895 Fizikanti rus A. Popov. Kjo ditë konsiderohet ditëlindja e radios. Për zbatimin e komunikimit radio, është e nevojshme të sigurohet mundësia e rrezatimit të valëve elektromagnetike. Nëse valët elektromagnetike lindin në një qark nga një spirale dhe një kondensator, atëherë fusha magnetike alternative shoqërohet me spiralen, dhe fusha elektrike alternative grumbulluar midis pllakave të kondensatorit. Një kontur i tillë quhet e mbyllur (fig. 33, a). Qarku i mbyllur oscilues praktikisht nuk rrezaton valë elektromagnetike në hapësirën përreth. Nëse qarku përbëhet nga një spirale dhe dy pllaka të një kondensatori të sheshtë, atëherë në një kënd më të madh vendosen këto pllaka, aq më lirisht fusha elektromagnetike del në hapësirën përreth (Fig. 33, b). Rasti kufizues i një qarku të hapur oscilues është heqja e pllakave në skajet e kundërta të spirales. Një sistem i tillë quhetqark i hapur oscilues(fig. 33, v). Në realitet, qarku përbëhet nga një spirale dhe një tel i gjatë.- antenat.

Energjia e lëkundjeve elektromagnetike të rrezatuara (me ndihmën e një gjeneratori të lëkundjeve të vazhdueshme) me të njëjtën amplitudë të lëkundjeve të rrymës në antenë është proporcionale me fuqinë e katërt të frekuencës së lëkundjeve. Në frekuencat prej dhjetëra, qindra dhe madje mijëra herc, intensiteti i lëkundjeve elektromagnetike është i papërfillshëm. Prandaj, për zbatimin e komunikimeve radio-televizive, valët elektromagnetike përdoren me një frekuencë prej disa qindra mijë herc deri në qindra megaherz.

Kur transmetoni të folur, muzikë dhe sinjale të tjera zanore me radio, përdoren lloje të ndryshme të modulimit të lëkundjeve me frekuencë të lartë (bartës). Thelbi i modulimit konsiston në faktin se lëkundjet me frekuencë të lartë të gjeneruara nga gjeneratori ndryshojnë sipas ligjit të frekuencës së ulët. Ky është një nga parimet e transmetimit të radios. Një parim tjetër është procesi i kundërt zbulim.Gjatë marrjes së radios, nga sinjali i moduluar i marrë nga antena e marrësit, është e nevojshme të filtroni dridhjet e zërit me frekuencë të ulët.

Me ndihmën e valëve të radios, jo vetëm sinjalet e zërit transmetohen në distancë, por edhe imazhi i një objekti. Radari luan një rol të rëndësishëm në marinën moderne, aviacionin dhe astronautikën. Radari bazohet në vetinë e reflektimit të valës nga trupat përcjellës. (Valët elektromagnetike reflektohen dobët nga sipërfaqja e dielektrikut dhe pothuajse plotësisht nga sipërfaqja e metaleve.)

Transmetimi dhe marrja e informacionit me anë të valëve elektromagnetike quhet komunikim radio. Linjat e komunikimit radio përdoren, për shembull, për komunikim radiotelefonik, transmetim telegramesh, faksimile (fakse), transmetime dhe programe televizive.

Komunikimi me radio është një proces mjaft kompleks. Prandaj, ne do të shqyrtojmë vetëm parimet më të përgjithshme të një prej llojeve të tij - komunikimit radiotelefonik, domethënë transmetimit të informacionit të zërit, si fjalimi dhe muzika, duke përdorur valë elektromagnetike. Për të marrë një pamje tërësore të këtij procesi, referojuni grafikut të rrjedhës së paraqitur në Figurën 139.

Oriz. 139. Bllok-skema e procesit të komunikimit radio

Figura 139, a tregon një pajisje transmetuese të përbërë nga një oshilator me frekuencë të lartë, një mikrofon, një pajisje moduluese dhe një antenë transmetuese.

Dridhjet e zërit (të folurit, muzika, etj.) merren në mikrofon. Ato shndërrohen nga mikrofoni në dridhje elektrike të së njëjtës formë si ato të zërit. Dridhjet elektrike me frekuencë të ulët furnizohen nga mikrofoni në pajisjen moduluese. Lëkundjet me frekuencë të lartë me amplitudë konstante furnizohen gjithashtu atje nga gjeneratori.

Në një pajisje moduluese, amplituda e lëkundjeve me frekuencë të lartë ndryshohet (modulohet) me anë të lëkundjeve elektrike të frekuencës audio. Si rezultat, amplituda bëhet e ndryshueshme dhe ndryshon në të njëjtën mënyrë si dridhjet elektrike që vijnë nga mikrofoni. Këto lëkundje të moduluara me amplitudë të lartë mbartin informacion në lidhje me formën e sinjalit audio. Prandaj, frekuenca e lëkundjeve me frekuencë të lartë quhet bartës.

Procesi i ndryshimit të amplitudës së lëkundjeve me frekuencë të lartë me një frekuencë të barabartë me frekuencën e një sinjali audio quhet modulim i amplitudës.

Nën ndikimin e lëkundjeve të moduluara me frekuencë të lartë në antenën transmetuese, gjenerohet një rrymë alternative me frekuencë të lartë. Kjo rrymë gjeneron një fushë elektromagnetike në hapësirën rreth antenës, e cila përhapet në hapësirë në formën e valëve elektromagnetike dhe arrin në antenat e radiomarrësve.

Ju tashmë e dini se fuqia e një valë elektromagnetike është proporcionale me fuqinë e katërt të frekuencës së saj: P ~ v 4.

Valët elektromagnetike të zërit, dmth., frekuencat e ulëta (nga 16 deri në 20,000 Hz) kanë një fuqi të ulët dhe pas rrezatimit shumë shpejt prishen. Kjo është arsyeja pse është e nevojshme të përdoren valët e moduluara të radios, të cilat, për shkak të frekuencës së lartë të bartësit, përhapen në distanca të gjata dhe në të njëjtën kohë përmbajnë informacion për formën e valëve zanore të transmetuara.

Siç mund të shihet nga Figura 139, b, pajisja marrëse e radios përbëhet nga një antenë marrëse, një qark oshilator rezonues marrës dhe një detektor - një element që transmeton një rrymë alternative në vetëm një drejtim.

Antena marrëse merr valë nga shumë stacione radio. Por çdo stacion radio transmeton vetëm në një frekuencë të caktuar bartëse të caktuar për të.

Duke akorduar marrësin tuaj të radios me frekuencën e stacionit të dëshiruar të radios, ju ndryshoni frekuencën natyrore të qarkut oscilues të disponueshëm në marrës në mënyrë që të jetë e barabartë me frekuencën bartëse të radiostacionit të caktuar, domethënë, në mënyrë që qarku të jetë akorduar në rezonancë me lëkundjet e krijuara në këtë radiostacion. Në këtë rast, amplituda e lëkundjeve të radiostacionit të zgjedhur në qarkun e marrësit tuaj do të jetë maksimale në krahasim me amplitudat e lëkundjeve të marra nga stacionet radio që transmetojnë në frekuenca të tjera bartëse. Ky është qëllimi i dytë i frekuencës së bartësit - siguron aftësinë për të sintonizuar me frekuencën e stacionit të dëshiruar të radios.

Alexander Stepanovich Popov (1859-1906)
Fizikan rus, inxhinier elektrik, shpikës i radios. Ndërtoi një gjenerator të lëkundjeve elektromagnetike. Shpiku një antenë marrëse, ndërtoi marrësin e parë të radios në botë

Vibrimet e marra përforcohen së pari. Më pas, për të kthyer lëkundjet e moduluara me frekuencë të lartë në zë, kryhet zbulimi, d.m.th., një proces i kundërt me modulimin. Zbulimi kryhet në dy faza: së pari, me ndihmën e një detektori (i cili është një element me përçueshmëri të njëanshme), një rrymë pulsuese me frekuencë të lartë merret nga lëkundjet e moduluara me frekuencë të lartë (Fig. 140, a). dhe pastaj në dinamikë kjo rrymë zbutet dhe shndërrohet në lëkundje të frekuencave të zërit (Fig. 140, b). Mundësia e përdorimit të valëve elektromagnetike për të transmetuar sinjale radio 1 u theksua për herë të parë në 1889 nga Alexander Stepanovich Popov. Në vitin 1896, me ndihmën e një transmetuesi dhe marrësi të sinjaleve radio të krijuar prej tij, ai transmetoi radiogramin e parë në botë të përbërë nga dy fjalë "Heinrich Hertz".

Oriz. 140. Grafikët e dridhjeve të moduluara me frekuencë të lartë dhe vibrimeve të zërit

Gjatë transmetimit të programeve televizive, lëkundjet me frekuencë të lartë modulohen jo vetëm nga zëri, por edhe nga video. Kjo bëhet duke përdorur një tub transmetimi televiziv që konverton imazhin optik në valë elektromagnetike. Dridhjet me frekuencë të lartë të moduluara në këtë mënyrë përmbajnë informacion si për tingullin ashtu edhe për imazhin.

Televizioni përdor frekuenca më të larta (në rendin e miliarda hertz) bartës.

Pyetje

Çfarë quhet komunikim radio?
Jepni 2-3 shembuj të përdorimit të linjave të radio komunikimit.
Duke përdorur figurat 139 dhe 140, shpjegoni parimet e komunikimeve radiotelefonike.
Frekuenca e cilës lëkundje quhet bartës?
Cili është procesi i modulimit të amplitudës së lëkundjeve elektrike?
Pse valët elektromagnetike të frekuencave të zërit nuk përdoren në komunikimet radio?
Cili është procesi i zbulimit të dridhjeve?

Ushtrimi 43

Periudha e lëkundjes së ngarkesave në një antenë që lëshon valë radio është 10 -7 s. Përcaktoni frekuencën e këtyre valëve të radios.

1 Sinjalet e radios janë valë elektromagnetike të emetuara për periudha të shkurtra kohore në diapazonin e frekuencës nga 104 në 1010 kHz.

Mundësia e aplikimit praktik të valëve elektromagnetike për vendosjen e komunikimit pa tela u demonstrua më 7 maj 1895 nga fizikani i famshëm rus Alexander Stepanovich Popov (1859-1906). Kjo ditë konsiderohet ditëlindja e radios.

Marrësi i A.S. Popov përbëhej nga antena 1, koheruesi 2, stafeta elektromagnetike 3, zilja elektrike 4 dhe burimi i rrymës së drejtpërdrejtë 5 (Fig. 245). Valët elektromagnetike shkaktuan luhatje të detyruara të rrymës dhe tensionit në antenë. Një tension i alternuar nga antena u aplikua në dy elektroda, të cilat ndodheshin në një tub qelqi të mbushur me fije metalike. Ky tub është një koherues. Një stafetë elektromagnetike dhe një burim i rrymës së drejtpërdrejtë u lidhën në seri me koheruesin.

Për shkak të kontakteve të dobëta midis tallashit, rezistenca koheruese është zakonisht e lartë, kështu që rryma elektrike në qark është e vogël dhe stafeta e ziles nuk e mbyll qarkun e ziles. Nën veprimin e një tensioni të alternuar me frekuencë të lartë në koher, lindin shkarkime elektrike midis tallashit individual, grimcat e tallashit sinterizohen dhe rezistenca e tij zvogëlohet me një faktor 100-200. Rryma në spiralen e stafetës elektromagnetike rritet dhe stafeta shkakton një zile elektrike. Kështu regjistrohet marrja e valës elektromagnetike nga antena.

Goditja e çekiçit të ziles në koher tronditi tallashin dhe e ktheu atë në gjendjen e tij origjinale; marrësi ishte përsëri gati për të regjistruar valët elektromagnetike.

Qarku i hapur oscilues.

Për zbatimin e komunikimit radio, është e nevojshme të sigurohet mundësia e rrezatimit të valëve elektromagnetike. Nëse lëkundjet elektromagnetike lindin në një qark të një spirale dhe një kondensatori, atëherë fusha magnetike e alternuar shoqërohet me spiralen, dhe fusha elektrike alternative është e përqendruar në hapësirën midis pllakave të kondensatorit (Fig. 246, a). Një qark i tillë quhet i mbyllur. Qarku i mbyllur oscilues praktikisht nuk rrezaton valë elektromagnetike në hapësirën përreth.

Nëse qarku përbëhet nga një spirale dhe dy pllaka të një kondensatori të sheshtë, jo paralel me njëri-tjetrin, atëherë sa më i madh të jetë këndi i vendosjes së këtyre pllakave,

aq më lirshëm fusha elektromagnetike del në hapësirën përreth (Fig. 246, b).

Rasti kufizues i hapjes së qarkut oscilues është heqja e pllakave të kondensatorit në skajet e kundërta të spirales së drejtë. Një sistem i tillë quhet qark i hapur oscilues (Fig. 246, c). Imazhi i pllakave të kondensatorit në skajet e mbështjelljes së një qarku të hapur oscilues në figurën 246 është vetëm një konventë. Në realitet, qarku përbëhet nga një spirale dhe një tel i gjatë - një antenë. Njëri skaj i antenës është i tokëzuar, tjetri është ngritur mbi tokë.

Spiralja e antenës është e lidhur në mënyrë induktive me bobinën e qarkut oscilues të oshilatorit elektromagnetik të vazhdueshëm. Lëkundjet e detyruara me frekuencë të lartë në antenë krijojnë një fushë elektromagnetike të alternuar në hapësirën përreth. Valët elektromagnetike përhapen nga antena me shpejtësi.

Energjia e valëve elektromagnetike të rrezatuara në të njëjtën amplitudë të lëkundjeve të fuqisë së rrymës në antenë është proporcionale me fuqinë e katërt të frekuencës së lëkundjeve. Në frekuencat prej dhjetëra, qindra dhe madje mijëra herc, intensiteti i rrezatimit të valëve elektromagnetike është i papërfillshëm. Prandaj, për zbatimin e komunikimeve radio dhe televizive, valët elektromagnetike përdoren me një frekuencë prej disa qindra mijë herc deri në qindra mijëra megahertz.

Modulimi i amplitudës.

Kur transmetoni të folur, muzikë dhe sinjale të tjera zanore me radio, përdoren lloje të ndryshme të modulimit të lëkundjeve harmonike me frekuencë të lartë.

Për zbatimin e modulimit të amplitudës së lëkundjeve elektromagnetike me frekuencë të lartë

(Fig. 247, a) në qarkun elektrik të gjeneratorit të tranzitorit në seri me qarkun oscilues përfshihet spiralja e transformatorit (Fig. 248). Një tension i alternuar i frekuencës audio aplikohet në spiralen e dytë të transformatorit, për shembull, nga dalja e mikrofonit pas amplifikimit të kërkuar. Rryma alternative në bobinën e dytë të transformatorit bën që të shfaqet një tension alternativ në skajet e bobinës së parë të transformatorit. Tensioni i alternuar i frekuencës audio (Fig. 247, b) i shtohet tensionit konstant të burimit aktual; ndryshimet në tensionin midis emetuesit dhe kolektorit të tranzitorit çojnë në ndryshime me frekuencën e zërit të amplitudës së lëkundjeve të rrymës me frekuencë të lartë në qarkun e gjeneratorit (Fig. 247, c). Lëkundje të tilla me frekuencë të lartë quhen të moduluara me amplitudë.

Një antenë e një transmetuesi radio është e lidhur në mënyrë induktive me qarkun oscilues të gjeneratorit. Luhatjet e detyruara në rrymën e lartë

frekuencat që ndodhin në antenë krijojnë valë elektromagnetike.

Radio.

Valët elektromagnetike të emetuara nga antena e një transmetuesi radio shkaktojnë dridhje të detyruara të elektroneve të lira në çdo përcjellës. Tensioni midis skajeve të një përcjellësi, në të cilin një valë elektromagnetike ngacmon lëkundjet e detyruara të një rryme elektrike, është proporcional me gjatësinë e përcjellësit. Prandaj, për të marrë valë elektromagnetike në detektorin më të thjeshtë të radios, përdoret një tel i gjatë - antena marrëse 1 (Fig. 249). Dridhjet e detyruara në antenë ngacmohen nga valët elektromagnetike nga të gjitha stacionet radio. Për të dëgjuar vetëm një transmetim radio, luhatjet e tensionit nuk drejtohen drejtpërdrejt në hyrjen e amplifikatorit, por së pari futen në qarkun oscilues 2 me një frekuencë të ndryshueshme të dridhjeve natyrore. Ndryshimi i frekuencës natyrore të lëkundjeve në qarkun marrës zakonisht bëhet duke ndryshuar kapacitetin elektrik të kondensatorit të ndryshueshëm. Kur frekuenca e lëkundjeve të detyruara në antenë përkon me frekuencën natyrore të lëkundjeve të qarkut, ndodh rezonanca, ndërsa amplituda e lëkundjeve të tensionit të detyruar në pllakat e kondensatorit të qarkut arrin vlerën e saj maksimale. Kështu, nga një numër i madh i lëkundjeve elektromagnetike të ngacmuara në antenë, dallohen lëkundjet e frekuencës së dëshiruar.

Lëkundjet e moduluara nga qarku oscilues i marrësit

frekuencat e larta i furnizohen detektorit 3. Një diodë gjysmëpërçuese mund të përdoret si detektor, e cila lejon që rryma alternative e frekuencës së lartë të kalojë vetëm në një drejtim. Pas kalimit nëpër detektor, rryma në qark ndryshon me kalimin e kohës sipas ligjit të paraqitur në Figurën 250, a. Gjatë çdo gjysmë cikli të frekuencës së lartë, impulset e rrymës ngarkojnë kondensatorin 4, ndërsa kondensatori shkarkohet ngadalë përmes rezistencës 5. Nëse vlerat e kapacitetit të kondensatorit dhe rezistencës elektrike të rezistencës janë zgjedhur në mënyrë korrekte, atëherë një rrymë do të rrjedhë përmes rezistencës që ndryshon me kalimin e kohës me frekuencën audio që përdoret për luhatjet e modulimit në transmetuesin e radios (Fig. 250, b). Për të kthyer dridhjet elektrike në zë, telefonit 6 i jepet një tension i alternuar i një frekuence audio.

Radio detektori është shumë i papërsosur. Ka një ndjeshmëri shumë të ulët dhe për këtë arsye mund të marrë me sukses transmetime radio vetëm nga stacione të fuqishme radio ose nga transmetues radio të afërt.

Për të rritur ndjeshmërinë në marrësit moderne të radios, sinjali nga qarku oscilues futet në hyrjen e amplifikatorit me frekuencë të lartë (UHF), dhe nga dalja e amplifikatorit vibrimet elektrike me frekuencë të lartë futen në detektor. Për të rritur fuqinë e sinjalit audio në daljen e marrësit të radios, dridhjet elektrike të frekuencës audio nga dalja e detektorit futen në hyrjen e amplifikatorit të frekuencës së ulët (ULF).

Tensioni alternativ i frekuencës audio nga dalja ULF futet në mbështjelljen e altoparlantit elektrodinamik - altoparlantit. Altoparlanti konverton energjinë AC të frekuencës audio në energji zanore.

Për të përforcuar lëkundjet elektrike të frekuencave të larta dhe të ulëta, mund të përdoren qarqe me tuba elektronikë ose transistorë.

Një diagram i pajisjes së marrësit më të thjeshtë të radios me amplifikues të frekuencave të larta dhe të ulëta është paraqitur në Figurën 251.

Për të akorduar për të marrë vetëm një stacion në marrësit modern të radios, përdoren qarqe elektronike mjaft komplekse, duke përfshirë gjeneratorët e lëkundjeve elektromagnetike. Shtimi i dridhjeve elektrike nga gjeneratori i brendshëm i marrësit me dridhje të ngacmuara në qarkun e marrësit nga valët elektromagnetike nga stacionet radio transmetuese lejon që marrësi të sintonizohet në një gamë shumë të ngushtë të frekuencave të marra. Oscilatori i brendshëm në marrës quhet oshilator lokal, dhe marrësi me një oshilator të tillë quhet radiomarrës superheterodin.

Televizion.

Me ndihmën e valëve të radios, jo vetëm sinjalet e zërit transmetohen në distancë, por edhe imazhet e një objekti. Parimi i transmetimit të imazheve bardhezi dhe me ngjyra lëvizëse me

përdorimi i transmetuesve dhe marrësve televizivë është si më poshtë.

Për të transmetuar një kornizë të një imazhi televiziv duke përdorur një lente në një kamerë televizive, një imazh i një objekti merret në ekranin e një pajisjeje të veçantë elektrovakum - një tub transmetues (Fig. 252). Nën ndikimin e dritës, zonat e ekranit fitojnë ngarkesa pozitive. Një rreze elektronike drejtohet në ekran brenda tubit transmetues, duke lëvizur periodikisht nga e majta në të djathtë përgjatë 625 vijave horizontale - rreshtave. Ndërsa rrezja udhëton përgjatë vijës, neutralizimi i ngarkesave elektrike bëhet në seksione individuale të ekranit dhe në qarkun elektrik që lidh armën elektronike dhe ekranin; rrjedh një impuls aktual. Ndryshimet në rrymën në puls korrespondojnë me

ndryshimet në ndriçimin e ekranit në rrugën e rrezes elektronike.

Lëkundjet elektromagnetike me frekuencë të lartë në një transmetues televiziv modulohen nga një sinjal impuls i marrë në daljen e tubit transmetues dhe futet në antenën e transmetuesit. Antena lëshon valë elektromagnetike.

Në një marrës televiziv - një televizor - ekziston një tub elektrik vakum i quajtur kineskop. Në një CRT, një armë elektronike krijon një rreze elektronike. Elektronet nën veprimin e një fushe elektrike lëvizin brenda tubit në një ekran të mbuluar me kristale që mund të shkëlqejnë nën ndikimin e elektroneve që lëvizin shpejt. Në rrugën e tyre drejt ekranit, elektronet fluturojnë përmes fushave magnetike të dy palë mbështjelljesh të vendosura jashtë tubit.

Fusha magnetike e një palë mbështjelljesh shkakton devijimin e rrezes së elektronit horizontalisht, e dyta - vertikalisht. Ndryshimet periodike të rrymës në mbështjellje shkaktojnë ndryshime në fushat magnetike, si rezultat i të cilave tufa elektronike në sekonda kalon 625 herë nëpër ekran nga e majta në të djathtë dhe një herë nga lart poshtë (Fig. 253).

Gjatë lëvizjes së rrezes përgjatë vijës së parë, rryma në rrezen elektronike kontrollohet nga sinjali i marrë nga marrësi nga transmetuesi gjatë lëvizjes së rrezes në tubin transmetues përgjatë vijës së parë; kur rrezja lëviz përgjatë vijës së dytë, rryma në rreze kontrollohet nga sinjali nga linja e dytë, etj. Si rezultat, rrezja "vizaton" të njëjtin imazh në ekranin e televizorit, i cili është ndërtuar nga thjerrëza në ekrani i tubit transmetues. Kornizat zëvendësojnë njëri-tjetrin me një shpejtësi prej 25 kornizash për sekondë, një sekuencë e alternimit me një shpejtësi të lartë të kuadrove perceptohet nga syri i njeriut si një lëvizje e vazhdueshme.

Transmetimet televizive variojnë nga 50 MHz në 230 MHz. Në këtë gamë, valët elektromagnetike përhapen pothuajse vetëm brenda vijës së shikimit. Prandaj, për të siguruar transmetimin e sinjaleve televizive në distanca të gjata, ndërtohen antena të larta. Në majë të kullës Ostankino janë instaluar antenat transmetuese të studiove të televizionit qendror të BRSS.Kjo lartësi siguron marrjen e transmetimeve televizive në distanca deri në 120 km nga Moska.

Transmetimi i sinjaleve televizive në çdo pikë në vendin tonë kryhet me ndihmën e satelitëve artificialë të tokës në sistemin “Orbit”.

Transmetimi dhe marrja e imazheve me ngjyra kërkon sisteme televizive më të sofistikuara. Në vend të një tubi transmetues, kërkohen tre tuba për të transmetuar sinjalet e tre imazheve me një ngjyrë - të kuqe, blu dhe jeshile.

Ndryshe nga një televizor bardh e zi, ekrani i tubit fotografik të një televizori me ngjyra është i mbuluar me tre lloje kristalesh fosfori. Kur një rreze alexron i godet, disa kristale shkëlqejnë me dritë të kuqe, të tjerët me blu dhe të tjerë me jeshile. Këto kristale janë rregulluar në rubinet në një mënyrë strikte. Sinjalet dërgohen nga një transmetues televiziv në tre armë me rreze elektronike.

Në një ekran televiziv me ngjyra, tre rreze krijojnë njëkohësisht tre imazhe me ngjyra të kuqe, jeshile dhe blu. Mbivendosja e këtyre imazheve, e përbërë nga pika të vogla ndriçuese, perceptohet nga syri i njeriut si një imazh me shumë ngjyra me të gjitha nuancat e ngjyrave. Shkëlqimi i njëkohshëm i kristaleve në një vend me dritë blu, të kuqe dhe jeshile perceptohet nga syri si i bardhë; prandaj, imazhet bardh e zi mund të merren edhe në një ekran televiziv me ngjyra.

Përhapja e valëve të radios.

Komunikimi radio kryhet në valë të gjata mesatare të shkurtra dhe ultra të shkurtra. Valët e radios me gjatësi vale të ndryshme përhapen ndryshe pranë sipërfaqes së Tokës.

Valët e gjata për shkak të difraksionit përhapen shumë përtej horizontit të dukshëm; Transmetimet e radios me valë të gjata mund të merren në distanca të gjata përtej vijës së shikimit të antenës.

Valët e mesme përjetojnë më pak difraksion në sipërfaqen e Tokës dhe shpërndahen në distanca më të vogla përtej vijës së shikimit. Valët e shkurtra janë edhe më pak të afta për difraksion në sipërfaqen e Tokës, por ato mund të merren në çdo pikë të sipërfaqes së Tokës. Përhapja e valëve të shkurtra të radios në distanca të gjata nga një stacion radio transmetues shpjegohet me aftësinë e tyre për t'u reflektuar nga jonosfera.

Jonosfera është pjesa e sipërme e atmosferës, duke filluar në një distancë prej rreth 50 km nga sipërfaqja e Tokës dhe

duke u shndërruar në plazmë ndërplanetare në distanca 70-80 mijë km. Një tipar i jonosferës është një përqendrim i lartë i grimcave të ngarkuara të lira - joneve dhe elektroneve. Jonizimi i atmosferës së sipërme krijohet nga rrezatimi ultravjollcë dhe rreze X nga Dielli. Vlerat maksimale të numrit të elektroneve të lira në jonosferën e elektroneve në një centimetër kub arrihen në lartësitë 250-400 km nga sipërfaqja e Tokës.

Shtresa përcjellëse e atmosferës së tokës - jonosfera - është e aftë të thithë dhe reflektojë valë elektromagnetike. Valët e gjata të radios reflektohen mirë nga jonosfera. Ky fenomen, së bashku me difraksionin, rrit distancën e përhapjes së valëve të gjata. Valët e shkurtra të radios reflektohen gjithashtu mirë nga jonosfera. Reflektimet e shumta të valëve të shkurtra të radios nga jonosfera dhe sipërfaqja e tokës bëjnë të mundur komunikimin radio me valë të shkurtra ndërmjet çdo pike në tokë (Fig. 254).

Valët ultra të shkurtra (VHF) nuk reflektohen nga jonosfera dhe nuk përkulen rreth sipërfaqes së Tokës si rezultat i difraksionit (Fig. 255). Prandaj, komunikimi në VHF

kryhet vetëm brenda vijës së shikimit të antenës së transmetuesit.

Radari.

Komunikimet me radar luajnë një rol të rëndësishëm në marinën moderne, aviacionin dhe astronautikën. Radari bazohet në vetinë e reflektimit të valëve të radios nga trupat përcjellës.

Nëse transmetuesi i radios ndizet për një kohë shumë të shkurtër dhe fiket, atëherë pas një kohe, duke përdorur marrësin e radios, është e mundur të regjistrohet kthimi i valëve të radios të reflektuara nga trupat përçues larg stacionit të radios.

Duke matur me ndihmën e pajisjeve elektronike kohëzgjatjen e intervalit kohor ndërmjet kohëve të nisjes dhe kthimit të valëve elektromagnetike, është e mundur të përcaktohet rruga e përshkuar nga valët e radios: ku c është shpejtësia e valës elektromagnetike. Meqenëse valët kanë përshkuar një rrugë drejt trupit dhe mbrapa, distanca nga trupi që reflekton valët e radios është e barabartë me gjysmën e kësaj rruge:

Për të përcaktuar jo vetëm distancën nga trupi, por edhe pozicionin e tij në hapësirë, është e nevojshme të dërgoni valë radio me një rreze të ngushtë. Një rreze e ngushtë e valëve të radios krijohet duke përdorur një antenë që ka një formë afër sferës. Në mënyrë që antena e radarit të krijojë një rreze të ngushtë valësh radio, valët ultra të shkurtra përdoren në radar.

Për të përcaktuar, për shembull, vendndodhjen e një avioni, antena e radarit drejtohet nga avioni dhe një gjenerator i valëve elektromagnetike ndizet për një kohë shumë të shkurtër. Valët elektromagnetike reflektohen nga avioni dhe kthehen në radar. Sinjali i reflektuar i radios merret nga e njëjta antenë, shkëputet nga transmetuesi dhe lidhet me marrësin (Fig. 256). Këndet e rrotullimit të antenës së radarit përcaktojnë drejtimin e avionit. Një radar i instaluar në një aeroplan bën të mundur matjen e lartësisë në të cilën ndodhet avioni në kohën kur u duhen valëve të radios për të arritur në sipërfaqen e Tokës dhe mbrapa.

Uji dhe toka, toka e thatë dhe e lagësht, ndërtesat urbane dhe komunikimet e transportit reflektojnë valët e radios në mënyra të ndryshme. Kjo lejon përdorimin e pajisjeve të radarit në një avion jo vetëm për të matur distancën deri në

sipërfaqen e Tokës, por edhe për të marrë një lloj harte radari të zonës mbi të cilën fluturon avioni. Piloti i avionit e merr këtë hartë ditë e natë, në mot të kthjellët dhe në re të vrenjtura, pasi retë nuk janë pengesë për valët elektromagnetike.

Matjet më të sakta të distancave nga Toka në Louis dhe në planetët Mërkuri, Venusi, Marsi dhe Jupiteri u kryen me metoda radari.

Shkencëtari anglez James Maxwell, në bazë të një studimi të punës eksperimentale të Faradeit për energjinë elektrike, hodhi hipotezën se ekzistojnë valë të veçanta në natyrë që mund të përhapen në vakum. Këto valë Maxwell i quajti valë elektromagnetike. Sipas ideve të Maxwell: me çdo ndryshim në fushën elektrike, lind një fushë magnetike vorbull dhe, anasjelltas, me çdo ndryshim në fushën magnetike, lind një fushë elektrike vorbull. Pasi të fillojë, procesi i gjenerimit të ndërsjellë të fushave magnetike dhe elektrike duhet të vazhdojë vazhdimisht dhe të kapë gjithnjë e më shumë zona të reja në hapësirën përreth (Fig. 42). Procesi i ndërveprimit të fushave elektrike dhe magnetike ndodh në plane reciproke pingul. Një fushë elektrike alternative gjeneron një fushë magnetike vorbull, një fushë magnetike alternative gjeneron një fushë elektrike vorbull.

Fushat elektrike dhe magnetike mund të ekzistojnë jo vetëm në materie, por edhe në vakum. Prandaj, duhet të jetë e mundur që të përhapen valët elektromagnetike në një vakum.

Kusht për shfaqjen e valëve elektromagnetike është lëvizja e përshpejtuar e ngarkesave elektrike. Pra, ndodh një ndryshim në fushën magnetike

Kur rryma në përcjellës ndryshon, dhe rryma ndryshon kur shpejtësia e ngarkesave ndryshon, domethënë kur ato lëvizin me nxitim. Shpejtësia e përhapjes së valëve elektromagnetike në një vakum, sipas llogaritjeve të Maxwell, duhet të jetë afërsisht e barabartë me 300,000 km / s.

Fizikani Heinrich Hertz ishte i pari që përftoi në mënyrë eksperimentale valë elektromagnetike duke përdorur një hendek të shkëndijës me frekuencë të lartë (vibrator Hertz). Hertz gjithashtu përcaktoi në mënyrë eksperimentale shpejtësinë e valëve elektromagnetike. Ajo përkoi me përkufizimin teorik të shpejtësisë së valëve nga Maxwell. Valët elektromagnetike më të thjeshta janë valët në të cilat fushat elektrike dhe magnetike kryejnë lëkundje harmonike sinkrone.

Natyrisht, valët elektromagnetike kanë të gjitha vetitë themelore të valëve.

Ata i binden ligjit të reflektimit të valës: këndi i rënies është i barabartë me këndin e reflektimit. Kur kalojnë nga një mjedis në tjetrin, ato përthyhen dhe i binden ligjit të thyerjes së valëve: raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes është një vlerë konstante për dy media të dhëna dhe është e barabartë me raporti i shpejtësisë së valëve elektromagnetike në mjedisin e parë me shpejtësinë e valëve elektromagnetike në mjedisin e dytë dhe quhet indeksi i thyerjes së të mërkurës së dytë në raport me të parën.

Dukuria e difraksionit të valëve elektromagnetike, pra devijimi i drejtimit të përhapjes së tyre nga ai drejtvizor, vërehet në buzë të pengesës ose gjatë kalimit nga vrima. Valët elektromagnetike janë të ndjeshme ndaj ndërhyrjeve. Ndërhyrja është aftësia e valëve koherente për t'u mbivendosur, si rezultat i së cilës valët në disa vende përforcojnë njëra-tjetrën, dhe në vende të tjera ato lagështohen. (Valët koherente janë valë me të njëjtën frekuencë dhe fazë lëkundjeje.) Valët elektromagnetike kanë dispersion, pra kur indeksi i thyerjes së mediumit për valët elektromagnetike varet nga frekuenca e tyre. Eksperimentet me transmetimin e valëve elektromagnetike përmes një sistemi me dy grila tregojnë se këto valë janë tërthore.

Kur një valë elektromagnetike përhapet, vektorët e intensitetit E dhe induksionit magnetik B janë pingul me drejtimin e përhapjes së valës dhe reciprokisht pingul me njëri-tjetrin (Fig. 43).

Mundësia e aplikimit praktik të valëve elektromagnetike për vendosjen e komunikimit pa tela u demonstrua më 7 maj 1895 nga fizikani rus A. Popov. Kjo ditë konsiderohet ditëlindja e radios. Për zbatimin e komunikimit radio, është e nevojshme të sigurohet mundësia e rrezatimit të valëve elektromagnetike. Nëse valët elektromagnetike lindin në një qark nga një spirale dhe një kondensator, atëherë fusha magnetike alternative shoqërohet me spiralen, dhe fusha elektrike alternative përqendrohet midis pllakave të kondensatorit. Një kontur i tillë quhet i mbyllur (Fig. 44, a).

Qarku i mbyllur oscilues praktikisht nuk rrezaton valë elektromagnetike në hapësirën përreth. Nëse qarku përbëhet nga një spirale dhe dy pllaka të një kondensatori të sheshtë, atëherë në këndin më të madh që vendosen këto pllaka, aq më lirshëm fusha elektromagnetike del në hapësirën përreth (Fig. 44, b). Rasti kufizues i një qarku të hapur oscilues është heqja e pllakave në skajet e kundërta të spirales. Një sistem i tillë quhet qark i hapur oscilues (Fig. 44, c). Në realitet, qarku përbëhet nga një spirale dhe një tel i gjatë - një antenë.

Kur transmetoni të folur, muzikë dhe sinjale të tjera zanore me radio, përdoren lloje të ndryshme të modulimit të lëkundjeve me frekuencë të lartë (bartës). Thelbi i modulimit është se lëkundjet me frekuencë të lartë të gjeneruara nga gjeneratori ndryshohen sipas ligjit të frekuencës së ulët. Ky është një nga parimet e transmetimit të radios. Një parim tjetër është procesi i kundërt - zbulimi. Gjatë marrjes së radios, nga sinjali i moduluar i marrë nga antena e marrësit, është e nevojshme të filtroni dridhjet e zërit me frekuencë të ulët.

Me ndihmën e valëve të radios, jo vetëm sinjalet e zërit transmetohen në distancë, por edhe imazhet e objekteve. Radari luan një rol të rëndësishëm në marinën moderne, aviacionin dhe astronautikën. Radari bazohet në vetinë e reflektimit të valës nga trupat përcjellës. (Valët elektromagnetike reflektohen dobët nga sipërfaqja e dielektrikut dhe pothuajse plotësisht nga sipërfaqja e metaleve.)

Vala elektromagnetikeËshtë një fushë elektromagnetike që ndryshon me kalimin e kohës dhe përhapet në hapësirë.

Vetitë e valëve elektromagnetike:

1. Ato lindin gjatë lëvizjes së përshpejtuar të ngarkesave.

2. Janë tërthore.

3. Ka një shpejtësi vakumi prej 3 ٠ 10 8 m/s.

4.Transferimi i energjisë

5. Penetrimi dhe energjia varen nga frekuenca.

6. Janë pasqyruar.

7. Posedojnë ndërhyrje dhe difraksion.

Vetia e reflektimit të valëve elektromagnetike përdoret në radar.

RadariËshtë zbulimi dhe vendndodhja e objekteve duke përdorur valët e radios.

Një instalim radar (radar) përbëhet nga një pjesë transmetuese dhe marrëse.

Një valë elektromagnetike shkon nga antena transmetuese, arrin objektin dhe reflektohet.

Radarët përdoren për qëllime ushtarake, si dhe shërbimi i motit për vëzhgimin e reve. Me ndihmën e radarit po hetohen sipërfaqet e Hënës, Venusit dhe planetëve të tjerë.

Numri i biletës 13

Punë mekanike. Fuqia. Energjia; energjia kinetike; energjia potenciale e një trupi në një fushë gravitacionale uniforme dhe energjia e një trupi të deformuar në mënyrë elastike; ligji i ruajtjes së energjisë; ligji i ruajtjes së energjisë në proceset mekanike; kufijtë e zbatueshmërisë së ligjit të ruajtjes së energjisë mekanike, punojnë si masë e ndryshimeve në energjinë mekanike të një trupi.
Parimet e komunikimit me radio: emetimi i valëve elektromagnetike nga një ngarkesë që lëviz me nxitim; modulimi i amplitudës; zbulim; zhvillimi i objekteve të komunikimit; radari.
Problemi i aplikimit të ekuacionit të gjendjes për një gaz ideal.

Pyetja 1. Punë mekanike. Fuqia. Energjia kinetike dhe potenciale. Ligji i ruajtjes së energjisë së proceseve mekanike.

Puna është një sasi e barabartë me produktin e forcës së aplikuar në trup nga sasia e zhvendosjes.

A = F * s, ku A- Puna, J

F- fuqi, N

s- duke lëvizur, m

Energjia mekanike është shuma e potencialit dhe energjisë kinetike të një trupi: W = W kin * W f

Të afërmit- energjia kinetike është energjia e lëvizjes. Këtë energji e zotëron çdo trup që është në lëvizje: ku m- pesha trupore (kg), V- shpejtësia (m / s 2)

W p - energjia potenciale (J) është energjia e ndërveprimit, varet nga pesha e trupit ( m) dhe lartësinë e tij mbi tokë ( h):

Nëse një trup ose një sistem trupash mund të bëjë punë, atëherë ata kanë energji.

EnergjisëËshtë një sasi fizike që tregon se çfarë lloj pune mund të bëjë trupi.

Energjia përcaktohet me shkronjën E dhe matet në Xhaul (J).

Energjia mekanike është e dy llojeve: kinetike dhe potenciale.

Energjia kinetike quhet vlerë e barabartë me gjysmën e produktit të masës së një trupi me katrorin e shpejtësisë së tij.

Energjia kinetike është energjia e lëvizjes. Për shembull, një makinë në lëvizje, një balonë fluturuese, etj., ka energji kinetike.

Energji potenciale përcaktohet nga pozicioni i trupit në raport me trupat e tjerë ose nga radhitja reciproke e pjesëve të të njëjtit trup.

Një sasi e barabartë me produktin e masës së trupit nga nxitimi i gravitetit dhe nga lartësia e trupit mbi sipërfaqen e tokës quhet energjia potenciale e ndërveprimit midis trupit dhe Tokës.

Quhet një vlerë e barabartë me gjysmën e produktit të koeficientit të elasticitetit dhe katrorit të deformimit energjia potenciale e një trupi të deformuar elastikisht.

Për shembull, një top i hedhur në një lartësi ose një burim i ngjeshur ka energji potenciale.

Për një sistem të mbyllur trupash, zbatohet ligji i ruajtjes së energjisë: energjia totale mekanike e një trupi ose e një sistemi të mbyllur trupash mbetet konstante (nëse forcat e fërkimit nuk veprojnë).

Pyetja 2. Parimet e komunikimit radiotelefon. Modulimi dhe zbulimi i amplitudës. Marrësi më i thjeshtë i radios.

Për të kryer komunikime radio, përdoren valë elektromagnetike me një frekuencë prej disa qindra mijëra herc deri në qindra mijëra megahertz. Valë të tilla rrezatohen mirë nga antenat e transmetuesve, përhapen në hapësirë dhe arrijnë në antenën marrës.

Mikrofoni i transmetuesit konverton valët e zërit në dridhje elektrike me frekuencë të ulët që nuk emetohen nga antena. Këto dridhje u shtohen dridhjeve që gjenerohen nga gjeneratori me frekuencë të lartë dhe ju merrni lëkundje e moduluar nga amplituda... Ato janë me frekuencë të lartë, por ndryshojnë në amplitudë në përputhje me dridhjet e zërit.

Lëkundjet e moduluara nga amplituda emetohen nga antena transmetuese dhe arrijnë antenë marrëse... Në marrës ka zbulim- nxjerrja nga lëkundjet e moduluara me frekuencë të lartë të një sinjali të frekuencës audio.

Marrësi më i thjeshtë përbëhet nga një antenë marrëse, një qark oscilues, një detektor, një kondensator, një përforcues dhe një altoparlant.

Antena e marrësit dridhet në të njëjtën frekuencë si transmetuesi. Për të akorduar marrësin e radios në frekuencën e një stacioni radio, ata zakonisht përdorin kondensator i ndryshueshëm... Me një ndryshim në kapacitetin e tij, frekuenca natyrore e qarkut të marrësit ndryshon. Kur kjo frekuencë përkon me frekuencën e një stacioni radioje, ndodh rezonanca - një rritje e mprehtë e fuqisë aktuale.

Më pas, nga qarku oscilues, ushqehen lëkundjet e moduluara detektor, e cila kalon rrymën vetëm në një drejtim. Pas detektorit, rryma bëhet pulsuese. Impulset aktuale janë të ndara: një pjesë ngarkon kondensatorin, pjesa tjetër shkon te altoparlanti. Në intervalin midis pulseve, kur asnjë rrymë nuk rrjedh nëpër detektor, kondensatori shkarkohet përmes altoparlantit. Si rezultat, një rrymë e frekuencës audio rrjedh përmes ngarkesës dhe muzika ose fjalimi dëgjohet nga altoparlanti.

Shkalla e rrezatimit elektromagnetik. Zbatimi i rrezatimit elektromagnetik në praktikë.

Shkalla e valëve elektromagnetike shtrihet nga valët e gjata të radios (λ> 1 km) në rrezet gama (λ<10 -10 м) . Электромагнитные волны различной длины условно делят на диапазоны по различным признакам (способу получения, способу регистрации, характеру взаимодействия с веществом).

Është zakon të theksohen sa vijon shtatë rrezatimi: rrezatimi me frekuencë të ulët, rrezatimi radio, rrezet infra të kuqe, drita e dukshme, rrezet ultravjollcë, rrezet X dhe rrezet gama.

Rrezatimi me frekuencë të ulët ka frekuencën më të vogël dhe gjatësinë më të madhe të valës. Burimet e tij janë rrymat alternative dhe makinat elektrike. Ky rrezatim absorbohet dobët nga ajri dhe magnetizon hekurin. Përdoret për prodhimin e magneteve të përhershëm në industrinë elektrike.

Valët e radios janë në intervalin e frekuencës nga 10 3 deri në 10 11 Hz. Ato emetohen nga antenat e transmetuesve dhe gjithashtu nga lazerët. Valët e radios përhapen mirë në ajër, reflektohen nga objektet metalike, retë. Valët e radios përdoren për komunikim radio dhe radar.

Rrezatimi infra të kuqe ka një frekuencë edhe më të lartë se valët e radios (deri në 10 14 Hz) dhe emetohet nga të gjithë trupat e nxehtë. Ai kalon mirë nëpër mjegull dhe trupa të tjerë të errët, vepron në termoelementet. Përdoret për shkrirje, tharje, në pajisjet e shikimit të natës, në mjekësi.

Dritë e dukshme ka një frekuencë të rendit 10 14 Hz, një gjatësi vale 10 7 m. Ky është i vetmi rrezatim i dukshëm. Burimet: Dielli, llambat. Drita i bën objektet përreth të dukshme, dekompozohet në rreze me ngjyra të ndryshme, shkakton një efekt fotografik dhe fotosintezë.

Përdoret për ndriçim.

Rrezatimi ultravjollcë ka një frekuencë prej 10 14 deri në 10 17 Hz. Burimet e tij: Dielli, llambat kuarci. Ky rrezatim shkakton reaksione fotokimike, në lëkurë formohet një nxirje, vret bakteret, përthithet nga ozoni. Përdoret në mjekësi, në llambat e shkarkimit të gazit.

rrezet X janë formuar në një tub me rreze X me një ngadalësim të mprehtë të elektroneve. Ata kanë një aftësi të madhe depërtuese, ndikojnë në mënyrë aktive në qelizat, emulsionin fotografik. Ato përdoren në mjekësi, në radiografi.

Rrezet gama (rrezet γ) kanë frekuencën më të lartë (10 19 -10 29 Hz). Ato formohen gjatë zbërthimit radioaktiv, gjatë reaksioneve bërthamore. Ata kanë aftësinë më të madhe depërtuese, nuk devijojnë nga fusha, shkatërrojnë qelizat e gjalla. Ato përdoren në mjekësi, punë ushtarake.

Numri i biletës 14

Dispozitat kryesore të teorisë kinetike molekulare dhe vërtetimi eksperimental i tyre. Masa dhe madhësia e molekulave.
Drita është si një valë elektromagnetike. Shpejtësia e dritës. Ndërhyrja e lehtë, përvoja e Jung-ut; ngjyrat e filmave të hollë.
Detyrë eksperimentale: “Matja e dendësisë së një lënde të ngurtë”.

Pyetja 1. Dispozitat kryesore të teorisë kinetike molekulare dhe vërtetimi eksperimental i tyre. Masa dhe madhësia e molekulave.

Teoria kinetike molekulare(MKT) është një studim i strukturës dhe vetive të materies, duke përdorur konceptin e ekzistencës së atomeve dhe molekulave si grimcat më të vogla të materies.

TIK bazohet në tre parime kryesore:

1. Të gjitha substancat përbëhen nga grimcat më të vogla: atomet dhe molekulat.

2. Këto grimca lëvizin rastësisht.

3. Grimcat ndërveprojnë me njëra-tjetrën.

Dispozitat kryesore të TIK-ut konfirmohen nga fakte eksperimentale.

Ekzistenca e atomeve dhe molekulave është vërtetuar eksperimentalisht, fotografitë janë marrë duke përdorur mikroskop elektronik.

Aftësia e gazeve për t'u zgjeruar pafundësisht dhe për të zënë të gjithë vëllimin shpjegohet me lëvizjen e vazhdueshme kaotike të molekulave. Shpjegohet gjithashtu nga difuzioni dhe lëvizja Browniane.

Elasticiteti i gazeve, lëndëve të ngurta dhe lëngjeve, aftësia e lëngjeve për të lagur disa lëndë të ngurta, proceset e ngjyrosjes, ngjitjes dhe ruajtja e formës nga trupat e ngurtë tregojnë ekzistencën e forcave tërheqëse dhe zmbrapsëse midis molekulave.

Masat dhe madhësitë e molekulave janë shumë të vogla, dhe është e përshtatshme të përdoren jo vlerat absolute të masave, por ato relative. Masat atomike relative të të gjithë elementëve kimikë tregohen në tabelën periodike (në krahasim me masën e një atomi karboni).

Sasia e një lënde që përmban aq grimca sa atome në 0,012 kg karbon quhet një lutet.

Një mol i çdo substance përmban të njëjtin numër atomesh ose molekulash. Ky numër quhet konstanta e Avogadros: .

Masa e një nishani quhet masë molare: .

Sasia e një lënde është e barabartë me raportin e masës së substancës me masën e saj molare:.