Високочестотните токове (HF) се считат за токове, за които условието за квазистационарност не е изпълнено, което води до силно изразен скин ефект
Високочестотните токове (HF) се считат за токове, за които не е изпълнено условието за квазистационарност, което води до силно изразен скин ефект. Поради тази причина токът протича по повърхността на проводника, без да прониква в неговия обем. Честотата на такива токове надвишава 10 000 Hz.
За получаване на токове с честота над няколко десетки килохерца се използват електрически машинни генератори, които включват статор и ротор. На техните повърхности един срещу друг има зъбци, поради взаимното движение на които възниква пулсация. магнитно поле. Крайната честота на тока, получен на изхода, е равна на произведението на скоростта на ротора и броя на зъбите върху него.
Също така, за получаване на HDTV се използват осцилаторни вериги, например електрическа верига, която включва индуктивност и капацитет. За получаване на HDTV честоти от милиарди херца се използват инсталации с куха осцилаторна верига (WOF, TWT, магнетрон, клистрон).
Ако проводникът се постави в магнитното поле на намотка, в която протича високочестотен ток, тогава в проводника ще възникнат големи вихрови токове, които ще го нагреят. Температурата и интензивността на нагряване могат да се регулират чрез промяна на тока в намотките. Благодарение на това свойство HDTV се използва в много области на човешката дейност: в индукционни пещи, в металургията за повърхностно втвърдяване на части, медицина, селско стопанство, домакински уреди ( микровълни, различни устройстваза готвене), радиокомуникации, радар, телевизия и др.
Примери за използване на високочестотни токове
С помощта на HDTV в индукционни пещи могат да се стопят всякакви метали. Предимството на този тип топене е възможността за топене в условия на пълен вакуум, когато е изключен контакт с атмосферата. Това дава възможност за получаване на сплави, които са чисти по отношение на неметални включвания и ненаситени с газове (водород, азот).
На машини за закаляване с помощта на HDTV е възможно да се закаляват стоманени продукти само в повърхностния слой поради ефекта на кожата. Това дава възможност да се получат части с твърда повърхност, които могат да издържат на значителни натоварвания и в същото време без да се нарушава устойчивостта на износване и пластичността, тъй като сърцевината остава мека.
В медицината високочестотните токове отдавна се използват в UHF устройства, където нагряването на всякакви човешки органи се извършва чрез нагряване на диелектрика. HDTV дори с много висока сила на тока е безвреден за хората, тъй като тече изключително в най-повърхностните слоеве на кожата. Също така в медицината се използват електроножове, базирани на високочестотен ток, с помощта на които се „варят“ кръвоносни съдове и се изрязват тъкани.
ДЕПАРТАМЕНТ НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА КЕМЕРОВСКА ОБЛАСТ
състояние образователна институциясредата професионално образование
Кемеровско професионално техническо училище
Високочестотни токове.
Изготвили: учители по физика
Щербунова Евгения Олеговна и
Колабина Галина Алексеевна
Кемерово
Какво представляват високочестотните токове?
Токове с честота над 10 000 Hz се наричат високочестотни токове (HF). Получават се с електронни устройства.
Ако проводник се постави вътре в намотка, през която протича високочестотен ток, тогава в проводника ще възникнат вихрови токове. Вихровите токове нагряват проводника. Скоростта на нагряване и температурата могат лесно да се регулират чрез промяна на тока в намотката.
Най-огнеупорните метали могат да се стопят в индукционна пещ. За да се получат високочисти вещества, топенето може да се извърши във вакуум и дори без тигел, чрез суспендиране на разтопения метал в магнитно поле. Високата скорост на нагряване е много удобна за валцуване и коване на метал. Чрез избора на формата на намотките е възможно най-добре да се запояват и заваряват части температурен режим.
индукционна пещ за топене
Токът i, протичащ през проводника, създава магнитно поле B. При много високи честоти влиянието на вихровото електрическо поле E, генерирано от промяната в полето B, става забележимо.
Влиянието на полето E увеличава тока на повърхността на проводника и го отслабва в средата. При достатъчно висока честота токът протича само в повърхностния слой на проводника.
Методът за повърхностно закаляване на стоманени продукти е изобретен и предложен от руския учен В. П. Вологдин. При висока честота индукционният ток загрява само повърхностния слой на детайла. След бързо охлаждане се получава нечуплив продукт с твърда повърхност.
машина за закаляване
Вижте повече тук: Индукционни нагревателни и закалителни инсталации
Действието на високочестотни токове върху диелектрици
Диелектриците се въздействат от високочестотно електрическо поле, което ги поставя между плочите на кондензатор. В този случай част от енергията на електрическото поле се изразходва за нагряване на диелектрика. Отоплението с HDTV е особено добро, ако топлопроводимостта на веществото е ниска.
Високочестотното нагряване на диелектрици (диелектрично нагряване) се използва широко за сушене и залепване на дървесина, за производство на каучук и пластмаси.
Високочестотни токове в медицината
UHF терапията е диелектрично нагряване на телесните тъкани. Смъртоносен за човек е постоянен и нискочестотен ток над няколко милиампера. Ток с висока честота (≈ 1 MHz), дори при сила от 1 A, причинява само нагряване на тъканите и се използва за лечение.
Електроножът е високочестотен апарат, широко използван в медицината. Разрязва тъканта и "сварява" кръвоносните съдове.
Други приложения на високочестотни токове
Зърното, третирано с HDTV преди сеитба, значително повишава добива.
Индукционното нагряване на газова плазма дава възможност за получаване на високи температури.
Поле от 2400 MHz в микровълнова фурна готви супата направо в купата за 2-3 минути.
Действието на минотърсача се основава на промяна на параметрите на колебателния кръг, когато бобината се доближи до метален предмет.
Високочестотните токове се използват и за радиокомуникации, телевизия и радар.
Списък с източници:
1. Дмитриева, В.Ф. Физика: учебник за студентски образователни институции за средно професионално образование [Текст] / V.F. Дмитриев. – 6-то издание. стереотип. - М .: Издателски център Академия, 2005. - 280-288.
Интернет ресурси:
Един прозорец за достъп до образователни ресурси [ Електронен ресурс]. - Режим на достъп: http:// прозорец. образование. en/ прозорец, Безплатно. - Загл. от екрана. - (Дата на лечение: 11.11.2014 г.).
Електронна библиотечна система "КнигаФонд" [Електронен ресурс]. - Режим на достъп: http://www.knigafund.ru/, за достъп до информация. ресурсите изискват разрешение. - Загл. от екрана. - (Дата на лечение: 11.11.2014 г.).
Портал за природни науки » [Електронен ресурс]. - Режим на достъп: http://e-science.ru/physics, Безплатно. - Загл. от екрана. - (Дата на лечение: 11.11.2014 г.).
Дарсонвализацията е използването на високочестотен ток (110 kHz) и напрежение (25-30 kV) с ниска сила на тока, модулирани в поредица от трептения с продължителност 100 μs, следващи с честота 100 Hz, за терапевтична цел. Токът е такъв високо напрежениеотслабва при преминаване през разредения въздух на стъклен електрод, образувайки високочестотен коронен разряд във въздушния слой между повърхността на тялото и стената на електрода. Механизмът на терапевтичното действие се определя от преминаването на високочестотен ток през тъканите и въздействието върху кожните рецептори и повърхностните тъкани на електрически разряди. В резултат на това се наблюдава разширяване на повърхностните кръвоносни съдове и увеличаване на кръвотока през тях, разширяване на спастично стеснени и с повишен тонус съдове и възстановяване на нарушен кръвоток в тях. Това води до спиране на тъканната исхемия и причинените от нея болки, чувство на изтръпване, парестезия, подобряване на трофиката на тъканите, включително на съдовите стени.
Терапевтичното използване на токове със супратонална честота (TNCH) се състои в излагане на тялото на променлив ток с висока честота (22 kHz) при напрежение 4,5-5 kV. от външен вид, техниката на извършване на процедури и техники, методът е много подобен на локалната дарсонвализация. Разликата се състои в това, че се използва не импулсен, а постоянен ток с по-ниска честота и напрежение, който се пропуска през стъклен електрод, пълен с неон. Всичко това обуславя разликите в терапевтичния ефект. Поради непрекъснатостта на тока в тъканите се получава повече топлина - пациентите усещат топлина на мястото на експозиция. По-ниското напрежение елиминира дразнещия ефект на искровия разряд, ефектите се понасят по-добре от пациентите и следователно методът се използва по-често в педиатричната практика.
Режими на работа на трансформатора
· неактивен режим.Този режим се характеризира с отворена вторична верига на трансформатора, в резултат на което в нея не протича ток. С помощта на опит без товар е възможно да се определи ефективността на трансформатора, коефициента на трансформация, както и загубите на стомана.
· Режим на натоварване.Този режим се характеризира с затворена вторична верига на трансформатора върху товара. Този режим е основният режим на работа на трансформатора.
· Режим на късо съединение.Този режим се получава чрез късо съединение на вторичната верига. С него можете да определите загубата на полезна мощност за нагряване на проводниците в трансформаторната верига. Това се взема предвид в еквивалентната схема на реален трансформатор, използващ активно съпротивление.
28) Осцилаторна верига- осцилатор, който е електрическа веригасъдържащ свързани индуктор и кондензатор. В такава верига могат да се възбудят колебания на тока и напрежението.
Принцип на действие
Нека кондензатор с капацитет C е зареден до напрежение . Съхранената енергия в кондензатора е
Когато кондензаторът е свързан към индуктор, във веригата ще тече ток, който ще предизвика електродвижеща сила (ЕМС) на самоиндукция в бобината, насочена към намаляване на тока във веригата. Токът, причинен от тази ЕМП (при липса на загуби в индуктивността) в началния момент ще бъде равен на тока на разреждане на кондензатора, т.е. полученият ток ще бъде равен на нула. Магнитната енергия на намотката в този (начален) момент е нула.
Тогава полученият ток във веригата ще се увеличи и енергията от кондензатора ще премине в бобината, докато кондензаторът бъде напълно разреден. В този момент електрическата енергия на кондензатора. Магнитната енергия, концентрирана в намотката, напротив, е максимална и равна на , където е индуктивността на намотката,
Максимална текуща стойност.
След това ще започне презареждането на кондензатора, т.е. зареждането на кондензатора с напрежение с различна полярност. Презареждането ще се извършва, докато магнитната енергия на намотката се преобразува в електрическата енергия на кондензатора. В този случай кондензаторът отново ще бъде зареден до напрежение.
В резултат на това във веригата възникват трептения, чиято продължителност ще бъде обратно пропорционална на загубите на енергия във веригата.
Като цяло процесите, описани по-горе в паралелна осцилаторна верига, се наричат токов резонанс, което означава, че през индуктивността и капацитета протичат токове, по-големи от тока, преминаващ през цялата верига, и тези токове са по-големи с определен брой пъти, който се нарича качествен фактор. Тези големи токове не напускат границите на веригата, тъй като са извън фаза и се компенсират. Заслужава да се отбележи също, че съпротивлението на паралелна осцилационна верига клони към безкрайност при резонансната честота (за разлика от последователната осцилационна верига, чието съпротивление клони към нула при резонансната честота), и това го прави незаменим филтър.
Струва си да се отбележи, че в допълнение към обикновена осцилаторна верига има и осцилаторни вериги от първи, втори и трети вид, които отчитат загубите и имат други характеристики.
29) Индукционен алтернатор- За разлика от други генератори, работата на индукционния генератор се основава не на въртящо се магнитно поле, а на пулсиращо, с други думи, полето се променя не като функция на изместването, а като функция на времето, което в крайна сметка ( индукция на ЕМП) дава същия резултат.
Конструиране на индукционни генераторивключва поставянето както на постоянно поле, така и на намотки за индуциране на ЕМП върху статора, докато роторът остава свободен от намотки, но задължително има зъбна форма, тъй като цялата работа на генератора се основава на зъбните хармоници на ротора.
Високочестотни токове и тяхното приложение.
Високочестотните токове са такива токове, чиято честота, тоест броят на трептенията, достига един милион за една секунда. Този видтокът е намерил своето приложение в машиностроенето, където е необходимо за заваряване и топлинна обработка на повърхности на части, и в металургията, където се използва за топене на различни метали.
Използването на високочестотни токове изведе индустрии като машиностроенето и металургията на ново ниво. Термичната обработка на части, извършена с помощта на токове с високо напрежение, увеличава техния експлоатационен живот, повишава устойчивостта на износване, здравината и твърдостта на метала. Работата с високочестотни токове не само прави работата по-ефективна, но и значително подобрява нивото на качеството на получените продукти.
Постулатите на Максуел
Първи постулат: около всяко променливо магнитно поле има вихрово електрическо поле.
Посоката на вихровото електрическо поле се определя от правилото на левия винт, ако магнитното поле се увеличава.
Ако магнитното поле намалява, тогава първо се определя посоката на вихровото електрическо поле съгласно правилото на левия винт. След това се променя на обратното - това ще бъде посоката на вихровото електрическо поле за намаляващото магнитно поле.
Втори постулат: около всяко променливо електрическо поле има магнитно поле.
Посоката на линиите на магнитна индукция се определя от правилото на десния винт, ако силата на електрическото поле се увеличи.
Ако силата на електрическото поле намалее, тогава първо се определя посоката на линиите на магнитната индукция съгласно правилото на десния винт. След това се променя на обратното - това ще бъде посоката на линиите на магнитната индукция за намаляващото електрическо поле.
33) Опитът на Франк-Херц- експеримент, който беше експериментално доказателство за дискретността на вътрешната енергия на атома. Поставен през 1913 г. от Й. Франк и Г. Херц.
Фигурата показва схемата на експеримента. Потенциална разлика V се прилага към катода K и решетката C1 на електровакуумна тръба, пълна с Hg (живачни) пари, ускоряващи електрони, и се премахва зависимостта на тока I от V. Забавяща потенциална разлика се прилага към решетката C2 и анода А. Електрони, ускорени в област I, изпитват сблъсъци с Hg атоми в област II. Ако енергията на електроните след сблъсъка е достатъчна за преодоляване на забавящия потенциал в област III, тогава те ще паднат върху анода. Следователно показанията на галванометъра G зависят от загубата на енергия от електроните при удар.
В експеримента се наблюдава монотонно увеличение на I с увеличаване на ускоряващия потенциал до 4,9 V, т.е. електрони с енергия E< 4,9 эВ испытывали упругие соударения с атомами Hg и внутренняя энергия атомов не менялась. При значении V = 4,9 В (и кратных ему значениях 9,8 В, 14,7 В) появлялись резкие спады тока. Это определённым образом указывало на то, что при этих значениях V соударения электронов с атомами носят неупругий характер, то есть энергия электронов достаточна для возбуждения атомов Hg. При кратных 4,9 эв значениях энергии электроны могут испытывать неупругие столкновения несколько раз.
34) Изобретяването на радиокомуникацията- едно от най-забележителните постижения на човешката мисъл и научно-техническия прогрес. Необходимостта от подобряване на средствата за комуникация, по-специално установяването на комуникация без кабели, беше особено остра в края на 19 век, когато широкото въвеждане на електрическа енергия в промишлеността, селското стопанство, комуникациите, транспорта (предимно морски) и др. .
Историята на науката и технологиите потвърждава, че всички изключителни открития и изобретения са били, първо, исторически обусловени, и второ, резултат от творческите усилия на учени и инженери от различни страни.
Радиотелеграфна комуникация -телекомуникация, при която чрез радиовълни се предават дискретни съобщения - азбучни, цифрови и знакови. В предавателната станция електрическите трептения, модулирани от телеграфно съобщение, влизат в радиотелеграфната комуникационна линия и от нея към приемната станция. След засичане и усилване телеграфното съобщение се приема на ухо или се записва от приемен печатен телеграфен апарат.
35) Радио телефонни комуникации- телекомуникации, при които телефонни (гласови) съобщения се предават посредством радиовълни. Информацията постъпва по радиотелефонната линия през микрофон, а от него - обикновено през телефон. Микрофонът и телефонът се свързват директно към радиостанциите или към тях се свързват телефонни линии.
Амплитудна модулация - вид модулация, при която променливият параметър на носещия сигнал е неговата амплитуда
Амплитуден модулатор -извиква се устройство, обвивката на високочестотния сигнал на изхода на което е пропорционална на нискочестотното модулиращо трептене. Разгледайте случая на най-простото хармонично модулирано трептене:,
На входа на модулатора сигналът е:
където дълбочината на амплитудна модулация M трябва да бъде пропорционална на амплитудата.
В резултат на въздействието на входния сигнал върху нелинеен елемент с частично линейно приближение, в тока на последния се появяват хармоници и комбинирани компоненти входни сигнали, а именно компоненти с честоти: Компоненти с честоти 
и формират желаното амплитудно модулирано трептене. Той трябва да бъде разделен от лентов филтър с централна честота, равна на носещата и честотна лента, достатъчна за разделяне на компоненти с честоти.
36) Откриване - Преобразуване на електромагнитна форма на вълната за производство на напрежение или ток, чиято големина се определя от параметрите на формата на вълната, за да се извлече информацията, съдържаща се в промените в тези параметри
Устройството и работата на най-простите детекторни приемници -най-простият и основен тип радиоприемник. Състои се от осцилаторна верига, към която са свързани антената и земята, и диоден (в по-ранната версия, кристален) детектор, който демодулира амплитудно модулирания сигнал. Сигнал аудио честотаот изхода на детектора, като правило, се възпроизвежда от слушалки с висок импеданс.
Дори за да приема мощни радиостанции, детекторният приемник изисква възможно най-дългата и силно окачена антена (за предпочитане десетки метри), както и подходящо заземяване. Няколко важни предимства на детекторния приемник са, че не изисква източник на захранване, много е евтин и може да се сглоби от импровизирани средства. Като свържете външен нискочестотен усилвател към изхода на приемника, можете да получите приемник директно усилванес много по-добри параметри. Благодарение на тези предимства детекторните приемници бяха широко използвани не само в първите десетилетия на излъчване.
37) Разпространение на радиовълни -явлението пренос на енергия от електромагнитни трептения в радиочестотния диапазон (виж радиоизлъчване). Различни аспекти на това явление се изучават от различни технически дисциплини, които са раздели на радиотехниката. Най-общите въпроси и проблеми се разглеждат от радиофизиката. Разпространението на радиовълни в специални технически обекти като кабели, антенни вълноводи се разглежда от специалисти по приложна електродинамика или специалисти по антенна и фидерна технология. Техническа дисциплина разпространение на радиовълниразглежда само онези задачи на радиоизлъчването, които са свързани с разпространението на радиовълни в естествена среда, тоест влиянието на атмосферата и околоземното пространство върху радиовълните на земната повърхност, разпространението на радиовълни в естествени резервоари , както и в създадени от човека пейзажи
Видове радиовълни 
-
Свойства на радиовълните -Разпространението на радиовълните в земното пространство зависи от свойствата на земната повърхност и свойствата на атмосферата. Условията за разпространение на радиовълните по земната повърхност до голяма степен зависят от релефа, електрическите параметри на земната повърхност и дължината на вълната. Подобно на другите вълни, радиовълните се характеризират с дифракция, т.е. феномен на избягване на препятствия. Дифракцията е най-силно изразена, когато геометричните размери на препятствията са съизмерими с дължината на вълната. Радиовълните, които се разпространяват близо до повърхността на земята и, частично поради дифракцията, обгръщат изпъкналостта на земното кълбо, се наричат земни или повърхностни радиовълни.
Приложение на радиовълни- За предаване на различни данни, сигнали и друга информация чрез източника и приемника на радиовълни. Например клетъченразличните му стандарти работят на различни радиочестоти, също WI-FI, ethernet радио и много други.
38) Разказразвитие на възгледите за природата на светлината -През втората половина на 17 век са положени основите на физическата оптика. Ф. Грималди открива явлението дифракция на светлината (огъване на светлината около препятствия, т.е. нейното отклонение от праволинейно разпространение) и предполага вълновата природа на светлината. В "Трактат за светлината", публикуван през 1690 г. от Х. Хюйгенс, е формиран принципът, според който всяка точка от пространството, до която достигне в този моментразпространяваща се вълна става източник на елементарни сферични вълни и на нейна основа той извежда законите за отражение и пречупване на светлината. Хюйгенс установява феномена на поляризация на светлината - явление, което се случва с лъч светлина по време на неговото отражение, пречупване (особено с двойно пречупване) и се състои в това, че колебателното движение във всички точки на лъча възниква само в една равнина, минаваща през посоката на лъча, докато в Неполяризиран лъч възникват трептения във всички посоки, перпендикулярни на лъча. Хюйгенс, развивайки идеята на Грималди, че светлината се разпространява не само по права линия с пречупване и отражение, но и с разделяне (дифракция), дава обяснение на всички известни оптични явления. Той твърди, че светлинните вълни се разпространяват в етера, който е фина материя, проникваща във всички тела.
39) Скоростта на светлинатавъв вакуум - абсолютната стойност на скоростта на разпространение на електромагнитните вълни във вакуум. Във физиката традиционно се обозначава с латинската буква " ° С» (произнася се като [tse]). Скоростта на светлината във вакуум е фундаментална константа, независима от избора на инерционна отправна система (ISR). Отнася се до фундаменталните физически константи, които характеризират не само отделни тела или полета, но свойствата на пространство-времето като цяло. Според съвременните представи скоростта на светлината във вакуум е пределната скорост на частиците и разпространението на взаимодействията.
Скоростта на светлината в прозрачна средае скоростта, с която светлината се разпространява в среда, различна от вакуум. В среда с дисперсия се разграничават фазова и групова скорост.
Фазовата скорост свързва честотата и дължината на вълната на монохроматичната светлина в среда (λ = ° С/ν). Тази скорост обикновено (но не непременно) е по-малка ° С. Съотношението на фазовата скорост на светлината във вакуум към скоростта на светлината в среда се нарича индекс на пречупване на средата. Груповата скорост на светлината в равновесна среда винаги е по-малка ° С. Въпреки това, в неравновесни среди може да надхвърли ° С. В този случай обаче предният фронт на импулса все още се движи със скорост, която не надвишава скоростта на светлината във вакуум. В резултат на това свръхсветлинното предаване на информация остава невъзможно.
40) Светлинна интерференция- преразпределение на интензитета на светлината в резултат на суперпозиция (суперпозиция) на няколко светлинни вълни. Това явление е придружено от редуване на максимуми и минимуми на интензитета в пространството. Разпределението му се нарича интерференчна картина.
Пръстените на Нютон
Друг метод за получаване на стабилна интерференционна картина за светлина е използването на въздушни междини, базирани на същата разлика в пътя на две части на вълната: едната - веднага отразена от вътрешната повърхност на лещата, а другата - преминала през въздушна междина под него и едва тогава се отразява. Може да се получи чрез поставяне на плоско-изпъкнала леща върху стъклена пластина с изпъкналата страна надолу. Когато лещата се освети отгоре с монохроматична светлина, на мястото на достатъчно плътен контакт между лещата и пластината се образува тъмно петно, заобиколено от редуващи се тъмни и светли концентрични пръстени с различна интензивност. Тъмните пръстени съответстват на минимуми на интерференция, а светлите пръстени съответстват на максимуми, както тъмните, така и светлите пръстени са изолинии с еднаква дебелина на въздушната междина. Чрез измерване на радиуса на светъл или тъмен пръстен и определяне на серийния му номер от центъра може да се определи дължината на вълната на монохроматичната светлина. Колкото по-стръмна е повърхността на лещата, особено по-близо до краищата, толкова по-малко е разстоянието между съседни светли или тъмни пръстени.
41) Закони на отражението:
1. Лъчи падащи, отразени и перпендикулярни на границата на две среди в точката на падане на лъча лежат в една и съща равнина.
2. Ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане:
42) Закони за пречупване
Колкото по-ниска е скоростта на светлината в дадена среда, толкова по-оптически плътна се счита тя. За среда с по-висок абсолютен индекс на пречупване се казва, че е оптически по-плътна.
Ако светлината преминава от оптически по-малко плътна среда към оптически по-плътна (например от въздух към вода или стъкло), тогава ъгълът на падане е по-голям от ъгъла на пречупване.
Обратно, ако светлината преминава от вода или стъкло във въздуха, тогава тя се пречупва от перпендикуляр: ъгълът на падане е по-малък от ъгъла на пречупване
Потопете пръчката в езерото. Нивото на водата трябва да се покачи. Но това увеличение е толкова незначително, че е трудно да се открие. И ако последователно потопите пръчката във водата и я издърпате, тогава през водата ще текат вълни. Те се забелязват на значително разстояние от мястото на произход. Това механично движение на водата може да се сравни с електромагнитни явления. Около диригента с постоянен токима постоянно електромагнитно поле. Трудно е да се открие далеч от проводник с ток.
Но ако през проводника премине променлив електрически ток, тогава електромагнитните сили около проводника ще се променят през цялото време, т.е. електромагнитното поле около него ще се вълнува. Електромагнитните вълни се излъчват от проводник с променлив ток.
Разстоянието между двата най-близки гребена на вълната на езерото е дължината на вълната. Означава се с гръцката буква λ (ламбда). Времето, през което която и да е част от вълнообразната повърхност на водата се издига, пада и отново се връща в своята начална позицияе периодът на трептене T. Реципрочната се нарича честота на трептене и се означава с буквата f. Честотата на трептене се измерва в периоди в секунда. Единицата за измерване на честотата на трептенията, съответстваща на един период в секунда, се нарича херц (Hz) - в чест на Хайнрих Рудолф Херц (1857 - 1894), известният изследовател на трептенията и вълните (1 хил. херца \u003d 1 килохерц, 1 милион херца \u003d 1 мегахерц) .
скорост на вълната ( с) е разстоянието, на което вълните се разпространяват за една секунда. За един период T вълновото движение има време да се разпространи само за дължината на една вълна X. За вълновото движение са валидни следните съотношения:
с T = λ; c / f = λ
Тези зависимости между честотата на трептенията, дължината на вълната и скоростта на вълната са верни не само за вълните върху вода, но и за всякакви трептения и вълни.
Необходимо е веднага да се подчертае едно свойство на електромагнитните трептения. Когато се разпространяват в празно пространство, каквато и да е тяхната честота, каквато и да е дължината на вълната им, скоростта им на разпространение винаги е една и съща -300 000 км/сек. Видимата светлина е един от видовете електромагнитни трептения (с дължина на вълната от 0,4 до 0,7 милимикрона и честота 10 14 - 10 15 Hz). Скоростта на разпространение на електромагнитните вълни е скоростта на светлината (3 10 10 cm/sec).
Във въздуха и в други газове скоростта на разпространение на електромагнитните трептения е само малко по-малка от тази във вакуум. И в различни течни и твърди среди може да бъде няколко пъти по-малко, отколкото във вакуум; освен това тук зависи от честотата на трептене.
| Най-малката и най-голямата. Има много единици за енергия: ерг, джаул, калория и др. Най-малката от тях е електронволтът: електрон, ускорен в електрическо поле между точки с потенциална разлика от 1 V, ще има енергия от 1 електронен волт. Най-голямата единица енергия беше наскоро предложена от индийския учен Хоми Баба за изчисляване на световните енергийни запаси. Нейната единица е равна на топлинната енергия, която се отделя при изгарянето на 33 милиарда тона въглища. Ученият е взел това количество въглища, защото през последните 20 години, през които са добити и изгорени много въглища, от земните недра са извлечени точно 33 милиарда тона. |
Радиация и излъчватели
Ние живеем в света на електромагнитните трептения. И слънчевата светлина, и мистериозните потоци космически лъчи, падащи на Земята от междузвездните пространства, и топлината, излъчвана от гореща пещ, и електрическият ток, циркулиращ в електрическите мрежи - всичко това са електромагнитни трептения. Всички те се разпространяват под формата на вълни, под формата на лъчи.
Всеки предмет, всяко тяло, което генерира вълни, се нарича радиатор. Пръчката, използвана за чатене в езерото, е излъчвател на водни вълни. Водата се съпротивлява на движението си. За да преместите пръчката, трябва да изразходвате енергия. Тази мощност, предавана на водата, е числено равна на произведението от квадрата на скоростта на пръчката и съпротивлението на движение. Част от тази мощност се превръща в топлина - отива за загряване на водата, а отчасти отива за образуване на вълни.
Може да се каже, че импеданс, изпитвана от пръчката, е сумата от две съпротивления: едното е съпротивлението срещу генериране на топлина, а другото е съпротивлението срещу образуване на вълни - радиационно съпротивление, както обикновено се нарича.
Същите закони важат и за електромагнитните явления. Мощността, която електрическият ток консумира в проводник, е равна на произведението на съпротивлението на проводника и квадрата на тока в него. Ако вземете тока в ампери и съпротивлението в ома, тогава мощността ще бъде във ватове.
В електрическото съпротивление на всеки проводник (както при механичното съпротивление на водата спрямо движението на пръчка) могат да се разграничат два компонента: съпротивление срещу генериране на топлина - омично съпротивление и съпротивление на радиация - съпротивление, причинено от образуването на електромагнитни вълни около проводник, който носи енергия със себе си.
Да вземем например електрически котлон, чието омично съпротивление е 20 ома, а силата на тока е 5 А. Мощността, преобразувана в топлина в тази плочка, ще бъде 500 вата (0,5 kW). За да се изчисли мощността на вълните, протичащи от излъчвателя, е необходимо да се умножи квадратът на тока в проводника по съпротивлението на излъчване на този проводник.
Радиационната устойчивост е в сложна зависимост от формата на проводника, от неговите размери, от дължината на излъчвания електромагнитна вълна. Но за единичен праволинеен проводник, във всички точки на който има ток с една и съща посока и същата сила, радиационното съпротивление (в ома) се изразява с относително проста формула:
R izl \u003d 3200 (l / λ) 2
Тук ле дължината на проводника и λ - дължината на електромагнитната вълна (тази формула е валидна за лзначително по-малък от λ ).
С приблизителни оценки тази формула може да се приложи към всякакви електрически конструкции, всякакви машини и устройства, например за нагревателна плоча, в която жицата не е права, а навита в спирала, положена на зигзаг. Но като лвъв формулата за радиационна устойчивост е необходимо да се замени не цялата дължина на проводника, а един от дадените размери на разглежданата структура. За отопление на плочки лприблизително равен на диаметъра на плочката.
генерирани в централните електроцентрали променлив токс честота 50 Hz. Този ток съответства на електромагнитна вълна с дължина 6 хиляди километра. Не само електрическите печки, но и най-големите електрически машини и апарати, и дори електропроводите на дълги разстояния имат размери лмного пъти по-малка от дължината на тази електромагнитна вълна. Радиационната устойчивост на най-големите електрически машини и устройства за ток с честота 50 Hz се измерва в незначителни части от ома. Дори при токове от хиляди ампера се излъчва по-малко от един ват.
Следователно, на практика, когато се използва индустриален ток с честота 50 Hz, не е необходимо да се вземат предвид неговите вълнови свойства. Енергията на този ток е здраво „свързана“ с проводниците. За свързване на консуматор (лампи, печки, двигатели и др.) е необходим директен контакт с тоководещи проводници.
С увеличаване на честотата на тока дължината на електромагнитната вълна намалява. Например за ток с честота 50 MHz е 3 м. При такава вълна дори малък проводник може да има значително съпротивление на излъчване и при относително малки токове да излъчва значителни количества енергия.
Според прецизни изчисления полувълнов проводник (l=λ/2)има устойчивост на радиация Р изд.около 73 ома. При ток, да речем, 10 a, излъчената мощност ще бъде 7,3 kW. Проводник, способен да излъчва електромагнитна енергия, се нарича антена. Този термин е заимстван от електротехниците в края на миналия век от ентомологията - антената се нарича антена-пипало при насекоми.
В началото на радиотехниката
Електромагнитните трептения, които се случват с честота от милион милиарда херца, нашето зрение се усеща като светлина. Хиляди пъти по-бавни вибрации могат да бъдат усетени от кожата като топлинни лъчи.
Електромагнитните трептения, чиято честота варира от няколко килохерца до хиляди мегахерца, не се възприемат от сетивата, но са от голямо значение за живота ни. Тези вибрации могат да се разпространяват, подобно на светлината и топлината, под формата на лъчи. На латински думата за "лъч" е "радиус". От този корен се образува думата "радиовълни". Това са трептения, генерирани от високочестотни токове. Тяхното основно, най-важно приложение са безжичните телеграфни и телефонни комуникации. За първи път в света безжичното предаване на сигнали чрез радиовълни беше практически осъществено от руския учен Александър Степанович Попов. На 7 май (25 април) 1895 г. на заседание на физическия отдел на Руското физико-химическо общество той демонстрира приемането на радиовълни.
В днешно време с помощта на радио можете да установите безжична връзка между всяка точка на земното кълбо. Възникват нови клонове на високочестотната техника - радар, телевизия. Радиотехниката започва да се използва в различни отрасли.
Правилно е прегледът на високочестотната технология да започне с методи за получаване на високочестотни променливи токове.
Най-старият и прост начин за създаване на високочестотни електромагнитни трептения е да се разреди кондензатор чрез искра. Първите радиопредаватели на А. С. Попов имаха искрови генератори с такива прости искрови междини под формата на две топки, разделени от въздушна междина.
 |
| Машинен генератор на високочестотен ток. |
В началото на нашия век се появиха подобрени искрови междини, които дадоха високочестотни трептения с мощност до 100 kW. Но имаха голяма загуба на енергия. В момента има по-модерни източници на високочестотни токове (HF).
За получаване на токове с честота до няколко килохерца обикновено се използват машинни генератори. Такъв генератор се състои от две основни части - неподвижен статор и въртящ се ротор. Повърхностите на ротора и статора, обърнати една към друга, са назъбени. Когато роторът се върти, взаимното движение на тези зъби предизвиква пулсация на магнитния поток. В работната намотка на генератора, положена върху статора, има променлива електродвижеща сила (емф). Честотата на тока е равна на произведението на броя на зъбите на ротора и броя на оборотите в секунда. Например при 50 зъба на ротора и скорост на въртене от 50 об/мин се получава честота на тока 2500 Hz.
В момента се произвеждат HDTV машинни генератори с мощност до няколкостотин киловата. Те дават честоти от няколкостотин херца до 10 kHz.
Един от най-често срещаните модерни начиниприемането на HDTV е приложение трептящи кръговесвързани с електрически управлявани вентили.
Зареждане...