Презентация на тему "Опыты Герца. Создание первых радиоаппаратов. Работы Попова и Маркони"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Опыты Герца. Создание первых радиоаппаратов. Работы Попова и Маркони

• 
  Слайд 2
  

  Радио— разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

• 
  Слайд 3

  Принцип работы

  Передача происходит следующим образом: на передающей стороне (в радиопередатчике) формируются высокочастотные колебания (несущий сигнал) определенной частоты. На него накладывается сигнал, который нужно передать (звуки, изображения и т. д.) — происходит модуляция несущей полезным сигналом. Сформированный таким образом высокочастотный сигнал излучается антенной в пространство в виде радиоволн. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в приемной антенне, он поступает в радиоприёмник. Здесь система фильтров выделяет из множества наведенных в антенне токов от разных передатчиков сигнал с нужной несущей частотой, а детектор выделяет из него модулирующий полезный сигнал. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком вследствие влияния разнообразных помех.

• 
  Слайд 4

  Опыты Герца

  Максвелл утверждал, что электромагнитные волны обладают свойствами отражения, преломления, дифракции и т.д. Но любая теория становится доказанной лишь после ее подтверждения на практике. Но в то время ни сам Максвелл, ни кто-либо другой еще не умели экспериментально получать электромагнитные волны. Это произошло только после 1888 года, когда Генрих Герц экспериментально открыл электромагнитные волны и опубликовал результаты своих работ.

• 
  Слайд 5

  Вибратор Герца. Открытый колебательный контур.

  В результате экспериментов Герц создал источник электромагнитных волн, названный им "вибратором". Вибратор состоял из двух проводящих сфер (в ряде опытов цилиндров) диаметром 10-30 см, укрепленных на концах проволочного разрезанного посредине стержня. Концы половин стержня в месте разреза оканчивались небольшими полированными шариками, образуя искровой промежуток в несколько миллиметров. Сферы подсоединялись ко вторичной обмотке катушки Румкорфа, являвшейся источником высокого напряжения.

• 
  Слайд 6
  

  Вибратор Герца — простейшая система для получения электромагнитных колебаний.

• 
  Слайд 7

  Идея вибратора Герца. Открытый колебательный контур.

  Из теории Максвелла известно: 1. излучать электромагнитную волну может только ускоренно движущийся заряд, 2. что энергия электромагнитной волны пропорциональна четвертой степени ее частоты. Понятно, что ускоренные заряды движутся в колебательном контуре, поэтому проще всего их использовать для излучения электромагнитных волн. Но надо сделать так чтобы частота колебаний зарядов стала как можно выше. Из формулы Томсона для циклической частоты колебаний в контуре   следует, что для повышения частоты надо уменьшать емкость и индуктивность контура.

• 
  Слайд 8
  

  Чтобы уменьшить емкость C надо увеличивать расстояние между пластинами (раздвигать их, делать контур открытым) и уменьшать площадь пластин. Самая маленькая емкость, которая может получиться, - просто провод Чтобы уменьшить индуктивность L надо уменьшать число витков. В результате этих преобразований получим просто кусок провода или открытый колебательный контур ОКК.

• 
  Слайд 9

  Схема опытов Герца:

  Чтобы возбудить колебания в ОКК, Генрих Герц использовал такую схему: к-ключ, ин-индуктор, в-вибратор, и-индикатор поля

• 
  Слайд 10
  

  В качестве детектора, или приемника, Герц использовал кольцо (иногда прямоугольник) с разрывом - искровым промежутком, который можно было регулировать. Диаметр кольца с величины более метра в первых опытах к их концу уменьшился до 7 см.

• 
  Слайд 11

  Результаты опытов Герца

  После огромной серии трудоемких и чрезвычайно остроумно поставленных опытов с использованием простейших, так сказать, подручных средств экспериментатор достиг цели. Удалось измерить длины волн и рассчитать скорость их распространения. Были доказаны: наличие отражения, преломления, дифракции, интерференции и поляризации волн. Была измерена скорость электромагнитной волны После своего доклада 13 декабря 1888 года в Берлинском университете и публикаций 1877 - 78 гг. Герц стал одним из самых популярных ученых, а электромагнитные волны стали повсеместно именоваться "лучами Герца".

• 
  Слайд 12

  Работы Попова

  В России изобретателем радиотелеграфии традиционно считают А. С. Попова. В первых опытах по радиосвязи, проведённых в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, приёмник обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м. 7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге. А. С. Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником. День 7 мая стал днем рождения радио.

• 
  Слайд 13
  

  Далее радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899 г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, а в 1901 г. дальность радиосвязи была уже 150 км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс. Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899 г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона. В начале 1900 г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финляндском заливе. При участии А. С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России.

• 
  Слайд 14

  Приемник Попова

• 
  Слайд 15

  Работы Маркони

  2 июля 1897 получил патент и уже 20 июля создал и организовал крупное акционерное общество («Маркони К°»). Для работы в своей фирме Маркони пригласил многих видных учёных и инженеров. Летом того же года осуществил передачу радиосигналов на 14 км через Бристольский залив, в октябре — на расстояние 21 км. В ноябре того же года построил первую стационарную радиостанцию на острове Уайт, обеспечившую связь острова с материком на расстоянии 23 км. В мае 1898 года впервые применил систему настройки (на принципах, открытых в предыдущем году Оливером Лоджем); запатентовал её в 1900. В том же году открыл в Челмсфорде первый «завод беспроволочного телеграфа».

• 
  Слайд 16
  

  Огромное влияние на дальнейшее развитие радиотехники оказала совершенно ошибочная точка зрения Маркони, что электромагнитные волны могут без больших потерь проходить через грунт и воду. Это позволило ему убеждать как себя, так и других, что возможна передача радиоволн на огромные расстояния (противная точка зрения утверждала, что прохождение радиоволн возможно только в условиях прямой видимости, и радиопередача на далёкие расстояния будет невозможной ввиду кривизны Земли). В действительности потери при прохождении радиоволн через грунт и воду огромны, но коротковолновые радиоволны могут отражаться от ионосферы и огибать весь земной шар. Именно эта вера позволила Маркони в декабре 1901 года организовать первую радиосвязь через Атлантический океан (передал букву S азбуки Морзе), о чём сообщил сам лично, но это сообщение не подтверждается источниками. В конце следующего года была налажена регулярная трансатлантическая радиосвязь. В 1905 — запатентовал направленную связь. В 1932 — установил первую радиотелефонную микроволновую связь. В 1934 году он продемонстрировал возможность применения микроволновой телеграфии для нужд навигации в открытом море.

• 
  Слайд 17

  Диапазоны радиоволн:

  1) Длинные волны (ДВ) — километровые волны 2) Средние волны (СВ) — гектометровые волны 3) Короткие волны (КВ) — декаметровые волны 4) Ультракороткие волны (УКВ) — высокочастотные волны, длина волны которых меньше 10 м.

• 
  Слайд 18

  Длинные волны

  Длинные волны (также километровые волны) — диапазон радиоволн с частотой от 30 кГц (длина волны 10 км) до 300 кГц (длина волны 1 км).

• 
  Слайд 19

  Средние волны

  Средние волны (также гектометровые волны) — диапазон радиоволн с частотой от 300 кГц (длина волны 1000 м) до 3 МГц (длина волны 100 м).

• 
  Слайд 20

  Короткие волны

  Короткие волны (также декаметровые волны) - диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м).

• 
  Слайд 21

  Ультракороткие волны

  Ультракороткие волны находятся в пределах от 30 МГц(длина волны 10 м) до 3000 МГц (длина волны 0,1 м).

• 
  Слайд 22

  Распространение радиоволн

  Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии). Распространение радиоволн от источника к приёмнику может происходить несколькими путями одновременно. Такое распространение называется многолучёвостью. Вследствие многолучёвости и изменений параметров среды, возникают замирания— изменение уровня принимаемого сигнала во времени. При многолучёвости изменение уровня сигнала происходит вследствие интерференции, то есть в точке приёма электромагнитное поле представляет собой сумму смещённых во времени радиоволн диапазона.