24986

Электромагнитные волны и их свойства. Принципы радиосвязи и примеры их практического использования

Шпаргалка

Физика

Свойства электромагнитных волн. Английский ученый Джеймс Максвелл на основании изучения экспериментальных работ Фарадея по электричеству высказал гипотезу о существовании в природе особых волн способных распространяться в вакууме. Эти волны Максвелл назвал электромагнитными волнами.

Русский

2013-08-09

48 KB

67 чел.

Билет № 20

Электромагнитные волны и

их свойства. Принципы радиосвязи и

примеры их практического

использования

План ответа

1. Определение. 2. Условие возникновения. 3. Свойства электромагнитных волн. 4. Открытый колебательный контур. 5. Модуляция и детектирование.

Английский ученый Джеймс Максвелл на основании изучения экспериментальных работ Фарадея по электричеству высказал гипотезу о существовании в природе особых волн, способных распространяться в вакууме.

Эти волны Максвелл назвал электромагнитными волнами. По представлениям Максвелла: при любом изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле и, наоборот, при любом изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле. Однажды начавшийся процесс взаимного порождения магнитного и электрического полей должен непрерывно продолжаться и захватывать все новые и новые области в окружающем пространстве (рис. 31). Процесс взаимопорождения электрических и магнитных полей происходит во взаимно перпендикулярных плоскостях. Переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное поле, переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.

Электрические и магнитные поля могут существовать не только в веществе, но и в вакууме. Поэтому должно быть возможным распространение электромагнитных волн в вакууме.

Условием возникновения электромагнитных волн является ускоренное движение электрических зарядов. Так, изменение магнитного поля происходит при изменении тока в проводнике, а изменение тока происходит при изменении скорости зарядов, т. е. при движении их с ускорением. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме по расчетам Максвелла должна быть приблизительно равна 300 000 км/с.

Впервые опытным путем получил электромагнитные волны физик Генрих Герц, использовав приэтом высокочастотный искровой разрядник (вибратор Герца). Герц опытным путем определил также скорость электромагнитных волн. Она совпала с теоретическим определением скорости волн Максвеллом. Простейшие электромагнитные волны это волны, в которых электрическое и магнитное поля совершают синхронные гармонические колебания.

Конечно, электромагнитные волны обладают всеми основными свойствами волн.

Они подчиняются закону отражения волн:

угол падения равен углу отражения. При переходе из одной среды в другую преломляются и подчиняются закону преломления волн: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред и равная отношению скорости электромагнитных волн в первой среде к скорости электромагнитных волн во второй среде и называется показателем преломления второй среды относительно первой.

Явление дифракции электромагнитных волн, т. е. отклонение направления их распространения от прямолинейного, наблюдается у края преграды или при прохождении через отверстие. Электромагнитные волны способны к интерференции. Интерференция это способность когерентных волн к наложению, в результате чего волны в одних местах друг друга усиливают, а в других местах гасят. (Когерентные волны это волны, одинаковые по частоте и фазе колебания.) Электромагнитные волны обладают дисперсией, т. е. когда показатель преломления среды для электромагнитных волн зависит от их частоты. Опыты с пропусканием электромагнитных волн через систему из двух решеток показывают, что эти волны являются поперечными. 

При распространении электромагнитной волны векторы напряженности Е и магнитной индукции В перпендикулярны направлению распространения волны и взаимно перпендикулярны между собой (рис. 32).

Возможность практического применения электромагнитных волн для установления связи без проводов продемонстрировал 7 мая 1895 г. русский физик А. Попов. Этот день считается днем рождения радио. Для осуществления радиосвязи необходимо обеспечить возможность излучения электромагнитных волн. Если электромагнитные волны возникают в контуре из катушки и конденсатора, то переменное магнитное поле оказывается связанным с катушкой, а переменное электрическое поле сосредоточенным между пластинами конденсатора. Такой контур называется закрытым (рис. 33, а). Закрытый колебательный контур практически не излучает электромагнитные волны в окружающее пространство. Если контур состоит из катушки и двух пластин плоского конденсатора, то под чем большим углом развернуты эти пластины, тем более свободно выходит электромагнитное поле в окружающее пространство (рис. 33, б). Предельным случаем раскрытого колебательного контура является удаление пластин на противоположные концы катушки. Такая система называется открытым колебательным контуром (рис. 33, в). В действительности контур состоит из катушки и длинного провода антенны.

Энергия излучаемых (при помощи генератора незатухающих колебаний) электромагнитных колебаний при одинаковой амплитуде колебаний силы тока в антенне пропорциональна четвертой степени частоты колебаний. На частотах в десятки, сотни и даже тысячи герц интенсивность электромагнитных колебаний ничтожно мала. Поэтому для осуществления радио- и телевизионной связи используются электромагнитные волны с частотой от нескольких сотен тысяч герц до сотен мегагерц.

При передаче по радио речи, музыки и других звуковых сигналов применяют различные виды модуляции высокочастотных (несущих) колебаний. Суть модуляции заключается в том, что высокочастотные колебания, вырабатываемые генератором, изменяют по закону низкой частоты. В этом и заключается один из принципов радиопередачи. Другим принципом является обратный процесс детектирование. При радиоприеме из принятого антенной приемника модулированного сигнала нужно отфильтровать звуковые низкочастотные колебания.

С помощью радиоволн осуществляется передача на расстояние не только звуковых сигналов, но и изображения предмета. Большую роль в современном морском флоте, авиации и космонавтике играет радиолокация. В основе радиолокации лежит свойство отражения волн от проводящих тел. (От поверхности диэлектрика электромагнитные волны отражаются слабо, а от поверхности металлов почти полностью.)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9468. Преступления против половой свободы и половой неприкосновенности 50.5 KB
  Преступления против половой свободы и половой неприкосновенности. Общая характеристика половых преступлений. Половые преступления - предусмотренные уголовным законом общественно-опасные деяния, грубо нарушающие сложившийся в обществе уклад секс...
9469. Преступления против политических прав и свобод человека и гражданина 45 KB
  Преступления против политических прав и свобод человека и гражданина. Общая характеристика преступлений. Преступления против конституционных прав и свобод - это те общественно опасные посягательства, которые существенно нарушают закрепленные КР...
9470. Преступления против политических прав граждан 48 KB
  Преступления против политических прав граждан. Посягательства на избирательные права граждан Базовый НПА: ФЗ от 12.06.2002г. №67-ФЗ Об основных гарантиях избирательных прав и права на участие в референдуме граждан РФ Объектом преступного пос...
9471. Преступления против семьи и несовершеннолетних 42 KB
  Тема №9. Преступления против семьи и несовершеннолетних. Постановление Пленума ВС РФ от 14.02.2000г. О судебной практике по делам о преступлениях несовершеннолетних. Общая характеристика. Гл.20 представляет собой комплекс норм, направлен...
9472. Преступления против собственности 55 KB
  Преступления против собственности. НПА: Постановление пленума ВС СССР № 4 от 11 июля 1927 о судебной практике по делам о хищении государственного и общественного имущества Постановление пленума ВС РФ...
9473. Преступления против собственности 38.5 KB
  Преступления против собственности 1 вопрос. ст. 161 УК. Грабеж Грабеж - открытое хищение чужого имущества, т.е. открытый способ завладения имуществом. Открытое - которое совершается в присутствии собственника или иного владельца, либо на в...
9474. Преступления в сфере экономической деятельности 108 KB
  Преступления в сфере экономической деятельности общая характеристика преступлений в сфере экономической деятельности. Преступления в сфере экономической деятельности - предусмотренные уголовным законом умышленное общественно опасное деяни...
9475. Глава 23 УК РФ. Преступления против интересов службы в коммерческих или иных организациях 39 KB
  Тема 13: Глава 23 УК РФ. Преступления против интересов службы в коммерческих или иных организациях. ПП ВС РФ от 10.02.2000 в ред. От 6.02.2007 о судебной практике по делам о взяточничестве и коммерческом подкупе» ПП ВС РФ от 16 октября ...
9476. Преступления против общественной безопасности 103 KB
  Тема № 14: Преступления против общественной безопасности. 1 вопрос. Глава 24 подверглась существенным изменениям. Содержит 28 составов преступлений. Из них все тяжкие и особо тяжкие. Видовой объект: общественная безопасность согласно ФЗ о без...