Принцип работы радио Попова кратко

Модуляция — медленный процесс.
Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.

«Физика — 11 класс»

Изобретение радио А. С. Поповым

Впервые радиосвязь была установлена в России А. С. Поповым, создавшим аппаратуру, принимающую и передающую сигналы.

Опыты Герца, описание которых появилось в 1888 г., побудили искать пути усовершенствования излучателя и приемника электромагнитных волн.

В России одним из первых изучением электромагнитных волн занялся преподаватель офицерских курсов в Кронштадте А. С. Попов.

Сила тока в катушке электромагнитного реле возрастает, и оно включает звонок.
Молоточек звонка, ударяя по когереру, встряхивает его и возвращает в исходное состояние.
С последним встряхиванием когерера аппарат готов к приему новой волны.

Чтобы повысить чувствительность аппарата, А. С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав тем самым первую в мире приемную антенну для беспроволочной связи.
Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Основные принципы действия современных радиоприеников те же, что и в приборе Попова.
Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания.
Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема.
Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи.
Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

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.

А. С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную и передающую аппаратуру.
Он ставил своей непосредственной задачей создать прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони.
Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.

Принципы радиосвязи

Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны.
Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний.
Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов («точки» и «тире») электромагнитных волн, стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь — передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн.

Радиотелефонная связь

При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы.
Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояние речь и музыку с помощью электромагнитных волн.

Однако в действительности такой способ передачи неосуществим.
Дело в том, что частота звуковых колебаний мала, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты имеют малую интенсивность.

Модуляция

Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной.
Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе.

Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты.
Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний.
Этот способ называют амплитудной модуляцией.

На рисунке приведены три графика:
а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой;
б) график колебаний звуковой частоты, т. е. модулирующих колебаний;
в) график модулированных по амплитуде колебаний.

Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать лишь, работает станция или молчит.
Без модуляции нет ни телефонной, ни телевизионной передачи.

Модуляция — медленный процесс.
Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.

Детектирование

Основные принципы радиосвязи представлены в виде блок-схемы:

В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания.
Такой процесс преобразования сигнала называют детектированием.

Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика.
После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Электромагнитные волны. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Эти сигналы лишь управляют источниками энергии, которые питают другие цепи.

Изобретение радио

Для повышения чувствительности Попов один из выводов когерера заземлил, а второй присоедини к высоко поднятому куску проволоки. Это было первой в мире антенной для беспроводной связи.

Хотя приемники, которые мы видим сейчас совсем не похожи на этот, они устроены на основе тех же принципов, что и приемник Попова. Все приемники так же имеют антенну, в которой волна вызывает слабые электромагнитные колебания.

Энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Эти сигналы лишь управляют источниками энергии, которые питают другие цепи.

7 мая 1895 г. является днем рождения радио. На заседании Русского физико-химического общества Попов продемонстрировал действие своего прибора. Это был первый в мире радиоприемник. Но Александр Степанович на этом не остановился, и продолжал совершенствовать свой прибор, а так же передатчик.

Сначала дальность радиосвязи составляла всего лишь 250 м. Уже в 1899 году дальность составляла больше 20 км. А в 1901 году дальность радиосвязи составляла уже 150 км.

Радиоприемник «Звезда-54», представленный на выставке «Советский дизайн 1950-1980-х» в ЦВЗ «Манеж». Фото: ТАСС/ Александра Мудрац

Главными претендентами на звание изобретателя радиоприемника являются Попов, Маркони и Тесла. Все трое ученых никак не были связаны друг с другом и, проживая в разных странах, одновременно работали над одним и тем же изобретением.

Однако Попов не стремился рассказать всему миру о своих исследованиях, не спешил публиковать статьи о своем изобретении, интересуясь в основном практической частью. Поэтому, продемонстрировав работу радио-приемника в 1895 году, документально свое изобретение он никак не оформил.

Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Устройство и принцип работы радиоприёмника

Выполнила: ученица 11 «б» класса

Проверил: учитель физики

Гаврилькова И. Ю.

Новый Оскол 2003 г.

Первый радиоприёмник Попова.

Совершенствование радио Поповым.

Первый радиоприёмник Попова.

После того, как было открыто электричество, по проводам научились передавать электрические сигналы, переносившие телеграммы и живую речь. Но ведь телефонные и телеграфные провода не протянешь за судном или самолётом, за поездом или автомобилем.

И тут людям помогло радио (в переводе с латинского radio означает «излучать», оно имеет общий корень и с другими латинскими словами radius – «луч»). Для передачи сообщения без проводов нужны лишь радиопередатчик и радиоприёмник, которые связаны между собой электромагнитными волнами – радиоволнами, излучаемыми передатчиком и принимаемые приёмником.

История радио начинается с первого в мире радиоприёмника, созданного в 1895 г. русским учёным А. С. Поповым. Попов сконструировал прибор, которые, по его словам, «заменил недостающие человеку электромагнитные чувства» и реагировал на электромагнитные волны. Сначала приёмник мог «чувствовать» только атмосферные электрические разряды – молнии. А затем научился принимать и записывать на ленту телеграммы, переданные по радио. Своим изобретением Попов подвёл итог работы большого числа учёных ряда стран мира.

Важный вклад в развитие радиотехники внесли разные учёные: Х. Эрнест, М. Фарадей, Дж. Максвелл и другие. Наиболее длинные электромагнитные волны впервые сумел получить и исследовать немецкий физик

Г. Герц в 1888г. А. С. Попов, опираясь на результаты Герца, создал, как уже говорилось, прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний – радиоприёмник.

25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании физико-химического общества Попов сделал доклад «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», в котором изложил основные идеи о своём чувствительном приборе для обнаружения и регистрации электромагнитных колебаний. Этот прибор назвали грозоотметчиком. Прибор содержит все основные части радиоприёмника искровой радиотелеграфии, включая антенну и заземление.

Грозоотметчик А. С. Попова.

Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)

Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Схема радиоприёмника А. С. Попова, сделанная им самим: N – контакт звонка; А, В – вызовы когерера; С – контакт реле; Р Q – выводы батареи, М – контакт антенны.

Когда в 1887 г. своими экспериментами немецкий физик Г.Р. Герц (1857 — 1894) доказал справедливость гипотезы Дж.К. Максвелла (1831 — 1879) о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света (называемых теперь радиоволнами), многие изобретатели в разных странах занялись вопросом использования этих волн для беспроволочной передачи сигналов. Немалый вклад внесли в это французский физик Э. Бранли (1844 — 1940), а также английский ученый О. Дж. Лодж (1851 — 1940).

Его не удовлетворял метод Герца, в котором индикатором колебаний была маленькая искра, рассматриваемая в лупу, он искал новый, практичный и чувствительный детектор колебаний. Так им был сконструирован специальный механический радиометр, воздушный термометр, но все эти индикаторы мало удовлетворяли Попова. Несомненно, что в это время он думал о практическом приложении воли Герца, Поэтому он с особой остротой воспринимал всё новое в области детектирования электрических колебаний.

В 1894г. Бранли описал более подробно это явление в статье «О проводимости несплошных проводящих веществ». Однако ни в первом, ни во втором сообщении не подчёркивается и даже не указывается роль электрических колебательных процессов в изменении проводимости, и вопрос о применении этого явления в качестве индикатора колебаний даже не ставится.

Трубка с опилками подвешена горизонтально между зажимами М и N на лёгкой часовой пружине, которая для большей эластичности согнута со стороны одного зажима зигзагом. Над трубкой расположен звонок так, чтобы при своём действии он мог давать лёгкие удары молоточком посередине трубки, защищённой от разбивания резиновым кольцом. Удобнее всего трубку и звонок укрепить на общей вертикальной дощечке. Реле может быть помещено как угодно.

На расстоянии 250 м в новом здании химической лаборатории университета находилась отправительная станция, питавшаяся катушкой Румкорфа. Около нее дежурил ближайший помощник А. С. Попова — П. Н. Рыбкин.

Среди присутствующих на заседании были представители Морского ведомства и виднейшие русские физики-электрики того времени: О. Д. Хвольсон, И. И. Боргман, А. И. Садовский, В. К. Лебединский, М. А. Шателен, А. Л. Гершун, Г. А. Любославский, Ы. Н. Георгиевский, Н. А. Смирнов, В. В. Скобельцын, Н. А. Булгаков, Н. Г. Егоров и Ф. Ф. Петрушевский. Перед заседанием все собравшиеся ознакомились с устройством радиоприёмной станции, а затем, усевшись на студенческих скамьях, с волнением приготовились к опыту передачи телеграммы без проводов.

Заседание открыл старейший физик Ф. Ф. Петрушевский, предоставив слово А. С. Попову. После 30-40-минутного доклада изобретатель послал кого-то из присутствовавшей молодёжи на отправительную станцию к П. Н. Рыбкину с указанием начать радиопередачу.

Попов находился на службе Морского военного ведомства и имел инструкции не разглашать своего открытия. Поэтому запись об историческом дне согласно его указанию была сделана в протоколах общества в такой форме: «А. С. Попов показывает приборы для лекционного демонстрирования опытов Герца. Описание их помещено уже в ЖРФХО» (ЖРФХО, 1896, т. XXVIII, стр. 124).

Интересные факты

Во время опытов в 1895 Попов обнаружил, что его приёмник реагирует также и на грозовые разряды. Поэтому Александр Степанович построил специальный прибор, записывающий на движущуюся бумажную ленту сигналы, вызванные электромагнитным излучением гроз. Этот прибор, названный впоследствии грозоотметчиком, в 1895-96 использовался им для изучения характера атмосферных помех. Приёмник Попова и грозоотметчик Попова хранятся в Центральном музее связи в Ленинграде.

К этому же времени относятся работы Попова по изучению рентгеновских лучей; им сделаны первые в России рентгеновские снимки предметов и конечностей человека.

Первые шаги к радио

Когда в 1887 г. своими экспериментами немецкий физик Г.Р. Герц (1857 — 1894) доказал справедливость гипотезы Дж.К. Максвелла (1831 — 1879) о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света (называемых теперь радиоволнами), многие изобретатели в разных странах занялись вопросом использования этих волн для беспроволочной передачи сигналов. Немалый вклад внесли в это французский физик Э. Бранли (1844 — 1940), а также английский ученый О. Дж. Лодж (1851 — 1940).

Литературные источники:
Виргинский В.С., Хотенков В.Ф. «Очерки истории науки и техники»
А.И.Берг. М.И.Радовский, «Изобретатель радио А. С. Попов», Госэкергоиздат, 1950, стр. 70
История физики. Кудрявцев П.С. — М:. Учпедгиз. 1956. с.234-235.

Переменное напряжение звуковой частоты, складываясь с постоянным напряжением источника генератора, приводит к изменению со звуковой частотой амплитуды колебаний силы тока высокой частоты в контуре генератора.

Главная > Реферат >Культура и искусство

3. Принципы радиосвязи. Излучение и приём электромагнитных волн………………6

4. Радио Попова и патент Маркони………………………………………………………………………12

7. Список использованных интернет-ресурсов…………………………………………………….21

Целью данной работы является – рассмотрение понятия радио с разных точек зрения, изучение принципа работы радио и обращение к личностям изобретателей.

Работам А.С.Попова предшествовала длинная цепь научных открытий ученых многих стран. Великий английский физик Майкл Фарадей ещё в 1831 году создал учение об электромагнитной индукции, ставшее основой науки об электричестве. Более 30 лет спустя, в 1864 году, его соотечественник Джеймс Максвелл, опираясь на это учение, создал теорию электромагнитных колебаний, которой мы пользуемся и сегодня.

Выводы Максвелла казались сначала просто гипотезой. Однако в 1888 году немецкий физик Генрих Рудольф Герц на опыте доказал существование электромагнитных волн – лучей Герца, как их тогда называли, и построил первые очень простые приборы, излучавшие эти волны (вибратор Герца) и принимавшие их на расстоянии в несколько метров (резонатор Герца).

А.С.Попов узнал о работах своего немецкого коллеги в том же 1888 году и в первой же лекции об опытах герца, которую он прочитал год спустя, сказал, что открытые Герцем лучи могут быть когда-нибудь применены для телеграфирования без проводов. Именно к этому стремился Попов, делая на протяжении следующих семи лет свои опыты. Он использовал в этих опытах достижения других ученых, в частности Э.Бранли.

В книгах, изданных за рубежом, изобретателем радио считают Г.Маркони. Маркони действительно много сделал для развития радиотехники, для широкого применения её, для организации радиосвязи между Европой и Америкой. Некоторые ученые считают, что именно Маркони был первым, кто изобрел радио, а Попову отводят второстепенную роль.

Участники совещания не приняли этой аргументации, тем не менее Н.И.Чистяков и Д.Л.Шарле в 1990 году и позже выступали в СМИ с антипатриотической и по сути с антинаучной позиции, утверждая, что в первых опытах Попова «вообще не было передатчика» [1,2], поэтому он и занимался регистрацией гроз.

В России столетний юбилей радио был отмечен постановление Совета Министров – Правительства Российской Федерации от 11 мая 1993 года за № 434 «О подготовке и проведении 100-летнего юбилея изобретения радио». В постановлении отмечаются «выдающееся значение этого события для современной цивилизации и приоритет России в изобретении радио».

5-7 мая 1995 года в городе Москва под эгидой ЮНЕСКО прошла юбилейная международная конференция. С докладом на ней выступил президент РНТО РЭС им. А.С.Попова академик Ю.В.Гуляев. В своем докладе он убедительно изложил историю изобретения радио, отметив роль предшественников А.С.Попова(М.Фарадея, Дж.Максвелла, Г.Герца, Э.Бранли, О.Лонжа), его последователей, самым знаменитым из которых был Г.Маркони и подчеркнув ключевую роль самого А.С.Попова.

Принципы радиосвязи. Излучение и прием электромагнитных волн

Для осуществления радиосвязи необходимо обеспечить возможность излучения электромагнитных волн.

Рассмотрим процесс амплитудной модуляции, состоящий в изменении амплитуды несущей волны по закону сигнала низкой частоты.

В электрическую цепь транзисторного генератора последовательно с колебательным контуром включают катушку трансформатора. На вторую катушку трансформатора подается переменное напряжение звуковой частоты с выхода микрофона после необходимого усиления.

Переменное напряжение звуковой частоты, складываясь с постоянным напряжением источника генератора, приводит к изменению со звуковой частотой амплитуды колебаний силы тока высокой частоты в контуре генератора.

Амплитуда колебаний тока несущей частоты изменяется амплитудой тока звуковой частоты. В результате получаются модулированные колебания тока несущей частоты, которые излучаются в пространство (рис. 76).

Электромагнитные волны, излученные антенной радиопередатчика, вызывают вынужденные колебания свободных электронов в любом проводнике.

Напряжение между концами проводника, в котором электромагнитная волна возбуждает вынужденные колебания электромагнитного тока, пропорциональны длине проводника. Поэтому для приема электромагнитных волн в простейшем радиоприемнике применяется длинный провод — приемная антенна.

Вынужденные колебания в антенне 1 возбуждаются электромагнитными волнами от всех радиостанций. Для того чтобы слушать только одну радиопередачу, колебания напряжения не направляют непосредственно на вход усилителя, а сигналы подают на колебательный контур 2 с изменяющейся собственной частотой колебаний.

Соответственно различаются амплитудная, частотная и фазовая модуляции колебаний. Частота исходной (немодулированной) волны называется несущей частотой, а частота изменения характеристик волны при модуляции — частотой модуляции.

Опыты Герца, описание которых появилось в 1888 г., заинтересовали физиков всего мира. Мысль об использовании электромагнитных волн возникла сразу же у многих ученых. Герц скептически относился к возможности беспроволочной телефонной связи. По его мнению, сравнительно медленные электрические колебания акустических частот не могут быть переданы на большие расстояния. Длина электромагнитных волн таких колебаний равна сотням километров.

Трубка с опилками подвешена горизонтально между зажимами на лёгкой часовой пружине, которая для большей эластичности согнута со стороны одного зажима зигзагом. Над трубкой расположен звонок так, чтобы при своём действии он мог давать лёгкие удары молоточком посередине трубки, защищённой от разбивания резиновым кольцом. Удобнее всего трубку и звонок укрепить на общей вертикальной дощечке. Реле может быть помещено как угодно.

Радиосвязь — это передача и прием информации посредством электромагнитных волн в широком диапазоне частот — от 3∙10 4 до 3∙10 11 Гц.

При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне преобразуются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы. Казалось бы, достаточно усилить эти колебания, подать в антенну, и передача на расстоянии речи и музыки с помощью электромагнитных волн будет осуществлена. Однако в действительности такой простой способ передачи неосуществим.

Дело здесь вот в чем. Колебания звуковой частоты — это медленные колебания. Энергия же, излучаемая в единицу времени, пропорциональна четвертой степени частоты. Поэтому электромагнитные волны низкой частоты практически не излучаются. Возникает проблемная ситуация. Высокочастотные волны интенсивно излучаются, но не несут с собой необходимой информации. Напротив, электрические колебания звуковой частоты такую информацию несут, но электромагнитные волны таких частот не излучаются.

Из этого положения был найден весьма остроумный выход. Он состоит в том, что для передачи используются высокочастотные колебания, вырабатываемые генератором. Колебания же низкой (звуковой) частоты применяют лишь для изменения высокочастотных колебаний или, как говорят, для их модуляции (От латинского слова modulatio – мерность, размерность).

Модуляцией электромагнитной волны называется изменение ее характеристик (амплитуды, частоты или фазы) при помощи колебаний с частотами, значительно меньшими частоты самой электромагнитной волны.

Соответственно различаются амплитудная, частотная и фазовая модуляции колебаний. Частота исходной (немодулированной) волны называется несущей частотой, а частота изменения характеристик волны при модуляции — частотой модуляции.

Амплитудная модуляция
Частотная модуляция
Фазовая модуляция

В радиоприемнике из модулированных колебаний высокой частоты, после их усиления, получают низкочастотные колебания. Такой процесс преобразования называется детектированием (От латинского слова detectio — обнаружение) или демодуляцией .

Полученный в результате детектирования низкочастотный сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления электрические колебания низкой частоты могут быть преобразованы в акустические колебания или использованы для других целей.

Такое со­сто­я­ние же­лез­ных опи­лок об­ла­да­ет боль­шим элек­три­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем, в таком со­сто­я­нии ко­ге­рер элек­три­че­ско­го тока не про­пус­кал, но, сто­и­ло про­ско­чить неболь­шой ис­кор­ке через ко­ге­рер (для этого там на­хо­ди­лись два кон­так­та, ко­то­рые были раз­де­ле­ны), и опил­ки спе­ка­лись и со­про­тив­ле­ние ко­ге­ре­ра умень­ша­лось в сотни раз.

Электромагнитные волны. Опыты Г.Герца

Элек­тро­маг­нит­ные ко­ле­ба­ния, воз­ни­ка­ю­щие в ко­ле­ба­тель­ном кон­ту­ре, по тео­рии Макс­вел­ла могут рас­про­стра­нять­ся в про­стран­стве. В своих ра­бо­тах он по­ка­зал, что эти волны рас­про­стра­ня­ют­ся со ско­ро­стью света в 300 000 км/с. Од­на­ко очень мно­гие уче­ные пы­та­лись опро­верг­нуть ра­бо­ту Макс­вел­ла, одним из них был Ген­рих Герц. Он скеп­ти­че­ски от­но­сил­ся к ра­бо­там Макс­вел­ла и по­пы­тал­ся про­ве­сти экс­пе­ри­мент по опро­вер­же­нию рас­про­стра­не­ния элек­тро­маг­нит­но­го поля.

Рас­про­стра­ня­ю­ще­е­ся в про­стран­стве элек­тро­маг­нит­ное поле на­зы­ва­ет­ся элек­тро­маг­нит­ной вол­ной.

В элек­тро­маг­нит­ном поле маг­нит­ная ин­дук­ция и на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля рас­по­ла­га­ют­ся вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­но, и из тео­рии Макс­вел­ла сле­до­ва­ло, что плос­кость рас­по­ло­же­ния маг­нит­ной ин­дук­ции и на­пря­жен­но­сти на­хо­дит­ся под углом 900 к на­прав­ле­нию рас­про­стра­не­ния элек­тро­маг­нит­ной волны (Рис. 1).

Рис. 1. Плос­ко­сти рас­по­ло­же­ния маг­нит­ной ин­дук­ции и на­пря­жен­но­сти

Эти вы­во­ды и по­пы­тал­ся оспо­рить Ген­рих Герц. В своих опы­тах он по­пы­тал­ся со­здать устрой­ство для изу­че­ния элек­тро­маг­нит­ной волны. Для того чтобы по­лу­чить из­лу­ча­тель элек­тро­маг­нит­ных волн, Ген­рих Герц по­стро­ил так на­зы­ва­е­мый виб­ра­тор Герца, сей­час мы на­зы­ва­ем его пе­ре­да­ю­щей ан­тен­ной (Рис. 2).

Рис. 2. Виб­ра­тор Герца

Рас­смот­рим, как Ген­рих Герц по­лу­чил свой из­лу­ча­тель или пе­ре­да­ю­щую ан­тен­ну.

Рис. 3.За­кры­тый ко­ле­ба­тель­ный кон­тур Герца

Рис. 4. Из­лу­че­ние элек­тро­маг­нит­ной волны

Для при­ня­тия элек­тро­маг­нит­ных волн Герцу при­ш­лось сде­лать ре­зо­на­тор (Рис. 5).

Рис. 5. Ре­зо­на­тор Герца

Это ко­ле­ба­тель­ный кон­тур, ко­то­рый пред­став­лял собой раз­ре­зан­ный за­мкну­тый про­вод­ник, снаб­жен­ный двумя ша­ри­ка­ми, и эти ша­ри­ки рас­по­ла­га­лись от­но­си­тель­но

друг от друга на неболь­шом рас­сто­я­нии. Между двумя ша­ри­ка­ми ре­зо­на­то­ра про­ска­ки­ва­ла искра почти в тот же самый мо­мент, когда про­ска­ки­ва­ла искра в из­лу­ча­тель (Рис. 6).

Ри­су­нок 6. Из­лу­че­ние и прием элек­тро­маг­нит­ной волны

На­ли­цо было из­лу­че­ние элек­тро­маг­нит­ной волны и, со­от­вет­ствен­но, прием этой волны ре­зо­на­то­ром, ко­то­рый ис­поль­зо­вал­ся как при­ем­ник.

Из этого опыта сле­до­ва­ло, что элек­тро­маг­нит­ные волны есть, они рас­про­стра­ня­ют­ся, со­от­вет­ствен­но, пе­ре­но­сят энер­гию, могут со­зда­вать элек­три­че­ский ток в за­мкну­том кон­ту­ре, ко­то­рый на­хо­дит­ся на до­ста­точ­но боль­шом рас­сто­я­нии от из­лу­ча­те­ля элек­тро­маг­нит­ной волны.

Предлагает работу по схеме:
а) Изобретение радио

В работе представлена разработка урока физики: технологическая карта и конспект урока

Просмотр содержимого документа
«Урок по физике «Радио Попова. Принципы радиосвязи»»

Тема урока: Радио Попова. Принципы радиосвязи

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Вид урока: интегрированный

Образовательная:
ознакомить учащихся с практическим применением электромагнитных волн; раскрыть физический принцип радиотелефонной связи;
усвоение понятий: радиосвязь, модуляция, детектирование, интернет-радиоприемник, сервер, станция; формирование умений применять основы радиотехники на практике с помощью инновационных технологий.

Развивающая:

развивать умение анализировать учебный материал, сравнивать, сопоставлять изучаемые факты, применять знания в конкретных ситуациях.

Воспитывающая:
воспитывать коммуникативные умения публично выступать по теме, культуру речи, формировать познавательный интерес к радиотехнике;
формировать интереса к предмету физики и информатики;
воспитывать гордость за нашего соотечественника, первым передавшим радиотелеграфное сообщение.

Методы урока: беседа, рассказ с применением ПК, обсуждения, самостоятельная работа (частично-поисковый метод).

Формы организации познавательной деятельности:

Межпредметные связи: физика, информатика.

Материально-техническое обеспечение урока:

Компьютер преподавателя; модель радиопередатчика и радиоприемника, телефоны, телевизор.

Технологическая карта урока

Тема урока «Радио Попова. Принципы радиосвязи»

Преподаватель – Татарникова Т.Ю.

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Организация начала занятия

Поздороваться, спросить дежурного об отсутствующих, положительный настрой на работу и сотрудничество.

Настраиваются на работу.

Проверка домашнего задания

Фронтальный опрос по предыдущим темам.

Отвечают на вопросы.

Учащиеся определяют границы своего знания и незнания

Актуализация субъективного опыта учащихся

Проверка знаний предыдущего материала по теме «Электромагнитная волна. Свойства электромагнитных волн».

Приводит к выводу, что темой урока будет «Изобретение радио. Принципы радиосвязи»

Тестовое задание; уч-ся вспоминают устройство колебательного контура, получение, передачу и прием электромагнитных волн в опытах Герца.

Самостоятельное формулирование темы и цели урока.

Изучение новых знаний и способов деятельности

Предлагает работу по схеме:
а) Изобретение радио

б) Радиотелефонная связь
в) Модуляция, детектирование

д) Виды радиосвязи

1.Уч-ся называют и записывают

2. Отвечают на вопросы

3. Записывают определение в тетрадях

4. По рисунку определяют модуляцию и детектирование

5. Записывают в тетради

планируют способы достижения намеченной цели

осуществляют учебные действия по намеченному плану

использование групповой работы и индивидуальной развивает коммуникативные способности.

Первичное закрепление понимания изученного

Фронтальный опрос по изученной теме

Отвечают на вопросы преподавателя, выясняют моменты, которые вызывают затруднения

Осуществляют контроль и самоконтроль

Закрепление пройденного материала

Проводит тестовый контроль.

Работа с учебником

Проводит проверку заданий, исправляет и объясняет ошибки.

Отвечают на тесты. Работают с учебником. Исправляют ошибки

Формулируют затруднения и осуществляют самостоятельно коррекцию

Применение изученного материала

Решение задач по новой теме

Учащийся решает задачу на доске, остальные записвают в тетрадях

Осуществляют контроль и самоконтроль

Преподаватель дает дом.задание

Домашнее задание: учебник: Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев,Физика11, §37,38,40. зад.1 с.169

Учащиеся записывают дом задание

Осуществляют индивидуальную самостоятельную работу

Подведение итогов учебного занятия

Благодарит за работу. Подводит итоги. Выставляет оценки

Учащиеся слушаю, выставляют себе оценки

Организация рефлексии и самооценки учениками своих УД на уроке

Отвечают на вопросы, анализируют свою деятельность на уроке, предлагают способы коллективного решения проблем.

Анализ и обобщение полученных ЗУМов, умение использовать их в практической деятельности

Ход урока:
Эпиграф к уроку:

«Счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи». А.С.Попов

Организационный этап (1 мин)

Приветствие учащихся, проверка готовности учащихся к уроку, готовность наглядных пособий, проверка явки учащихся.

Актуализация мыслительной деятельности (5 мин)

Но прежде чем перейти к изучению новой темы, давайте вспомним, о чем мы говорили на прошлых занятиях:

Что представляет электромагнитное поле?

Что такое электромагнитное колебание?

Что такое электромагнитная волна? Каковы основные характеристики волны?

Кто теоретически доказал существование электромагнитных волн?

Кто получил электромагнитные волны на практике?

Как называется система, в которой получают электромагнитные волны?

Как передавал и принимал электромагнитные волны Герц?

Начало развитию электросвязи было положено в 1837 г., когда американским художником и изобретателем С.Морзе был создан телеграфный аппарат. Он создал азбуку, в которой каждая буква алфавита зашифрована сочетанием точек и тире. Телеграф получил образное название «говорящая молния». Телеграфные провода, подвешенные на столбах, начали простираться на многие километры.

В 1876 г. американским инженером А.Г.Беллом был изобретен телефон.

Главная часть-когерер; звонок; источник постоянного тока; приёмная антенна.

Модуляция – процесс преобразования высокочастотных колебаний по низкой (звуковой) частоте.

Детектирование – процесс выделения из амплитудно-модулированных колебаний низкочастотных колебаний.

Принципы радиосвязи

1) Задающий генератор вырабатывает гармонические колебания высокой частоты (несущая частота более 100 тыс. Гц).

2) Микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты.

3) Модулятор изменяется по частоте или амплитуде высокочастотные колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты.

4) Усилители высокой и низкой частоты усиливают по мощности высокочастотные и звуковые (низкочастотные) электрические колебания.

5) Передающая антенна излучает модулированные электромагнитные волны.

6) Приемная антенна принимает электромагнитные волны. Электромагнитная волна, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

8) Детектор выделяет из модулированных высокочастотных колебаний низкочастотные колебания.

10) Динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.

Радиосвязь – передача и приём информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов. Источник – переменный ток частоты от 2·10 4 Гц до 10 9 Гц (λ=0,3 м – 1,5 ·10 4 м).
Виды радиосвязи:

Первичное закрепление (3 мин)

Учитель: ребята давайте повторим, что такое радиотелефонная связь, какие виды радиосвязи бывают, что такое детектирование и модуляция.

Учащиеся: отвечают на вопросы.

Включение нового знания в систему знаний и повторение (7-8 мин.)

Учитель: ребята сегодня мы с вами прошли тему принципы радиосвязи, давайте повторим, что такое радиотелефонная связь, виды радиосвязи

Учащиеся: отвечают на вопросы, обсуждая и дополняя друг друга.

Рефлексия деятельности (2 мин)

Оценивание урока, а также обучающихся преподавателем.

Итог урока (2 мин.)

Выставление оценок, домашнее задание.

Домашнее задание: учебник: Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Физика 11, §37,38,40. зад.1 стр.169

для желающих: сообщения: телевидение; жидкокристаллический и плазменный дисплеи.

3. Доклады учащихся.

Виды радиосвязи: радиотелеграфная, радиотелефонная, радиовещание, телевидение, радиолокация.

Влияние искусственных и естественных электромагнитных колебаний на живые организмы.

Устройство Попова отличалось чувствительностью и надежностью. В первых опытах по радиосвязи, проведенных в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, приемник обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м.

Сигнальные огни и воздушные змеи

Необходимость передавать информацию на большие расстояния возникла у человечества еще на заре первобытной цивилизации. Поначалу для этого использовали дым костра или отраженный солнечный свет, сигнальные огни или голубиную почту. Этими способами люди обходились на протяжении тысячелетий, вплоть до изобретения флажковой сигнализации (в конце XVIII века) и телеграфа (в 1832 году). Однако со временем передаваемая информация становилась все более сложной, что привело к созданию новых систем.

Британская голубиная почта

В 1880–1890 годы практически одновременно ряд ученых провели успешные эксперименты по использованию электромагнитных волн, применив при этом усовершенствованные элементы. Вот почему сегодня сразу несколько стран претендуют на звание изобретателя радио.

В Германии первооткрывателем способов передачи и приема электромагнитных волн считают Генриха Герца. Он сделал это в 1888 году. Кстати, сами волны длительное время назывались «волнами Герца» (Hertzian Waves).

Усиливающий передатчик Тесла

Гульельмо Маркони

И все же большинство стран считает создателем первой успешной системы обмена информацией с помощью радиоволн (радиотелеграфии) итальянского инженера Гульельмо Маркони. Он добился этого в 1895 году. Российский физик Александр Попов отстал от него всего на один месяц.

Радио в России

Первое радио Попова

Современники Попова признавали, что его конструкция представляла собой прибор, который впоследствии был использован для беспроводной телеграфии. Сам Попов приспособил прибор для улавливания атмосферных электромагнитных волн и назвал его «грозоотметчик».

Устройство Попова отличалось чувствительностью и надежностью. В первых опытах по радиосвязи, проведенных в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, приемник обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м.

В апреле 1896 года опять же на заседании Русского физико-химического общества Попов, используя вибратор Герца и приемник собственной конструкции, передал на расстояние 250 м радиограмму: «Генрих Герц». Таким образом, можно считать, что именно Попов первым сумел продемонстрировать возможность передавать радиосигнал, который нес в себе определенную информацию.

Первые радиостанции в России были заказаны царем у французской компании «Дюкрет». Консультантом при выполнении этих работ был Попов.

К 1917 году радио уже стало средством массовой информации. А вскоре Российское телеграфное агентство стало рассылать информацию подписчикам за установленную плату.

В 1918 году появилась радиостанция «Вестник РОСТА», а с 1921 года стала возможна передача музыки и голосового вещания. В эфире Советского Союза зазвучали стихи призывного характера, сатирические рассказы, а в 1923-м был дан первый радиоконцерт.

Во время Великой Отечественной войны в эфир выходили передачи «Письма с фронта», «На фронт» и сводки от Советского информационного бюро, а 24 июня 1945 года была проведена трансляция Парада Победы на Красной площади.

В 1945 году 7 мая в СССР широко праздновалось 50-летие со дня изобретения радио. В связи с этим правительство страны приняло решение считать эту дату ежегодным Днем радио.

Уже не просто радио

Сегодня День радио – это профессиональный праздник не только тех, кто занимается передачей информации. Непосредственное отношение к нему имеют и те, кто занимается защитой информации, создает устройства радиоэлектронной борьбы (РЭБ), системы навигации и прочее сложнейшее радиоэлектронное оборудование. Перечислить все невозможно, расскажем лишь о трех, самых новых разработках.

В 2014 году для российского YotaPhone была создана система защиты информации при помощи технологии ViPNet. Благодаря этому устройству, смартфон становится недоступен для взлома не только обычным злоумышленникам, но и профессиональным организациям и даже, возможно, спецслужбам других стран.

И наконец, новый комплекс средств коротковолновой связи для высших звеньев управления Сухопутных войск «Антей», серийное производство которого началось в феврале 2015 года. Он обеспечивает передачу данных на расстояние до 4 тыс. км (полевой радиоцентр) и до 8 тыс. км (стационарные радиоцентры) даже в сложной помеховой обстановке. «Антей» создан специалистами Объединенной приборостроительной корпорации. Подобных разработок в отечественной радиопромышленности не было около 30 лет.

События, связанные с этим

Как российскому стартапу построить глобальный бизнес по всему миру

Радиоэлектронная борьба в годы Великой Отечественной войны

Радиоприёмник (радиоприёмное устройство) — устройство для приёма электромагнитных волн радиодиапазона (то есть с длиной волны от нескольких тысяч метров до долей миллиметра) с последующим преобразованием содержащейся в них информации к виду, в котором она могла бы быть использована.

Принцип работы радиоприёмника

Датой рождения радиоприёма считается 7 мая 1895 года, когда А. С. Попов продемонстрировал первый в мире радиоприёмник (грозоотметчик) на заседании Русского физико-химического общества. Первая публикация сообщения о «разрядоотметчике Попова» сделана Д. А. Лачиновым во втором издании его учебника «Метеорология и климатология» (июль 1895).

В 1899 построена первая линия связи, протяжённостью 45 км, которая соединяла остров Гогланд и город Котка. В период первой мировой войны начинают применяться электронные лампы и получает развитие приёмник прямого усиления.

В 1917—1918 г. во Франции (Л. Леви), в Германии (В. Шоттки) и в США (Э. Армстронг) был предложен принцип супергетеродинного приёма. Из-за несовершенства тогдашних электронных ламп супергетеродин не мог быть качественно реализован.

В 1929-30гг. с появлением радиоламп с экранной сеткой (тетродов и пентодов) супергетеродинный приёмник становится основным типом.

В 1950-х — 1960-х годах распространяются транзисторные радиоприёмники. В 1952—1953 годах немецкий физик Герберт Матаре выпустил в Германии, при поддержке промышленника Якоба Михаэля, опытную партию «транзистронов» (точечный транзистор) и представил публике первый радиоприёмник на четырёх транзисторах. Первый в мире коммерческий полностью транзисторный приёмник Regency TR-1 поступил в продажу в США через год, в ноябре 1954 г.

С середины 1970-х гг. начинается широкое применение в приёмниках интегральных микросхем.

В настоящее время радиоприёмники развиваются методом большой интеграции узлов структурной схемы и широкого применения цифровой обработки сигналов, принятых на фоне помех.