Для чего электромагнитные волны подаются в антенну физика 9 класс
Вопросы.
1. Для чего электромагнитные волны подаются в антенну?
Для передачи информации на расстояние.
2. Почему в радиовещании используются электромагнитные волны высокой частоты?
Электромагнитные волны высокой частоты (>0,1 МГц) позволяют создать волну достаточной мощности, чтобы её можно было зафиксировать на достаточно большом расстоянии.
3. Какую систему представляет собой колебательный контур и из каких устройств он состоит?
4. Расскажите о цели, ходе и наблюдаемом результате опыта, изображенного на рисунке 152?
Опыт на рис. 152 ставился с целью получения свободных электромагнитных колебаний.
Сначала соединяют переключателем конденсатор с источником тока, заряжая его. Далее замыкают цепь колебательного контура. Стрелка гальванометра, соединенная со вторичной обмоткой катушки, совершает несколько затухающих колебаний.
5. Какие преобразования энергии происходят в результате электромагнитных колебаний?
Происходит преобразование энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и обратно.
6. Почему ток в катушке не прекращается в тот момент, когда конденсатор разряжен?
Изменяющееся магнитное поле в катушке создает ток обратной самоиндукции.
Ток самоиндукции заряжает конденсатор. Зарядившейся конденсатор запасает энергию в виде электрического поля и когда самоиндукция ослабеет, ток потечет обратно через катушку.
7. Каким образом гальванометр, не входящий в колебательный контур, мог регистрировать происходящие в этом контуре колебания?
8. От чего зависит собственный период колебательного контура? Как его можно изменить?
Упражнения.
1. Колебательный контур состоит из конденсатора переменной емкости и катушки. Как получить в этом контуре электромагнитные колебания, периоды которых отличались бы в 2 раза?
Для чего электромагнитные волны подаются в антенну физика 9 класс
1. Для чего электромагнитные волны подаются в антенну?
Радиовещание осуществляется посредством электромагнитных волн, излучаемых антенной радиопередающего устройства.
Источником электромагнитных волн являются ускоренно движущиеся заряженные частицы.
Для того чтобы антенна излучала электромагнитные волны, в ней нужно возбуждать колебания свободных электронов, т.е. электромагнитные колебания.
2. Почему в радиовещании используются электромагнитные волны высокой частоты?
Для создания мощной электромагнитной волны необходимо, чтобы частота волны была не меньше 0,1 МГц.
Колебания таких частот невозможно получить от генератора переменного электрического тока.
Поэтому они подаются на антенну от генератора высокочастотных электромагнитных колебаний, имеющегося в каждом радиопередающем устройстве.
3. Какую систему представляет собой колебательный контур и из каких устройств он состоит?
4. Расскажите о цели, ходе и наблюдаемом результате опыта?
Опыт проводился с целью получения свободных электромагнитных колебаний и их изучения.
Cтавим переключатель в положение 1.
Конденсатор заряжается от источника.
Переводим переключатель в положение 2, соединяя конденсатор с катушкой.
Конденсатор С разряжается через катушку L1.
Стрелка гальванометра совершает несколько затухающих колебаний, отклоняясь от нулевого деления то в одну, то в другую сторону, и останавливается на нуле.
5. Какие процессы наблюдаются в колебательном контуре при возникновении электромагнитных колебаний?
а) При зарядке от источника тока конденсатор получает максимальный заряд qm.
Пусть верхняя обкладка зарядилась положительно, а нижняя — отрицательно.
Между обкладками конденсатора возникло напряжение Um.
Электрическое поле конденсатора получило энергию Еэm.
в) Поскольку конденсатор разряжен, сила тока в контуре начинает уменьшаться.
Но теперь ток самоиндукции направлен в ту же сторону, что и ток разряжавшегося конденсатора, и препятствует его уменьшению.
Благодаря току самоиндукции к моменту времени Т/2 от начала разрядки, конденсатор перезарядится.
Его заряд вновь будет равен qm, но теперь верхняя обкладка будет заряжена отрицательно, а нижняя — положительно.
г) Через промежуток времени, равный 3T/4, конденсатор вновь будет разряжен.
д) Через время T будет заряжен так же, как в момент начала разрядки.
За промежуток времени, равный T, произошло одно полное колебание.
Т — период колебаний.
При периодическом изменении в катушке L1 силы тока и его направления соответственно меняется и создаваемый этим током магнитный поток, пронизывающий катушку L2.
При этом в ней возникает переменный индукционный ток, регистрируемый гальванометром.
Исходя из того что стрелка гальванометра совершила несколько затухающих колебаний и остановилась на нуле, можно сделать вывод, что электромагнитные колебания тоже были затухающими.
Энергия, полученная контуром от источника тока, постепенно расходовалась на нагревание проводящих частей контура.
Когда запас энергии иссяк, колебания прекратились.
Колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии, называются свободными.
Период свободных колебаний равен периоду колебательного контура.
6. Какие преобразования энергии происходят в результате электромагнитных колебаний?
В результате электромагнитных колебаний в колебательном контуре происходит переход энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля тока катушки и обратно.
7. Почему ток в катушке не прекращается в тот момент, когда конденсатор разряжен?
Когда конденсатор разряжается, сила тока в контуре начинает уменьшаться.
В катушке возникает ток самоиндукции, который направлен в ту же сторону, что и ток разряжающегося конденсатора.
Этот ток самоиндукции препятствует уменьшению тока в контуре.
8. Каким образом гальванометр, не входящий в колебательный контур, мог регистрировать происходящие в этом контуре колебания?
Когда в катушке L1 меняется сила тока и его направление, то меняется и создаваемый этим током магнитный поток, пронизывающий катушку L2.
При этом в катушке L2 возникает переменный индукционный ток, регистрируемый гальванометром.
9. От чего зависит собственный период колебательного контура? Как его можно изменить?
Колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии, называются свободными.
Период свободных колебаний равен собственному периоду колебательной системы, т.е. колебательного контура.
Период колебательного контура определяется параметрами составляющих его элементов: индуктивностью катушки и ёмкостью конденсатора.
Изменяя эти параметры, можно изменить собственный период колебательного контура.
Формула для определения периода свободных электромагнитных колебаний была получена английским физиком Уильямом Томсоном в 1853 г.
Она называется формулой Томсона:
Подаваемые в антенну высокочастотные колебания необходимы для создания электромагнитных волн.
Но для того чтобы волна излучалась в течение длительного времени, нужны незатухающие колебания.
Для создания в контуре незатухающих колебаний необходимо восполнять потери энергии, периодически подключая конденсатор к источнику тока.
В генераторе это осуществляется автоматически.
Вопрос 1 § 45 Физика 9 класс Перышкин про антенну.
Помогите с ответом.
Для чего электромагнитные волны подаются в антенну?
Для передачи информации на расстояние.
Привет. Выручайте с ответом по физике…
Поплавок со свинцовым грузилом внизу опускают
сначала в воду, потом в масло. В обоих ( Подробнее. )
Привет всем! Нужен ваш совет, как отвечать…
Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости. ( Подробнее. )
Среди предложений 21-29:
(21) И Митрофанов услышал в этом смехе и прощение себе, и даже какое-то ( Подробнее. )
§ 45. Колебательный контур. Получение электромагнитных колебаний
Радиовещание (т. е. передача звуковой информации на большие расстояния) осуществляется посредством электромагнитных волн, излучаемых антенной радиопередающего устройства. Напомним, что источником электромагнитных волн являются ускоренно движущиеся заряженные частицы. Значит, для того чтобы антенна излучала электромагнитные волны, в ней нужно возбуждать колебания свободных электронов. Такие колебания называются электромагнитными (поскольку они порождают электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве в виде электромагнитных волн).
Одной из основных частей генератора является колебательный контур — колебательная система, в которой могут существовать свободные электромагнитные колебания. Колебательный контур состоит из конденсатора (или батареи конденсаторов) и проволочной катушки.
Получить свободные электромагнитные колебания и удостовериться в их существовании можно с помощью установки, изображённой на рисунке 137.
Рис. 137. Установка для получения свободных электромагнитных колебаний
Катушка 4 с сердечником 5 (рис. 137, а) состоит из двух обмоток: первичной 41, (из 3600 витков) и вторичной 42 (расположенной поверх первичной в средней её части и имеющей 40 витков).
Первичная обмотка катушки и батарея конденсаторов 2, соединённые друг с другом через переключатель 3, составляют колебательный контур. Вторичная обмотка замкнута на гальванометр 6, который будет регистрировать возникновение колебаний в контуре.
Поставим переключатель в положение 31 (рис. 137, б), соединив батарею конденсаторов с источником постоянного тока 1. Батарея зарядится от источника. Перекинем переключатель в положение 32, соединив батарею с катушкой. При этом стрелка гальванометра совершит несколько затухающих колебаний, отклоняясь от нулевого деления то в одну, то в другую сторону, и остановится на нуле.
Чтобы объяснить наблюдаемое явление, обратимся к рисунку 138. Пусть при зарядке от источника тока (переключатель в положении З1) конденсатор получил некоторый максимальный заряд qm. Допустим, при этом верхняя его обкладка зарядилась положительно, а нижняя — отрицательно (рис. 138, а). Между обкладками возникло напряжение Um и электрическое поле, обладающее энергией Еэл m.
Рис. 138. Объяснение возникновения и существования электромагнитных колебаний в колебательном контуре
При замыкании на катушку (переключатель в положении 32) в момент, который примем за начало отсчёта времени, конденсатор начинает разряжаться, и в контуре появляется электрический ток. Сила тока увеличивается постепенно, так как возникший в катушке ток самоиндукции направлен против тока, созданного разряжающимся конденсатором.
Через некоторый промежуток времени t1 от начала разрядки конденсатор полностью разрядится — его заряд, напряжение между обкладками и энергия электрического поля будут равны нулю (рис. 138, б). Но, согласно закону сохранения энергии, энергия электрического поля не исчезла — она перешла в энергию магнитного поля тока катушки, которая в этот момент достигает максимального значения Емаг m. Наибольшему значению энергии соответствует и наибольшая сила тока Im.
Поскольку конденсатор разряжен, сила тока в контуре начинает уменьшаться. Но теперь ток самоиндукции направлен в ту же сторону, что и ток разряжавшегося конденсатора, и препятствует его уменьшению. Благодаря току самоиндукции к моменту времени 2t1 от начала разрядки конденсатор перезарядится: его заряд вновь будет равен qm, но теперь верхняя обкладка будет заряжена отрицательно, а нижняя — положительно (рис. 138, в).
Понятно, что через промежуток времени, равный 3t1, конденсатор вновь будет разряжен (рис. 138, г), а через 4tl будет заряжен так же, как в момент начала разрядки (рис. 138, д).
За промежуток времени, равный 4t1, произошло одно полное колебание. Значит, Т = 4t1, где Т — период колебаний (a t1, 2t1, 3t1 — соответственно четверть, половина и три четверти периода).
При периодическом изменении в катушке 41 силы тока и его направления соответственно меняется и создаваемый этим током магнитный поток, пронизывающий катушку 42. При этом в ней возникает переменный индукционный ток, регистрируемый гальванометром. Исходя из того что стрелка гальванометра совершила несколько затухающих колебаний и остановилась на нуле, можно сделать вывод, что электромагнитные колебания тоже были затухающими. Энергия, полученная контуром от источника тока, постепенно расходовалась на нагревание проводящих частей контура. Когда запас энергии иссяк, колебания прекратились.
Напомним, что колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии, называются свободными. Период свободных колебаний равен собственному периоду колебательной системы, в данном случае периоду колебательного контура. Формула для определения периода свободных электромагнитных колебаний была получена английским физиком Уильямом Томсоном в 1853 г. Она называется формулой Томсона и выглядит так:
Из данной формулы следует, что период колебательного контура определяется параметрами составляющих его элементов: индуктивностью катушки и ёмкостью конденсатора. Например, при уменьшении ёмкости или индуктивности период колебаний должен уменьшиться, а их частота — увеличиться. Проверим это на опыте. Уменьшим ёмкость батареи, отключив от неё несколько конденсаторов. Мы увидим, что колебания стрелки гальванометра участились.
В начале параграфа отмечалось, что подаваемые в антенну высокочастотные колебания необходимы для создания электромагнитных волн. Но для того чтобы волна излучалась в течение длительного времени, нужны незатухающие колебания. Для создания в контуре незатухающих колебаний необходимо восполнять потери энергии, периодически подключая конденсатор к источнику тока. В генераторе это осуществляется автоматически.
Вопросы
Упражнение 42
Колебательный контур состоит из конденсатора переменной ёмкости и катушки. Как получить в этом контуре электромагнитные колебания, периоды которых отличались бы в 2 раза?
Для чего электромагнитные волны подаются в антенну физика 9 класс
1. Что называется радиосвязью?
Передачу и прием информации с помощью электромагнитных волн называют радиосвязью.
2. Где используются линии радиосвязи?
Линии радиосвязи используются для осуществления радиотелефонной связи, передачи телеграмм, факсов, радиовещательных и телевизионных программ.
3. Каковы принципы осуществления радиотелефонной связи?
При радиотелефонной связи используют радиопередающие и радиоприемные устройства.
В радиопередатчике происходит преобразование звукового сигнала а электромагнитные волны.
С антенны радиопередатчика электромагнитные волны распространяются в окружающем пространстве, попадая на радиоприемную антенну.
В радиоприемнике происходит обратное преобразование электромагнитной волны в звуковой сигнал.
4. Как преобразуется сигнал в радиопередающем устройстве?
Радиопередатчик состоит из генератора высокочастотных колебаний, микрофона, модулирующего устройства и передающей антенны.
Поступающие в микрофон звуковые колебания преобразуются в низкочастотные электрические колебания той же формы.
С микрофона низкочастотные электрические колебания поступают в моделирующее устройство.
Туда же с генератора высокой частоты подаются высокочастотные колебания постоянной амплитуды.
В моделирующем устройстве амплитуду высокочастотных колебаний изменяют (модулируют) с помощью электрических колебаний звуковой частоты.
Модулированный высокочастотный сигнал поступает на передающую антенну и создает там переменный ток высокой частоты, который порождает в пространстве вокруг антенны электромагнитное поле.
Электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн и достигает антенны радиоприемного устройства.
5. Как преобразуется сигнал в радиоприемном устройстве?
6. Частота каких колебаний называется несущей?
Несущей частотой называется частота высокочастотных колебаний постоянной амплитуды, генерируемых генератором высокой частоты в радиопередатчике.
7. В чем заключается процесс амплитудной модуляции электрических колебаний?
Процесс изменения амплитуды высокочастотных колебаний с частотой, равной частоте звукового сигнала, называется амплитудной модуляцией.
8. Почему в радиосвязи не используются электромагнитные волны звуковых частот?
Электромагнитные волны звуковых (низких) частот (от 16 Гц до 20 ООО Гц) имеют малую мощность и после излучения их антенной быстро затухают.
Этим и вызвана необходимость использования модулированных радиоволн, которые благодаря высокой несущей частоте распространяются на большие расстояния.
9. В чем заключается процесс детектирования колебаний?
Для преобразования высокочастотных модулированных колебаний в звуковые колебания производят детектирование.
Сначала с помощью детектора из высокочастотных модулированных колебаний получают высокочастотный пульсирующий ток.
Затем в динамике этот ток сглаживается и преобразуется в колебания звуковых частот.