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

64 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

80873. Организация территориального общественного самоуправления в муниципальном образовании 45.57 KB
  В соответствии с 131ФЗ Об общих принципах организации местного самоуправления в РФ: ТОС самоорганизация граждан по месту их жительства на части территории муниципального образования территориях поселений не являющихся муниципальными образованиями микрорайонов кварталов улиц дворов и других территориях для самостоятельного и под свою ответственность осуществления собственных инициатив в вопросах местного значения непосредственно населением или через создаваемые им органы территориального общественного самоуправления. Границы...
80874. Структура органов местного самоуправления: состав, полномочия 48.43 KB
  В субъектах РФ в городах федерального значения Москве и Санкт-Петербурге в соответствии с уставами и законами соответствующих субъектов РФ могут не создаваться выборные городские органы местного самоуправления; 2 другие органы образуемые в соответствии с уставами муниципальных образований структура органов местного самоуправления определяется населением самостоятельно. Образование органов местного...
80875. Организация аттестации муниципальных служащих 42.43 KB
  Порядок проведения аттестации Порядок проведения аттестации муниципальных служащих определяется путем принятия положения о проведении аттестации муниципальных служащих каждым муниципальным образованием в соответствии с Типовым положением о проведении аттестации муниципальных служащих. Для проведения аттестации на каждого муниципального служащего готовятся аттестационный лист муниципального служащего и отзыв об исполнении подлежащим аттестации муниципальным служащим должностных обязанностей за аттестационный период. Отзыв представляется не...
80876. Муниципальное образование как объект управления 43.36 KB
  Федеральный закон №131 Об общих принципах организации МСУ в РФ: МО – это городское или сельское поселение муниципальный район городской округ либо внутригородская территория города федерального значения. Сельское поселение один или несколько объединенных общей территорией сельских населенных пунктов поселков сел станиц деревень хуторов кишлаков аулов и других сельских населенных пунктов в которых МСУ осуществляется населением непосредственно и или через выборные и иные органы МСУ; Городское поселение город или поселок в...
80878. Муниципальное управление общественной безопасностью 45.48 KB
  В систему общественной безопасности на территории муниципального образования входят направления деятельности: 123 Каждое из них обеспечивает предоставление населению определенной общественной услуги по месту проживания и передвижения. Основным субъектом обеспечения общественной безопасности на муниципальных территориях является государство осуществляющее свои функции в данной области через органы законодательной исполнительной и судебной власти. На поселения возложены участие в предупреждении и ликвидации чрезвычайных ситуаций в его...
80879. Муниципальное управление жилищно-коммунальным комплексом 45.34 KB
  В состав ЖКК входят три основных блока:=жилищное хозяйство т. Государственная политика реформирования ЖКК. Основные направления реформирования ЖКК: Финансовое оздоровление предприятий ЖКК Передача распоряжения бюджетными средствами на дотирование отрасли от предприятий к жителям осуществляется в комплексе с мерами социальной защиты малоимущих граждан. Вместо дотирования предприятий ЖКК вводятся адресные жилищные субсидии зачисляемые на персонифицированные счета граждан.
80880. Основы государственной и муниципальной социальной политики 46.75 KB
  Одной из главных задач органов местного самоуправления является формирование и реализация муниципальной социальной политики. Муниципальная социальная политика это система целей задач и механизмов их реализации направленных на обеспечение населения социальными услугами на содержание и развитие социальной сферы муниципального образования.соцполитику реализуются как собственные полномочия МС так и переданные на муниципальный уровень государственные полномочия в социальной сфере.
80881. Муниципальное регулирование занятости и трудовых отношений 45.99 KB
  Проблема муниципального регулирования занятости населения. Сложность муниципального регулирования вопросов занятости состоит в том что основное правовое регулирование этих вопросов относится к сфере федерального и регионального законодательства и реализуется через территориальные структуры федеральной службы занятости. Государственная политика и разграничение полномочий в сфере занятости.