Не себепті ЭМ тол?ындар металл бетінен жа?сы ша?ылады?
Тол?ындарды? интерференциясы дегеніміз не?
Тол?ындарды? поляризациясы дегеніміз не?
V. ДК.Жа?а материалды ме?герту:
1-сурет
Герц т?жірибелері 1888 ж. жарияланып шы?ысымен д?ние ж?зіні? физиктерін ?ызы?тырды. ?алымдар электромагниттік тол?ындарды шы?арушыны ж?не ?абылда?ышты жетілдіру жолдарын іздей бастады.Ресейде е? ал?аш?ыларды? бірі болып электромагниттік тол?ындарды зерттеумен ш??ылдан?ан Кронштадта?ы офицерлер курсыны? м??алімі Александр Степанович Попов еді. Ол Герц т?жірибелерін жа??ыртып жасап к?ріп, содан кейін электромагниттік тол?ындарды тіркеуді? ана??рлым сенімді, ?рі сезгіш т?сілін тапты. Электромагниттік тол?ындарды тікелей "сезетін" тетік есебінде А.С.Попов когерерді ?олданды. Б?л аспап - екі электроды бар шыны т?тік. Т?тік ішіне ?са? металл ?гінділері салын?ан. Б?л аспапты? ?ызметі электр разрядтарыны? металл ?нта??а тигізетін ?серіне негізделген. К?дімгі жа?дайда когерерді? кедергісі ?лкен болады, ?йткені ?гінділерді? бір-біріне тиісуі (контактісі) нашар. Келген электромагнитгік тол?ын когерер ішінде жиілігі жо?ары айнымалы то? ту?ызады. ?гінділер арасында ?са?, ?ш?ындар шы?ады да ?гінділерді пісіріп тастайды. Н?тижесінде когерерді? кедергісі к?рт т?мендейді (А.С.Поповты? т?жірибесінде 100 000 Омнан 1000-500 Ом?а, я?ни 100-200 есе т?мендейді). Аспапты сілкіп ?алса, ол б?рын?ы ?лкен кедергісіне ?айта ие болады. Сымсыз байланысты іске асыруда, автоматты ?абылдауды іске асырьш т?ру ?шін, А.С.Попов сигналды ?абылда?аннан кейін когерерді сілкіп ?алып т?ратын ?о?ыраулы ??рыл?ыны пайдаланды. Электромагниттік тол?ын келген кезде электр ?о?ырауыны? тізбегі когерер ар?ылы т?йы?талады. Тол?ын ?абылдау ая?талысымен, ?о?ырау ж?мысы бірден то?татылады, ?йткені ?о?ырауды? бал?асы ?о?ырауды? таба?шасын да, когерерді де со?ады. Когерерді со??ы сілкігенде аппарат жа?а тол?ынды ?абылдау?а дайын т?рады. А.С.Поповты? ?абылда?ышыны? схемасы 1-суретте келтірілген, ол оны? "Орысты? физика-химия ?о?амыны? журналында?ы" ма?аласынан алын?ан. Сонан со? аппаратты? сезгіштігін арттыру ?шін А.С.Попов когерерді? бір ?шын жерлестірді, ал екіншісін жо?ары шаншыл?ан сым?а ?осып - осылай е? т???ыш ?абылдаушы антенна жасады. С?йтіп жерлестіру Жерді? ?ткізгіш бетін ашы? тербелмелі контурды? бір б?лігіне айналдырады да, осыдан ?абылдау ?ашы?ты?ы артады. Осы кездегі радио?абылда?ыш А.С.Поповты? радио?абылда?ышына онша ??сама?анмен, ж?мыс істеу принципі б?рібір оны? аспабында?ыдай. Осы кездегі ?абылда?ышта да антенна бар, тол?ын оны? бойында ?те ?лсіз электромагниттік тербелістерін ту?ызады. Поповты? ?абылда?ышында?ы сия?ты осы тербелістерді? энергиясы тікелей ?абылдау ?шін пайдаланылмайды. Б?се? сигналдар келесі тізбектерді ?оректендіретін энергия к?зін ?ана бас?арады. ?азір ондай бас?ару жартылай ?ткізгішті аспаптарды? к?мегімен іске асырылады. 1895 жылы 7 майда А.С.Попов Петербургте, Орысты? физика-химия ?о?амыны? м?жілісінде, шын м?нісінде д?ниеде т???ыш радио?абылда?ыш болып табыл?ан ?зіні? аспабыны? ?ызметін к?рсетті. 7 май радионы? ту?ан к?ні болды. ?азіргі кезде б?л к?н, жыл сайын аталып ?тіледі. А.С.Попов ?абылдаушы ж?не хабар таратушы аппаратураны табандылы?пен жетілдіре берді. Ол хабарларды аса шал?ай?а жеткізетін аспап жасауды ?зіні? тікелей ма?саты деп санады. Ал?аш?ы радиобайланыс 250 м ?ашы?ты??а жасал?ан еді. ?ажымай-талмай ?з ?нерін ?рі жетілдіріп, Попов к?п кешікпей байланыс аралы?ын 600 м-ден ?рірекке жеткізді. Сонан со? 1899 жылы ?ара те?із флотыны? маневрлері кезінде ?алым радиобайланысты 20 км-ге жеткізді, ал 1901 ж. радиобайланысты? алысты?ы 150 км ?ашы?ты??а дейін барды. М?нда хабарла?ышты? жа?а конструкциясы ма?ызды рол ат?арды. ?ш?ынды? аралы? тербелмелі контур ішіне орнатылды, ал контур жіберіп-таратушы антеннамен индуктивті байланыста ж?не онымен резонансты? к?йге келтірілген болатын. Сигналды тіркеу т?сілдері де елерліктей ?згерді. ?о?ырау?а параллель телеграф аппараты жал?анды, ал ол сигаалдарды автоматты т?рде жазу?а м?мкіндік берді. 1899 жылы телефон ар?ылы сигнал алу м?мкіндігі бары білінді. 1900 жылды? басында Фин шы?ана?ында ?ауіпке ?шыра?андарды ??т?ару ж?мысында радиобайланыс ойда?ыдай пайдаланылды. А.С.Поповты? ?атысуымен Ресей флоты мен армиясында радиобайланысты ?ндіру басталды.
Шетелдерде ондай аспаптарды жетілдіруді итальян инженері Г.Маркони ?йымдастыр?ан фирма ж?ргізді. Ке?інен ж?ргізілген т?жірибелер Атлант м?хиты ар?ылы радиотелеграфпен хабар беруді ж?зеге асыру?а м?мкіндік берді. Хабарлаушы антеннада жасал?ан жиілігі жо?ары айнымалы электр тогы айналада?ы ке?істікте тез ?згеретін электромагнит ?ріс ту?ызады да, ол электромагниттік тол?ын т?рінде тарайды. ?абылдаушы антенна?а жеткеннен кейін, электромагниттік тол?ын хабарла?ыш ?андай жиілікпен істейтін болса, жиілігі д?л сондай айнымалы то? ту?ызады. Радиобайланысты? дамуында?ы е? бір ма?ызды кезе? 1913 жылы ?шпейтін электромагниттік тербелістерді? генераторын жасау болды.
Электромагниттік тол?ындарды? ?ыс?а ж?не ?за?тау импульстерінен ??ралатын телефаф сигналдарын ?ана жеткізумен ?атар, электромагниттік тол?ындарды? к?мегімен с?зді, музыканы жеткізу м?мкіндігі туды, я?ни сенімді ж?не жо?ары сапалы радиотелефон байланысы іске асырыдды.
Радиотелефон байланысы. Радиотелефон байланысында дыбыс тол?ынында?ы ауа ?ысымыны? тербелісі микрофонны? к?мегімен д?л сондай электр тербелістеріне айналады. Бір ?ара?анда, егер осы тербелістерді к?шейтіп, антенна?а жеткізсе, электромагниттік тол?ындар ар?ылы с?з бен музыканы алыс?а жеткізуге болатын сия?ты. Біра? шынында ондай т?сілмен жеткізу іске аспайды. М?селе былай: дыбыс жиілігіндегі тербелістер ед?уір баяу тербелістер болады, ал жиілігі т?мен (дыбыстыкіндей) электромагниттік тол?ындар м?лде дерлік шы?арылып таратылмайды.
Модуляция. Радиотелефон байланысын ж?зеге асыру ?шін, антенна к?шті шы?арып тарататын, жиілігі жо?ары тербелістерді пайдалану ?ажет. Жиілігі жо?ары ?шпейтін гармоникалы? тербелістерді генератор, мысалы, транзисторлы генератор ?ндіріп береді.
1-сурет
Дыбысты жеткізу ?шін осы жиілігі жо?ары тербелістерді ?згертеді, я?ни бас?аша айт?анда, модуляциялайды. Оны жиілігі т?мен (дыбыстыкіндей) электр тербелістеріні? к?мегімен жасайды. Мысалы, жиілігі жо?ары тербеліс амплитудасын дыбыстыкіндей жиілікпен ?згертуге болады. Б?л т?сілді амплитдалы? модуляция деп атайды. 1-суретте ?ш график к?рсетілген:
а) жиілігі жо?ары тербелістерді? графигі, оны ?келуші жиілік деп атайды;
2-сурет
?) дыбыс жиілігіндей тербелістерді?, я?ни модуляциялайтьш тербелістерді? графигі;
б) амплитудасы бойынша модуляциялан?ан тербелістерді? графигі.
Модуляциясыз е? ?рі кеткенде, станция ж?мыс істей ме, жо? па соны ?ана ба?ылай аламыз, одан бас?а ешн?рсе істей алмаймыз. Модуляциясыз телеграфпен де, телефонмен де, телевизиямен де ешбір хабар беруге болмайды. Модуляция - баяу процесс. Б?л жо?ары жиілікті тербелмелі ж?йедегі ?згерістер процесі, онда ол ?здеріні? амплитудасы елерліктей ?згеруден б?рын, ?те к?п жо?ары жиілікті тербелістер жасап ?лгереді.
Детектирлеу. ?абылда?ыш ішінде жиілігі жо?ары модуляциялан?ан тербелістерден жиілігі т?мен тербелістерді айырып, б?ліп алады. Сигналды осылай т?рлендіру процесін детектирлеу деп атайды. Детектирлеу н?тижесінде алын?ан сигнал, хабарла?ышты? микрофонына ?сер еткен дыбыс сигналына с?йкес болады. Жиілігі т?мен тербелістерін к?шейтіп альш, дыбыс?а айналдырады. Радиобайланысты? негізгі принциптері 2-суреттегі блок-схемамен берілген.
Просмотр содержимого документа
«Радиобайланыс принциптері. Модуляция ж?не детекторлеу »
11 сынып
Сабақтың тақырыбы: Радиобайланыс принциптері. Модуляция және детекторлеу
Сабақтың мақсаты:
Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Радиобайланыс принциптерімен модуляция және детекторлеумен таныстырып солар жайлы түсінік қалыптастыру.
Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
Не себепті ЭМ толқындар металл бетінен жақсы шағылады?
Толқындардың интерференциясы дегеніміз не?
Толқындардың поляризациясы дегеніміз не?
V. ДК.Жаңа материалды меңгерту:
1-сурет
Герц тәжірибелері 1888 ж. жарияланып шығысымен дүние жүзінің физиктерін қызықтырды. Ғалымдар электромагниттік толқындарды шығарушыны және қабылдағышты жетілдіру жолдарын іздей бастады.Ресейде ең алғашқылардың бірі болып электромагниттік толқындарды зерттеумен шұғылданған Кронштадтағы офицерлер курсының мұғалімі Александр Степанович Попов еді. Ол Герц тәжірибелерін жаңғыртып жасап көріп, содан кейін электромагниттік толқындарды тіркеудің анағұрлым сенімді, әрі сезгіш тәсілін тапты. Электромагниттік толқындарды тікелей "сезетін" тетік есебінде А.С.Попов когерерді қолданды. Бұл аспап - екі электроды бар шыны түтік. Түтік ішіне ұсақ металл үгінділері салынған. Бұл аспаптың қызметі электр разрядтарының металл ұнтаққа тигізетін әсеріне негізделген. Кәдімгі жағдайда когерердің кедергісі үлкен болады, өйткені үгінділердің бір-біріне тиісуі (контактісі) нашар. Келген электромагнитгік толқын когерер ішінде жиілігі жоғары айнымалы тоқ туғызады. Үгінділер арасында ұсақ, ұшқындар шығады да үгінділерді пісіріп тастайды. Нәтижесінде когерердің кедергісі күрт төмендейді (А.С.Поповтың тәжірибесінде 100 000 Омнан 1000-500 Омға, яғни 100-200 есе төмендейді). Аспапты сілкіп қалса, ол бұрынғы үлкен кедергісіне қайта ие болады. Сымсыз байланысты іске асыруда, автоматты қабылдауды іске асырьш тұру үшін, А.С.Попов сигналды қабылдағаннан кейін когерерді сілкіп қалып тұратын қоңыраулы құрылғыны пайдаланды. Электромагниттік толқын келген кезде электр қоңырауының тізбегі когерер арқылы тұйықталады. Толқын қабылдау аяқталысымен, қоңырау жүмысы бірден тоқтатылады, өйткені қоңыраудың балғасы қоңыраудың табақшасын да, когерерді де соғады. Когерерді соңғы сілкігенде аппарат жаңа толқынды қабылдауға дайын түрады. А.С.Поповтың қабылдағышының схемасы 1-суретте келтірілген, ол оның "Орыстың физика-химия қоғамының журналындағы" мақаласынан алынған. Сонан соң аппараттың сезгіштігін арттыру үшін А.С.Попов когерердің бір ұшын жерлестірді, ал екіншісін жоғары шаншылған сымға қосып - осылай ең тұңғыш қабылдаушы антенна жасады. Сөйтіп жерлестіру Жердің өткізгіш бетін ашық тербелмелі контурдың бір бөлігіне айналдырады да, осыдан қабылдау қашықтығы артады. Осы кездегі радиоқабылдағыш А.С.Поповтың радиоқабылдағышына онша үқсамағанмен, жұмыс істеу принципі бәрібір оның аспабындағыдай. Осы кездегі қабылдағышта да антенна бар, толқын оның бойында өте әлсіз электромагниттік тербелістерін туғызады. Поповтың қабылдағышындағы сияқты осы тербелістердің энергиясы тікелей қабылдау үшін пайдаланылмайды. Бәсең сигналдар келесі тізбектерді қоректендіретін энергия көзін ғана басқарады. Қазір ондай басқару жартылай өткізгішті аспаптардың көмегімен іске асырылады. 1895 жылы 7 майда А.С.Попов Петербургте, Орыстың физика-химия қоғамының мәжілісінде, шын мәнісінде дүниеде тұңғыш радиоқабылдағыш болып табылған өзінің аспабының қызметін көрсетті. 7 май радионың туған күні болды. Қазіргі кезде бұл күн, жыл сайын аталып өтіледі. А.С.Попов қабылдаушы және хабар таратушы аппаратураны табандылықпен жетілдіре берді. Ол хабарларды аса шалғайға жеткізетін аспап жасауды өзінің тікелей мақсаты деп санады. Алғашқы радиобайланыс 250 м қашықтыққа жасалған еді. Қажымай-талмай өз өнерін әрі жетілдіріп, Попов көп кешікпей байланыс аралығын 600 м-ден әрірекке жеткізді. Сонан соң 1899 жылы Қара теңіз флотының маневрлері кезінде ғалым радиобайланысты 20 км-ге жеткізді, ал 1901 ж. радиобайланыстың алыстығы 150 км қашықтыққа дейін барды. Мұнда хабарлағыштың жаңа конструкциясы маңызды рол атқарды. Ұшқындық аралық тербелмелі контур ішіне орнатылды, ал контур жіберіп-таратушы антеннамен индуктивті байланыста және онымен резонанстық күйге келтірілген болатын. Сигналды тіркеу тәсілдері де елерліктей өзгерді. Қоңырауға параллель телеграф аппараты жалғанды, ал ол сигаалдарды автоматты түрде жазуға мүмкіндік берді. 1899 жылы телефон арқылы сигнал алу мүмкіндігі бары білінді. 1900 жылдың басында Фин шығанағында қауіпке ұшырағандарды құтқару жұмысында радиобайланыс ойдағыдай пайдаланылды. А.С.Поповтың қатысуымен Ресей флоты мен армиясында радиобайланысты өндіру басталды.
Шетелдерде ондай аспаптарды жетілдіруді итальян инженері Г.Маркони ұйымдастырған фирма жүргізді. Кеңінен жүргізілген тәжірибелер Атлант мұхиты арқылы радиотелеграфпен хабар беруді жүзеге асыруға мүмкіндік берді. Хабарлаушы антеннада жасалған жиілігі жоғары айнымалы электр тогы айналадағы кеңістікте тез өзгеретін электромагнит өріс туғызады да, ол электромагниттік толқын түрінде тарайды. Қабылдаушы антеннаға жеткеннен кейін, электромагниттік толқын хабарлағыш қандай жиілікпен істейтін болса, жиілігі дәл сондай айнымалы тоқ туғызады. Радиобайланыстың дамуындағы ең бір маңызды кезең 1913 жылы өшпейтін электромагниттік тербелістердің генераторын жасау болды.
Электромагниттік толқындардың қысқа және ұзақтау импульстерінен құралатын телефаф сигналдарын ғана жеткізумен қатар, электромагниттік толқындардың көмегімен сөзді, музыканы жеткізу мүмкіндігі туды, яғни сенімді және жоғары сапалы радиотелефон байланысы іске асырыдды.
Радиотелефон байланысы. Радиотелефон байланысында дыбыс толқынындағы ауа қысымының тербелісі микрофонның көмегімен дәл сондай электр тербелістеріне айналады. Бір қарағанда, егер осы тербелістерді күшейтіп, антеннаға жеткізсе, электромагниттік толқындар арқылы сөз бен музыканы алысқа жеткізуге болатын сияқты. Бірақ шынында ондай тәсілмен жеткізу іске аспайды. Мәселе былай: дыбыс жиілігіндегі тербелістер едәуір баяу тербелістер болады, ал жиілігі төмен (дыбыстыкіндей) электромагниттік толқындар мүлде дерлік шығарылып таратылмайды.
Модуляция. Радиотелефон байланысын жүзеге асыру үшін, антенна күшті шығарып тарататын, жиілігі жоғары тербелістерді пайдалану қажет. Жиілігі жоғары өшпейтін гармоникалық тербелістерді генератор, мысалы, транзисторлы генератор өндіріп береді.
1-сурет
Дыбысты жеткізу үшін осы жиілігі жоғары тербелістерді өзгертеді, яғни басқаша айтқанда, модуляциялайды. Оны жиілігі төмен (дыбыстыкіндей) электр тербелістерінің көмегімен жасайды. Мысалы, жиілігі жоғары тербеліс амплитудасын дыбыстыкіндей жиілікпен өзгертуге болады. Бұл тәсілді амплитдалық модуляция деп атайды. 1-суретте үш график көрсетілген:
а) жиілігі жоғары тербелістердің графигі, оны әкелуші жиілік деп атайды;
2-сурет
ә) дыбыс жиілігіндей тербелістердің, яғни модуляциялайтьш тербелістердің графигі;
б) амплитудасы бойынша модуляцияланған тербелістердің графигі.
Модуляциясыз ең әрі кеткенде, станция жұмыс істей ме, жоқ па соны ғана бақылай аламыз, одан басқа ешнәрсе істей алмаймыз. Модуляциясыз телеграфпен де, телефонмен де, телевизиямен де ешбір хабар беруге болмайды. Модуляция - баяу процесс. Бұл жоғары жиілікті тербелмелі жүйедегі өзгерістер процесі, онда ол өздерінің амплитудасы елерліктей өзгеруден бұрын, өте көп жоғары жиілікті тербелістер жасап үлгереді.
Детектирлеу. Қабылдағыш ішінде жиілігі жоғары модуляцияланған тербелістерден жиілігі төмен тербелістерді айырып, бөліп алады. Сигналды осылай түрлендіру процесін детектирлеу деп атайды. Детектирлеу нәтижесінде алынған сигнал, хабарлағыштың микрофонына әсер еткен дыбыс сигналына сәйкес болады. Жиілігі төмен тербелістерін күшейтіп альш, дыбысқа айналдырады. Радиобайланыстың негізгі принциптері 2-суреттегі блок-схемамен берілген.
VІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§3.6, 3.7 дайындық сұрақтарын талдау.
Радиобайланыстың негізгі принциптері қандай?
Когорердің жұмыс істеуі қандай физикалық принципіне негізделген?
Поповтың қабылдағышында электр қоңырауы қандай рөл атқарады?
Радиотелеграфтық байланыс деп қандай байланыс түрін айтамыз?
Модуляция дегеніміз не?
Амплитудалық модуляция дегеніміз не?
Модулятор қалай жұмыс істейді?
Детекторды қандай мақсат үшін қолданылады?
Радиоқабылдағыштағы антенна не үшін керек?
VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
