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

80374. Суспільне відтворення. Суспільний продукт і його основні форми 154.5 KB
  Будьякий процес виробництва має бути безперервним тобто повинен періодично проходити одні й ті самі стадії. Відтворення постійне відновлення та повторення процесу виробництва. Вищим інтересом підприємства є максимізація прибутку а суспільного виробництва максимізація добробуту населення Підприємство орієнтується на ринковий попит а суспільне виробництво на сукупний попит і т. Суспільне економічне відтворення основане на органічній єдності всіх частин що його утворюють: виробництва розподілу обміну споживання; домогосподарств...
80375. Економічний розвиток. Зайнятість, відтворення робочої сили та їх регулювання державою 185.5 KB
  Зайнятість відтворення робочої сили та їх регулювання державою Вступ до теми Метою сьогоднішнього заняття План 1. Проблеми зайнятості та відтворення робочої сили в Україні. Фактори та показники розширеного відтворення робочої сили. Якщо економіка має недостатньо робочих місць для бажаючих працювати то формується неповна зайнятість: певна кількість робочої сили вимушено залишається без роботи.
80376. Господарський механізм у системі регулювання суспільного відтворення. Держава та її економічні функції 253 KB
  Господарський механізм у системі регулювання суспільного відтворення. Ринковий і державний механізми регулювання економіки. На самостійне опрацювання Форми і методи державного регулювання економіки. Основні теорії державного регулювання.
80377. Сучасні економічні системи. Особливості розвитку перехідних економік 258 KB
  Особливості розвитку перехідних економік Вступ до теми Мета заняття: охарактеризувати економічну систему капіталізму вільної конкуренції зясувати сутність монополістичного капіталізму; означити сутність та моделі змішаної економіки; охарактеризувати економічну систему сучасного капіталізму визначити механізм її функціонування розглянути еволюцію та перспективи розвитку сучасного капіталізму. Моделі змішаної економіки. Механізм функціонування соціалістичної економіки. Особливості ринкової трансформації української економіки.
80378. Економічні аспекти глобальних проблем та їх вплив на економічний розвиток України 121 KB
  Глобальні проблеми — це всезагальні проблеми, що відзначаються загальнопланетарним за своїми масштабами і значенням характером, повязані з життєвими інтересами народів усіх країн, становлять загрозу життю для всього людства і можуть бути вирішенні спільними діями всіх країн світу.
80379. ПРЕДМЕТ І МЕТОД ПОЛІТИЧНОЇ ЕКОНОМІЇ 136 KB
  Метою сьогоднішнього заняття є дослідити основні етапи розвитку та визначити предмет обєкт функції методи політекономії зясувати суть економічних категорій та законів а також визначити місце політичної економії в системі економічних наук. Політична економія як теоретикометодологічна база інших економічних наук. Oikonomi буквально мистецтво ведення домашнього господарства нині застосовують у чотирьох значеннях: народне господарство певної країни групи країн або всього світу; сфера господарської діяльності людини у якій...
80380. Виробництво матеріальних благ і послуг. Продукт і характер праці 138 KB
  Галузі виробництва. Основні фактори суспільного виробництва та їхній взаємозвязок. Соціальна і економічна ефективність виробництва. Метою сьогоднішнього заняття є дослідити процес суспільного виробництва фактори які впливають на процес виробництва; межу виробничих можливостей; продуктивні сили суспільства.
80381. ЕКОНОМІЧНІ ПОТРЕБИ ТА ЕКОНОМІЧНІ ІНТЕРЕСИ 157 KB
  Метою заняття є розкриття суті економічних потреб їх безмежності розгляд закону зростання потреб охарактеризувати корисність блага і суть економічних інтересів. План Економічні потреби суспільства їх сутність і класифікація. Безмежність потреб.
80382. Соціально-економічний устрій суспільства. Економічна система та закони її розвитку 165.5 KB
  Економічний зміст власності типи види форми. Економічний зміст та юридична форма власності. Типи види і форми власності. Наслідки процесів роздержавлення і приватизації власності в Україні.