Вибратор герца

Содержание

• Слайд 1

• Слайд 2

  Короткие волны — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м). Преимуществом работы на коротких волнах по сравнению с работой на более длинных волнах является то, что в этом диапазоне можно создать направленные антенны.

• Слайд 3

  Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, они могут распространяться на большие расстояния. Короткие волны используются для радиовещания, а также для любительской и профессиональной радиосвязи.

• Слайд 4

  Штыревая антенна. Переносные и передвижные радиостанции для работы на небольшие расстояния пользуются штыревой антенной, представляющей собой металлический вертикальный стержень, составленный из нескольких частей (колен) и установленный обычно на самой радиостанции. Для увеличения дальности действия на верхушку штыря насаживается звездочка или метелка, которая несколько увеличивает емкость антенны и изменяет распределение тока в штыре.

• Слайд 5

  Большую дальность действия дает вертикальная антенна в виде металлической мачты или в виде вертикального провода, подвешенного на деревянной мачте. Противовес для вертикальной антенны обычно делается из нескольких проводов, расположенных невысоко над землей.

• Слайд 6

  Антенны типа «диполь». Эти антенны у переносных радиостанций малой мощности представляют собой два провода одинаковой длины, растянутые в одну линию (рис.3). Низко расположенный диполь дает наибольшее излучение и наилучший прием в направлении, в котором растянуты лучи, а наименьшее излучение и наихудший прием в направлении, перпендикулярном лучам.

• Слайд 7

  ПОЛУВОЛНОВОЙ ВИБРАТОР — простейшая приёмная и передающая антенна , в области коротких волн и ультракоротких волн. Представляет собой проводящий стержень, длина которого близка к половине длины волны излучаемых или принимаемых колебаний.

• Слайд 8

  Простейшей телевизионной антенной, является разрезной полуволновый вибратор. Активная часть антенны образована двумя металлическими трубками диаметром 15… 20 мм. Плечи вибратора четырьмя длинными шурупами через изоляционные втулки из пластмассы или с помощью обычных роликов крепятся на горизонтальной перекладине, установленной на вершине металлической или деревянной мачты.

• Слайд 9

  Антенна более простои конструкции — петлевой вибратор, называемый также шлейф-вибратор Пистолькорса. Оба плеча этого вибратора выполнены в виде коротко замкнутых шлейфов с длиной каждого, приблизительно равной 1/4 длины волны. Середина верхней неразрезанной части вибратора является точкой нулевого потенциала, что позволяет в этой точке крепить вибратор к металлической мачте без изоляции.

• Слайд 10

  Рамочная антенна — это вид направленной антенны которая выполнена в виде одного или нескольких витков провода. Эти витки образуют рамку круглой, квадратной или прямоугольной формы. Рамочная антенна была изобретена в 1916. Особенностью рамочной антенны является то, что периметр рамки обычно весьма мал по сравнению с длиной рабочей волны. Это позволяет сделать такую антенну очень небольших размеров.

• Слайд 11

  Двухэлементная рамочная антенна

  Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произвольного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки выполняют из металлической трубки диаметром 10… 20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8… 15 мм для антенн 6-12-го каналов. Как и при изготовлении других антенн, металл может быть любым, но предпочтительнее медь или латунь. Верхняя стрела соединяет середины обеих рамок, а нижняя стрела изолирована от вибраторной рамки и крепится к пластине, изготовленной из гетинакса, текстолита или оргстекла толщиной 6… 8 мм и размерами 30 х 60 мм.

Посмотреть все слайды

Открытие фотоэффекта

С 1887 года ученые стали пересматривать свои теоретические представления о природе света. И произошло это благодаря исследованиям Генриха Герца

Проводя работы с открытым резонатором, знаменитый физик обратил внимание на то, что при освещении разрядников ультрафиолетом в значительной мере облегчается прохождение между ними искры. Такой фотоэффект был тщательно проверен русским физиком А

Г. Столетовым в 1888-1890 гг. Оказалось, что данное явление вызвано устранением с металлических поверхностей отрицательного электричества в связи с воздействием на них ультрафиолетового света.

Генрих Герц – физик, открывший явление (позже оно было объяснено Альбертом Эйнштейном), которое на сегодняшний день находит широкое применение в технике. Так, на фотоэффекте основывается действие фотоэлементов, с помощью которых возможно получение электричества из солнечного света. Такие устройства особенно актуальны в условиях космоса, где нет иных источников энергии. Также с помощью фотоэлементов с кинопленки воспроизводится записанный звук. И это еще не все.

Сегодня ученые научились комбинировать фотоэлементы с реле, что привело к созданию различных «видящих» автоматов. Эти устройства способны автоматически закрывать и открывать двери, выключать и включать осветительные приборы, сортировать предметы и т. д.

История

Герц использовал медные стержни с металлическими шарами на концах, в искровой промежуток которых включалась катушка Румкорфа. Если подать на такую конструкцию высокое напряжение, в промежутке проскочит искра, а в вибраторе возникнут колебания с периодом меньше, чем время горения искры. Длина электромагнитных волн примерно в два раза превышает размеры самого вибратора. Наименьший из применявшихся Герцем вибраторов (0,26 м) позволял получить колебания с частотой порядка 5·108 Гц, что соответствует длине волны в 0,6 м. Герц также помещал вибраторы в фокусе вогнутых зеркал для получения направленных плоских волн.

С помощью металлических зеркал и асфальтовой призмы Герц убедился в том, что законы отражения и преломления электромагнитных волн невидимого спектра подчиняются законам геометрической оптики видимого спектра.

Герц также померил скорость электромагнитной волны, создав стоячую волну и измерив её λ{\displaystyle \lambda }.

Симметричный вибратор

Симметричный вибра́тор, диполь — простейшая и наиболее распространённая антенна. В наиболее простом варианте он представляет собой прямолинейный проводник длиной 2l радиуса a, питаемый в середине от генератора токами высокой частоты.

Полуволновый вибратор

Симметричный вибратор. l — Длина плеча; 2a — диаметр проводника

Анимированная схема приёма радиоволн полуволновым диполем

Полуволно́вый вибра́тор — модель реальной вибраторной антенны, представляющая собой прямолинейный проводник (нить тока), длина которого (2l) равна половине длины электромагнитной волны в среде, окружающей полуволновый вибратор. Полуволновым вибратором называют также широко распространенную на практике вибраторную антенну и излучающий элемент многоэлементных антенн в виде незамкнутого на концах проводника, общая электрическая длина которого 2l близка к λ/2, то есть используемую на частоте, близкой к частоте своего первого резонанса.

Тонкий вибратор

Для волны длиной λ{\displaystyle \lambda }, если радиус проводников вибратора a<<l{\displaystyle a<<l} и a<<λ{\displaystyle a<<\lambda }, то такой вибратор называется тонким.

Коротким называется вибратор у которого l<0.5∗λ{\displaystyle l<0.5*\lambda };длинным называется вибратор у которого l>0.5∗λ{\displaystyle l>0.5*\lambda }.

Получение доказательств научных открытий

Несмотря на женитьбу, ученый Генрих Герц не забросил свою работу. Он продолжал проводить исследования по изучению инерции. В своих научных разработках Герц опирался на теорию, выдвинутую Максвеллом, согласно которой скорость радиоволн должна быть аналогичной скорости света. В период с 1886 по 1889 гг. Герц провел многочисленные опыты в этом направлении. В результате ученый доказал факт существования электромагнитных волн.

Несмотря на то что для своих опытов молодой физик пользовался примитивной аппаратурой, ему удалось получить достаточно серьезные результаты. Работа Герца стала не только подтверждением наличия электромагнитных волн. Ученый определил и скорость их распространения, преломления и отражения.

Кроме того, всем нам известен герц – единица измерения частоты, названная в честь знаменитого первооткрывателя. Одновременно с этим Генрих стал членом-корреспондентом в академиях наук Рима, Берлина, Мюнхена и Вены. Те выводы, которые сделал ученый, поистине неоценимы. Благодаря тому, что открыл Генрих Герц, изобретения, такие как беспроводной телеграф, радио и телевидение, стали впоследствии возможными для человечества. И сегодня без них нельзя представить себе нашу жизнь. А герц – единица измерения, знакомая каждому из нас со школьной скамьи.

История[править | править код]

Герц использовал медные стержни с металлическими шарами на концах, в искровой промежуток которых включалась катушка Румкорфа. Если подать на такую конструкцию высокое напряжение, в промежутке проскочит искра, а в вибраторе возникнут колебания с периодом меньше, чем время горения искры. Длина электромагнитных волн примерно в два раза превышает размеры самого вибратора. Наименьший из применявшихся Герцем вибраторов (0,26 м) позволял получить колебания с частотой порядка 5⋅108 Гц, что соответствует длине волны в 0,6 м. Герц также помещал вибраторы в фокусе вогнутых зеркал для получения направленных плоских волн.

С помощью металлических зеркал и асфальтовой призмы Герц убедился в том, что законы отражения и преломления электромагнитных волн невидимого спектра подчиняются законам геометрической оптики видимого спектра.

Герц также померил скорость электромагнитной волны, создав стоячую волну и измерив её λ{\displaystyle \lambda }.

История

Герц использовал медные стержни с металлическими шарами на концах, в искровой промежуток которых включалась катушка Румкорфа. Если подать на такую конструкцию высокое напряжение, в промежутке проскочит искра, а в вибраторе возникнут колебания с периодом меньше, чем время горения искры. Длина электромагнитных волн примерно в два раза превышает размеры самого вибратора. Наименьший из применявшихся Герцем вибраторов (0,26 м) позволял получить колебания с частотой порядка 5·108 Гц, что соответствует длине волны в 0,6 м. Герц также помещал вибраторы в фокусе вогнутых зеркал для получения направленных плоских волн.

С помощью металлических зеркал и асфальтовой призмы Герц убедился в том, что законы отражения и преломления электромагнитных волн невидимого спектра подчиняются законам геометрической оптики видимого спектра.

Герц также померил скорость электромагнитной волны, создав стоячую волну и измерив её λ{\displaystyle \lambda }.

Руководство собственной лабораторией

Генрих Герц, биография которого как ученого не закончилась на защите диссертации, какое-то время продолжал свои теоретические исследования в физическом институте, находящемся при Берлинском университете. Однако вскоре он понял, что его все больше и больше начинают привлекать эксперименты.

В 1883 г. по рекомендации Гельмгольца молодой ученый получил новую должность. Он стал доцентом в Киле. Спустя шесть лет после этого назначения Герц дослужился до профессора физики, начав свою работу в г. Карлсруэ, где находилась Высшая техническая школа. Здесь впервые Герц получил свою собственную экспериментальную лабораторию, что обеспечило ему свободу творчества и возможность заниматься интересующими его экспериментами. Основным направлением исследований ученого стала область изучения быстрых электрических колебаний. Это были вопросы, над которыми Герц трудился, еще будучи студентом.

История

Герц использовал медные стержни с металлическими шарами на концах, в искровой промежуток которых включалась катушка Румкорфа. Если подать на такую конструкцию высокое напряжение, в промежутке проскочит искра, а в вибраторе возникнут колебания с периодом меньше, чем время горения искры. Длина электромагнитных волн примерно в два раза превышает размеры самого вибратора. Наименьший из применявшихся Герцем вибраторов (0,26 м) позволял получить колебания с частотой порядка 5·108 Гц, что соответствует длине волны в 0,6 м. Герц также помещал вибраторы в фокусе вогнутых зеркал для получения направленных плоских волн.

С помощью металлических зеркал и асфальтовой призмы Герц убедился в том, что законы отражения и преломления электромагнитных волн невидимого спектра подчиняются законам геометрической оптики видимого спектра.

Герц также померил скорость электромагнитной волны, создав стоячую волну и измерив её λ{\displaystyle \lambda }.

Вибратор — герц

Вибратор Герца, линейные размеры / которого малы по сравнению с длиной волны, которую он излучает ( / А.
 

Вибратор Герца, линейные размеры / которого малы по сравнению с длиной волны, которую он излучает ( / Я), называется диполем Герца.
 

Вибратор Герца дает быстро следующие друг за другом серии затухающих колебаний; энергия, рассеиваемая в контуре, восполняется индуктором. Механическая аналогия такого рода колебаний может быть получена с помощью маятника, изображенного на рис. 379, а. Колебания маятника, состоящего из массивного шарика и пружины, будут затухающими, но мы можем поддерживать эти колебания, дергая время от времени переброшенный через блок конец шнурка; после каждого такого толчка будет следовать серия затухающих колебаний маятника, причем начальная амплитуда в каждой такой серии будет тем больше чем сильнее мы дернули шнурок. В вибраторе Герца индуктор ( исполняющий в нашей аналогии функции руки) пpoизвoдиt толчки колебаниям автоматически каждый раз, когда искра в искровом промежутке контура гаснет. Если в примере возбуждения колебаний маятника натяжением шнура мы сумели бы соразмерить ритм натяжений шнура с разма-хами маятника и сообщали бы маятнику при каждом его размахе легким движением руки энергию, равную той, которую маятник рассеивает при одном колебании, то колебания маятника сделались бы незатухающими.
 

Вибратор Герца, линейные размеры / которого малы по сравнению с длиной волны, которую он излучает ( / Я), называется диполем Герца.
 

Вибратор Герца, размеры которого малы по сравнению с длиной волны его излучения, подобен рассмотренному выше колеблющемуся диполю. Разница состоит лишь в том, что электрический момент вибратора изменяется вследствие колебаний величин ы q разноименных зарядов шаров А и В, а не расстояния между ними.
 

Вибратор Герца, размеры которого малы по сравнению с длиной волны его излучения, подобен рассмотренному выше колеблющемуся диполю. Разница состоит лишь в том, что электрический момент вибратора изменяется вследствие колебаний величины разноименных зарядов шаров А и В, а не расстояния между ними.
 

Вибратор Герца / состоит из двух проводников одинаковой длины, разделенных небольшим воздушным зазором, который называют искровым, промежутком. Проводники заряжают до высокой разности потенциалов, подключая к ним индукционную катушку Румкорфа 2, которая представляет собой импульсный трансформатор.
 

Вибратор Герца, размеры которого малы по сравнению с длиной волны его излучения, подобен рассмотренному выше колеблющемуся диполю. Разница состоит лишь в том, что электрический момент вибратора изменяется за счет колебаний величины q разноименных зарядов шаров А и В, а не расстояния между ними.
 

Рассматривая вибратор Герца как своеобразный конденсатор, можно было утверждать, что искровой разряд в нем также имеет колебательный характер.
 

Недостатком вибраторов Герца и Лебедева и массового излучателя Глаголевой-Аркадьевой являлось то, что свободные колебания в них быстро затухали и обладали малой мощностью. Для получения незатухающих колебаний необходимо создать автоколебательную систему ( см. § 146), которая обеспечивала бы подачу энергии с частотой, равной частоте собственных колебаний контура.
 

Недостатком вибраторов Герца и Лебедева и массового излучателя Глаголевой-Аркадьевой являлось то, что свободные колебания в них быстро затухали и обладали малой мощностью. Для получения незатухающих колебаний необходимо создать автоколебательную систему ( см. § 146), которая обеспечивала бы подачу энергии с частотой, равной частоте собственных колебаний контура.
 

В результате вибратор Герца получил форму, изображенную на рис. 3.106, в, — двух стерженьков с разрядным промежутком между ними, к которому подводились провода от индуктора.
 

В результате вибратор Герца получил форму изображенную на рис. 3.106, в-двух стерженьков с разрядным промежутком между ними, к которому подводились провода от индуктора.
 

В результате вибратор Герца получил форму, изображенную на рис. 3.106, в-двух стерженьков с разрядным промежутком между ними, к которому подводились провода от индуктора.
 

Симметричный вибратор

Симметричный вибра́тор, диполь — простейшая и наиболее распространённая антенна. В наиболее простом варианте он представляет собой прямолинейный проводник длиной 2l радиуса a, питаемый в середине от генератора токами высокой частоты.

Полуволновый вибратор

Симметричный вибратор. l — Длина плеча; 2a — диаметр проводника

Анимированная схема приёма радиоволн полуволновым диполем

Полуволно́вый вибра́тор — модель реальной вибраторной антенны, представляющая собой прямолинейный проводник (нить тока), длина которого (2l) равна половине длины электромагнитной волны в среде, окружающей полуволновый вибратор. Полуволновым вибратором называют также широко распространенную на практике вибраторную антенну и излучающий элемент многоэлементных антенн в виде незамкнутого на концах проводника, общая электрическая длина которого 2l близка к λ/2, то есть используемую на частоте, близкой к частоте своего первого резонанса.

Тонкий вибратор

Для волны длиной λ{\displaystyle \lambda }, если радиус проводников вибратора a<<l{\displaystyle a<<l} и a<<λ{\displaystyle a<<\lambda }, то такой вибратор называется тонким.

Коротким называется вибратор у которого l<0.5∗λ{\displaystyle l<0.5*\lambda };длинным называется вибратор у которого l>0.5∗λ{\displaystyle l>0.5*\lambda }.

Приемники

Микроволновый орбитальный зонд WMAP

Космический фон микроволнового излучения, называемый также , создает радиошум, который почти одинаков во всех направлениях на небе. И всё же в нем есть очень небольшие вариации интенсивности — около тысячной доли процента. Это следы плотности вещества в молодой Вселенной, которые послужили зародышами для будущих скоплений галактик.

Изучение микроволнового фона было начато наземными радиотелескопами, продолжено советским прибором «Реликт-1» на борту спутника «Прогноз-9» в 1983 г. и американским спутником COBE (Cosmic Background Explorer) в 1989 г., но самую подробную карту распределения микроволнового фона по небесной сфере построил в 2003 г. зонд WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).

Полученные данные накладывают существенные ограничения на модели образования галактик и эволюции Вселенной.

Система радиотелескопов ALMA (строится)

У радиотелескопа, как и у , разрешение пропорционально диаметру, а чувствительность — площади антенны. Строить подвижные антенны крупнее 100 метров невозможно из-за ограничений по прочности конструкции. Но можно совместно обрабатывать излучение, собранное несколькими небольшими радиотелескопами, как бы синтезируя большое зеркало из маленьких кусочков.

Такая система называется радиоинтерферометром. Строящийся в Чили радиоинтерферометр ALMA будет состоять из 64 12-метровых антенн, размещенных на территории поперечником 15 км. Система будет работать в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. Последний доступен благодаря тому, что строительство ведется на высоте более 5 тысяч метров в условиях очень сухого климата.

В радиоастрономии уже давно применяются интерферометры с антеннами, размещенными на разных континентах. В последнее время принцип интерферометра стали использовать и в оптическом диапазоне, например, в системе из четырех 8-метровых телескопов VLT Европейской Южной обсерватории.

Схема радиотелескопа

Радиотелескоп устроен отчасти подобно . Он тоже имеет параболическое зеркало, которое собирает радиоволны. Однако из-за большой длины радиоволн в фокусе нельзя получить изображение объекта, поскольку размер пиксела должен быть не меньше длины волны.

Поэтому в фокусе радиотелескопа вместо камеры (как в оптических инструментах) устанавливается единственный радиометр, измеряющий интенсивность собранного излучения. А для получения изображения радиотелескопу приходится линия за линией сканировать выбранный участок неба. Результат обычно представляют , хотя может быть построено и обычное .