Тема 11. Содержание темы

§ 11-з. Излучение и приём электромагнитных волн 

Устройств, которые излучают и принимают электромагнитные волны, вокруг нас множество. Это сотовые телефоны, «рации» у таксистов, пожарных и охранников. Каков же принцип действия передатчиков и приёмников электромагнитных волн? В колебательном контуре заряд конденсатора периодически то увеличивается, то уменьшается. Значит, существующее между его пластинами электрическое поле периодически изменяется: то усиливается, то ослабевает. С такой же частотой меняется сила тока в катушке индуктивности, следовательно, и магнитное поле периодически изменяется: то усиливается, то ослабевает. Но не следует думать, что конденсатор создаёт только электрическое поле, а катушка индуктивности – только магнитное поле. В 1864 г. английский учёный Дж.Максвелл создал теорию, утверждающую, что электрическое и магнитное поля наблюдаются «по одиночке», только если каждое из них не изменяется с течением времени. Поскольку электрическое и магнитное поля непостоянны, то вокруг колебательного контура существует меняющееся электромагнитное поле. Чтобы электромагнитное поле распространялось на большое расстояние, колебательный контур нужно сделать открытым. Вообразим, что пластины конденсатора постепенно отодвигают друг от друга (см. рисунок). При этом переменное электромагнитное поле, существующее между пластинами, оказывается снаружи колебательного контура и распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Опыты подтверждают теорию Максвелла и показывают, что пластины конденсатора можно убрать. Тогда прямые отрезки проводов превратятся в простейшую антенну – устройство для излучения или приёма электромагнитных волн. Примерами устройств, излучающих и принимающих волны, служат ... В этом параграфе мы намерены рассмотреть ... Так как заряд конденсатора в колебательном контуре периодически меняется, ... Периодические изменения заряда конденсатора приводят к тому, что ... Периодические изменения силы тока в катушке индуктивности приводят к тому, что ... Теория Максвелла утверждает, что ... Следствием этого утверждения будет, что ... Сделав колебательный контур открытым, мы добьёмся, ... Распространение электромагнитного поля на большое расстояние от контура означает, что ... Описанные нами далее опыты ... Передающей или приёмной антенной называют ... Колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности и отрезков проводов – это ...

Только что мы рассмотрели так называемый открытый колебательный контур. В нём свободные колебания будут затухать очень быстро, так как энергия будет быстро уноситься волнами в окружающее пространство. Поэтому для создания в антенне незатухающих электрических колебаний используют специальный прибор – генератор тока высокой частоты.

Взгляните на рисунки. У генератора есть антенна из двух отрезков проволоки, которая создаёт переменное электромагнитное поле. Оно распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Ко второй такой же антенне подключена лампочка. Если антенны расположены параллельно вблизи друг друга, лампочка светится (см. левый рисунок).
Объяснение опыта. Электромагнитное поле, созданное передающей антенной, воздействует на электроны внутри принимающей антенны. Они приходят в движение под действием меняющегося поля, смещаясь то к одному, то к другому концу антенны, создавая переменный индукционный ток, который вызывает нагревание и свечение спирали лампочки.
Отодвинем приёмную антенну с лампочкой дальше от передающей антенны. Лампочка будет светить тусклее. Значит, энергия, излучаемая передающей антенной, рассеивается в пространстве. Повернув антенны перпендикулярно друг к другу, мы не увидим света лампочки (см. правый рисунок). Это объясняется тем, что силовые линии электрического и магнитного полей имеют определённое направление. Поэтому воздействие поля на электроны приёмной антенны зависит от её расположения.

13. 
    Свободные колебания в открытом колебательном контуре ...
    
14. 
    Почему колебания в открытом контуре будут быстро затухать?
    
15. 
    Для поддержания в антенне незатухающих электрических колебаний ...
    
16. 
    К генератору тока высокой частоты присоединена ...
    
17. 
    Переменное электромагнитное поле, созданное антенной, ...
    
18. 
    В правой части каждого рисунка показано, что ...
    
19. 
    Левый рисунок опыта свидетельствует, что лампочка светится, ...
    
20. 
    Почему в приёмной антенне может возникать ток?
    
21. 
    Почему в приёмной антенне возникает ток? Электроны ...
    
22. 
    Поскольку на приёмную антенну действует переменное поле, оно создаёт ...
    
23. 
    При увеличении между антеннами расстояния ...
    
24. 
    Из опыта, изображённого на правом рисунке, следует вывод: ...