Strujama visoke frekvencije (HF) smatraju se struje za koje nije zadovoljen uslov kvazistacionarnosti, što rezultira jako izraženim skin efektom.
Strujama visoke frekvencije (HF) smatraju se struje za koje nije ispunjen uslov kvazistacionarnosti, što rezultira jako izraženim skin efektom. Iz tog razloga struja teče duž površine vodiča bez prodora u njegovu zapreminu. Frekvencija takvih struja prelazi 10.000 Hz.
Za dobivanje struja s frekvencijom većom od nekoliko desetina kiloherca koriste se generatori električnih strojeva, koji uključuju stator i rotor. Na njihovim površinama okrenutim jedni prema drugima nalaze se zubi, čijim se međusobnim pomicanjem javlja pulsiranje. magnetsko polje. Konačna frekvencija struje primljene na izlazu jednaka je proizvodu brzine rotora i broja zubaca na njemu.
Također, za dobivanje HDTV-a koriste se oscilatorni krugovi, na primjer, električni krug, koji uključuje induktivnost i kapacitivnost. Za dobijanje HDTV frekvencija od milijardi herca koriste se instalacije sa šupljim oscilatornim krugom (WOF, TWT, magnetron, klistron).
Ako se vodič stavi u magnetsko polje zavojnice u kojoj teče visokofrekventna struja, tada će u vodiču nastati velike vrtložne struje koje će ga zagrijati. Temperatura i intenzitet grijanja mogu se podesiti promjenom struje u kalemovima. Zbog ovog svojstva HDTV se koristi u mnogim oblastima ljudske aktivnosti: u indukcijskim pećima, u metalurgiji za površinsko kaljenje dijelova, medicini, poljoprivredi, kućanskim aparatima ( mikrovalne pećnice, razni uređaji za kuhanje), radio komunikacije, radar, televizija itd.
Primjeri upotrebe visokofrekventnih struja
Uz pomoć HDTV-a u indukcijskim pećima, bilo koji metal se može topiti. Prednost ovog tipa topljenja je u mogućnosti topljenja u uslovima potpunog vakuuma, kada je isključen kontakt sa atmosferom. To omogućava proizvodnju legura koje su čiste u smislu nemetalnih inkluzija i nezasićene plinovima (vodonik, dušik).
Na mašinama za kaljenje uz pomoć HDTV-a moguće je kaljenje čeličnih proizvoda samo u površinskom sloju zbog skin efekta. To omogućava dobivanje dijelova s tvrdom površinom koji mogu izdržati značajna opterećenja i istovremeno bez ugrožavanja otpornosti na habanje i duktilnosti, jer jezgro ostaje mekano.
U medicini se visokofrekventne struje dugo koriste u UHF uređajima, gdje se zagrijavanje bilo kojeg ljudskog organa vrši zagrijavanjem dielektrika. HDTV čak i vrlo velike jačine struje je bezopasan za ljude, jer teče isključivo u najpovršnijim slojevima kože. U medicini se također koriste elektronoževi na bazi struje visoke frekvencije, uz pomoć kojih se "kuvaju" krvni sudovi i režu tkiva.
ODELJENJE ZA OBRAZOVANJE I NAUKU KEMEROVSKOG REGIJA
Država obrazovne ustanove srednji stručno obrazovanje
Kemerovska stručna tehnička škola
Struje visoke frekvencije.
Pripremili: nastavnici fizike
Shcherbunova Evgenia Olegovna i
Kolabina Galina Aleksejevna
Kemerovo
Šta su to visokofrekventne struje?
Struje sa frekvencijom iznad 10.000 Hz nazivaju se visokofrekventne struje (HF). Dobijaju se sa elektronskih uređaja.
Ako se provodnik stavi unutar zavojnice kroz koju teče visokofrekventna struja, tada će se u vodiču pojaviti vrtložne struje. Vrtložne struje zagrijavaju provodnik. Brzina zagrijavanja i temperatura mogu se lako podesiti promjenom struje u zavojnici.
Najvatrostalniji metali mogu se rastopiti u indukcijskoj peći. Da bi se dobile visoko čiste supstance, topljenje se može izvesti u vakuumu, pa čak i bez lončića, suspendovanjem rastaljenog metala u magnetskom polju. Visoka brzina zagrijavanja je vrlo pogodna za valjanje i kovanje metala. Odabirom oblika namotaja moguće je u najboljem slučaju lemiti i zavarivati dijelove temperaturni režim.
indukcijske peći za topljenje
Struja i koja teče kroz provodnik stvara magnetno polje B. Na veoma visokim frekvencijama, uticaj vrtložnog električnog polja E nastalog promenom polja B postaje primetan.
Uticaj polja E povećava struju na površini provodnika i slabi je u sredini. Na dovoljno visokoj frekvenciji struja teče samo u površinskom sloju vodiča.
Metodu površinskog kaljenja čeličnih proizvoda izumio je i predložio ruski naučnik V.P. Vologdin. Na visokoj frekvenciji, indukcijska struja zagrijava samo površinski sloj dijela. Nakon brzog hlađenja dobija se nekrhki proizvod sa tvrdom površinom.
mašina za kaljenje
Više pogledajte ovdje: Postrojenja za indukcijsko grijanje i kaljenje
Djelovanje visokofrekventnih struja na dielektrike
Na dielektrike djeluje visokofrekventno električno polje, postavljajući ih između ploča kondenzatora. Dio energije električnog polja se u ovom slučaju troši na zagrijavanje dielektrika. Grijanje s HDTV-om je posebno dobro ako je toplinska provodljivost tvari niska.
Visokofrekventno zagrijavanje dielektrika (dielektrično grijanje) se široko koristi za sušenje i lijepljenje drva, za proizvodnju gume i plastike.
Struje visoke frekvencije u medicini
UHF terapija je dielektrično zagrijavanje tjelesnih tkiva. Smrtonosna za osobu je stalna i niskofrekventna struja veća od nekoliko miliampera. Struja visoke frekvencije (≈ 1 MHz), čak i pri jačini od 1 A, uzrokuje samo zagrijavanje tkiva i koristi se za liječenje.
Elektronož je visokofrekventni aparat koji se široko koristi u medicini. Presijeca tkivo i "kuva" krvne sudove.
Druge primjene visokofrekventnih struja
Zrno tretirano HDTV-om prije sjetve značajno povećava prinos.
Indukcijsko zagrijavanje plinske plazme omogućava postizanje visokih temperatura.
Polje od 2400 MHz u mikrotalasnoj pećnici kuva supu u posudi za 2-3 minuta.
Djelovanje detektora mina zasniva se na promjeni parametara oscilatornog kruga kada se kalem dovede do metalnog predmeta.
Struje visoke frekvencije se također koriste za radio komunikacije, televiziju i radar.
Spisak izvora:
1. Dmitrieva, V.F. Fizika: udžbenik za studentske obrazovne ustanove srednjeg stručnog obrazovanja [Tekst] / V.F. Dmitriev. –6. izdanje. stereotip. - M.: Izdavački centar Akademija, 2005. - 280-288.
Internet resursi:
Jedinstveni prozor pristupa obrazovnim resursima [ Elektronski resurs]. - Način pristupa: http:// prozor. edu. en/ prozor, besplatno. - Zagl. sa ekrana. - (Datum tretmana: 11.11.2014.).
Sistem elektronske biblioteke "KnigaFond" [Elektronski izvor]. - Način pristupa: http://www.knigafund.ru/, za pristup informacijama. resursi zahtijevaju autorizaciju. - Zagl. sa ekrana. - (Datum tretmana: 11.11.2014.).
Portal prirodnih nauka » [Elektronski izvor]. - Način pristupa: http://e-science.ru/physics, besplatno. - Zagl. sa ekrana. - (Datum tretmana: 11.11.2014.).
Darsonvalizacija je upotreba visokofrekventne struje (110 kHz) i napona (25-30 kV) male jačine struje, modulirane u nizu oscilacija u trajanju od 100 μs, koje slijede na frekvenciji od 100 Hz, za terapeutske svrhe. Struja je takva visokog napona slabi pri prolasku kroz razrijeđeni zrak staklene elektrode, stvarajući visokofrekventno koronsko pražnjenje u sloju zraka između površine tijela i zida elektrode. Mehanizam terapijskog djelovanja određen je prolaskom visokofrekventne struje kroz tkiva i djelovanjem električnih pražnjenja na receptore kože i površinska tkiva. Kao rezultat toga dolazi do širenja površinskih krvnih žila i povećanja protoka krvi kroz njih, do širenja spastično suženih i sa povećanim tonusom krvnih žila, te obnavljanja poremećenog krvotoka u njima. To dovodi do prestanka ishemije tkiva i bolova uzrokovanih njom, osjećaja utrnulosti, parestezije, poboljšanja trofizma tkiva, uključujući i vaskularne zidove.
Terapeutska upotreba struja supratonalne frekvencije (TNCH) sastoji se u izlaganju tijela visokofrekventnoj naizmjeničnoj struji (22 kHz) na naponu od 4,5-5 kV. By izgled, tehnikom izvođenja zahvata i tehnikama, metoda je vrlo slična lokalnoj darsonvalizaciji. Razlika je u tome što se ne koristi impulsna, već kontinuirana struja niže frekvencije i napona i prolazi kroz staklenu elektrodu ispunjenu neonom. Sve to određuje razlike u terapijskom učinku. Zbog kontinuiteta struje u tkivima dolazi do većeg stvaranja topline – pacijenti osjećaju toplinu na mjestu izlaganja. Niži napon eliminira nadražujuće djelovanje varničnog pražnjenja, efekte bolje podnose pacijenti, pa se metoda češće koristi u pedijatrijskoj praksi.
Načini rada transformatora
· režim mirovanja. Ovaj način rada karakterizira otvoreni sekundarni krug transformatora, zbog čega u njemu ne teče struja. Uz pomoć iskustva bez opterećenja, moguće je odrediti efikasnost transformatora, omjer transformacije, kao i gubitke čelika.
· Način učitavanja. Ovaj način rada karakterizira sekundarni krug transformatora zatvoren na opterećenje. Ovaj način rada je glavni način rada za transformator.
· Način kratkog spoja. Ovaj način rada se postiže kratkim spojem sekundarnog kruga. Pomoću njega možete odrediti gubitak korisne snage za zagrijavanje žica u krugu transformatora. Ovo se uzima u obzir u ekvivalentnom krugu stvarnog transformatora koji koristi aktivni otpor.
28) Oscilatorno kolo- oscilator, koji je električni krug koji sadrži spojeni induktor i kondenzator. U takvom kolu mogu se pobuditi fluktuacije struje i napona.
Princip rada
Neka se kondenzator kapaciteta C napuni do napona. Energija pohranjena u kondenzatoru je
Kada je kondenzator spojen na induktor, struja će teći u krugu, što će uzrokovati elektromotornu silu (EMF) samoindukcije u zavojnici, čiji je cilj smanjenje struje u kolu. Struja uzrokovana ovim EMF-om (u nedostatku gubitaka u induktivnosti) u početnom trenutku bit će jednaka struji pražnjenja kondenzatora, odnosno, rezultirajuća struja će biti jednaka nuli. Magnetska energija zavojnice u ovom (početnom) trenutku je nula.
Tada će se rezultirajuća struja u krugu povećati, a energija iz kondenzatora će prijeći u zavojnicu dok se kondenzator potpuno ne isprazni. U ovom trenutku, električna energija kondenzatora. Magnetska energija koncentrisana u zavojnici je, naprotiv, maksimalna i jednaka je , gdje je induktivnost zavojnice,
Maksimalna trenutna vrijednost.
Nakon toga će započeti punjenje kondenzatora, odnosno punjenje kondenzatora naponom različitog polariteta. Punjenje će se odvijati sve dok se magnetna energija zavojnice ne pretvori u električnu energiju kondenzatora. Kondenzator će u ovom slučaju ponovo biti napunjen na napon.
Kao rezultat, u krugu nastaju oscilacije čije će trajanje biti obrnuto proporcionalno gubicima energije u krugu.
Općenito, gore opisani procesi u paralelnom oscilatornom krugu nazivaju se strujna rezonanca, što znači da struje teku kroz induktivitet i kapacitivnost, više od struje koja prolazi kroz cijeli krug, te su te struje za određeni broj puta veće, koji se naziva faktor kvaliteta. Ove velike struje ne napuštaju granice kruga, jer su van faze i kompenziraju se same. Također je vrijedno napomenuti da otpor paralelnog oscilatornog kruga teži beskonačnosti na rezonantnoj frekvenciji (za razliku od serijskog oscilatornog kruga, čiji otpor teži nuli na rezonantnoj frekvenciji), i to ga čini nezamjenjivim filterom.
Vrijedi napomenuti da osim jednostavnog oscilatornog kruga, postoje i oscilatorni krugovi prve, druge i treće vrste, koji uzimaju u obzir gubitke i imaju druge karakteristike.
29) Indukcijski alternator- Za razliku od drugih generatora, rad indukcionog generatora se ne zasniva na rotirajućem magnetskom polju, već na pulsirajućem, drugim riječima, polje se mijenja ne u funkciji pomaka, već u funkciji vremena, što u konačnici ( indukcija EMF) daje isti rezultat.
Konstrukcija indukcionih generatora uključuje postavljanje i konstantnog polja i zavojnica za indukciju EMF-a na statoru, pri čemu rotor ostaje bez namotaja, ali nužno ima zupčani oblik, budući da se sav rad generatora zasniva na zupčastim harmonicima rotora.
Struje visoke frekvencije i njihova primjena.
Visokofrekventne struje su takve struje čija frekvencija, odnosno broj oscilacija, dostiže milion u jednoj sekundi. Ovaj tip struje je našla svoju primenu u mašinstvu, gde je neophodna za zavarivanje i termičku obradu površina delova, i u metalurgiji gde se koristi za topljenje raznih metala.
Upotreba struja visoke frekvencije dovela je industrije kao što su mašinstvo i metalurgija na novi nivo. Toplinska obrada dijelova, koja se provodi visokonaponskim strujama, produžava njihov vijek trajanja, povećava otpornost na habanje, čvrstoću i tvrdoću metala. Rad sa visokofrekventnim strujama ne samo da čini rad efikasnijim, već i značajno poboljšava nivo kvaliteta dobijenih proizvoda.
Maxwellovi postulati
Prvi postulat: oko bilo kojeg naizmjeničnog magnetnog polja postoji vrtložno električno polje.
Smjer vrtložnog električnog polja određen je pravilom lijevog zavrtnja ako se magnetsko polje povećava.
Ako se magnetsko polje smanji, tada se prvo određuje smjer vrtložnog električnog polja prema pravilu lijevog zavrtnja. Zatim se mijenja u suprotno - to će biti smjer vrtložnog električnog polja za opadajuće magnetsko polje.
Drugi postulat: oko bilo kojeg naizmjeničnog električnog polja postoji magnetno polje.
Smjer linija magnetske indukcije određen je pravilom desnog vijka, ako se jačina električnog polja povećava.
Ako se jačina električnog polja smanji, tada se prvo određuje smjer linija magnetske indukcije prema pravilu desnog vijka. Zatim se mijenja u suprotno - to će biti smjer linija magnetske indukcije za opadajuće električno polje.
33) Frank-Hertz iskustvo- eksperiment koji je bio eksperimentalni dokaz diskretnosti unutrašnje energije atoma. Postavili J. Frank i G. Hertz 1913. godine.
Na slici je prikazana šema eksperimenta. Na katodu K i rešetku C1 elektrovakuumske cijevi napunjene parama Hg (žive) primjenjuje se razlika potencijala V, ubrzavajući elektroni, a ovisnost struje I o V je uklonjena. Na mrežu C2 i anodu se primjenjuje usporavajuća razlika potencijala. A. Ubrzani elektroni u regionu I doživljavaju sudare sa atomima Hg u regionu II. Ako je energija elektrona nakon sudara dovoljna da savlada potencijal usporavanja u području III, tada će pasti na anodu. Shodno tome, očitavanja galvanometra G zavise od gubitka energije elektrona pri udaru.
U eksperimentu je uočeno monotono povećanje I sa povećanjem potencijala ubrzanja do 4,9 V, odnosno elektrona sa energijom 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) Izum radio komunikacije- jedno od najistaknutijih dostignuća ljudske misli i naučno-tehnološkog napretka. Potreba za unapređenjem sredstava komunikacije, a posebno uspostavljanja komunikacije bez žica, bila je posebno akutna krajem 19. stoljeća, kada je došlo do širokog uvođenja električne energije u industriju, poljoprivredu, komunikacije, transport (prije svega pomorski) itd. .
Istorija nauke i tehnologije potvrđuje da su sva izuzetna otkrića i izumi, prvo, istorijski determinisani, a drugo, rezultat kreativnih napora naučnika i inženjera iz različitih zemalja.
Radiotelegrafska komunikacija - telekomunikacija, u kojoj se diskretne poruke prenose putem radio talasa - abecednim, numeričkim i znakovnim. Na predajnoj stanici električne oscilacije modulirane telegrafskom porukom ulaze u radiotelegrafsku komunikacijsku liniju i od nje do prijemne stanice. Nakon detekcije i pojačanja, telegrafska poruka se prima na uho ili snima telegrafskim aparatom za direktno štampanje.
35) Radio telefonske komunikacije- telekomunikacije, u kojima se telefonske (glasovne) poruke prenose putem radio talasa. Informacije ulaze u radiotelefonsku liniju preko mikrofona, a iz njega - obično preko telefona. Mikrofon i telefon su direktno povezani na radio stanice ili su na njih povezane telefonske linije.
Amplitudna modulacija - vrsta modulacije u kojoj je varijabilni parametar signala nosioca njegova amplituda
Amplitudni modulator - naziva se uređaj čija je ovojnica visokofrekventnog signala na čijem je izlazu proporcionalna niskofrekventnoj modulirajućoj oscilaciji. Razmotrimo slučaj najjednostavnije harmonijske modulirajuće oscilacije:
Na ulazu modulatora signal je:
pri čemu dubina amplitudne modulacije M treba biti proporcionalna amplitudi .
Kao rezultat utjecaja ulaznog signala na nelinearni element s djelično linearnom aproksimacijom, u struji potonjeg pojavljuju se harmonici i komponente kombinacije. ulazni signali, odnosno komponente sa frekvencijama: Komponente sa frekvencijama 
i formiraju željenu amplitudno moduliranu oscilaciju. Mora biti odvojen propusnim filterom sa središnjom frekvencijom jednakom nosiocu i širinom pojasa dovoljnom da odvoji komponente sa frekvencijama.
36) Detekcija - Pretvaranje elektromagnetnog valnog oblika za proizvodnju napona ili struje čija je veličina određena parametrima valnog oblika, kako bi se izvukle informacije sadržane u promjenama ovih parametara
Uređaj i rad najjednostavnijih detektorskih prijemnika - najjednostavniji, najosnovniji tip radio prijemnika. Sastoji se od oscilatornog kruga na koji su spojeni antena i uzemljenje, te diodnog (u ranijoj verziji, kristalnog) detektora koji demodulira amplitudski modulirani signal. Signal audio frekvencija sa izlaza detektora, po pravilu, reprodukuju se slušalice visoke impedancije.
Čak i za prijem moćnih radio stanica, detektorski prijemnik zahtijeva najdužu moguću i visoko viseću antenu (po mogućnosti desetine metara), kao i odgovarajuće uzemljenje. Nekoliko važnih prednosti prijemnika detektora je to što ne zahtijeva izvor napajanja, vrlo je jeftin i može se sastaviti iz improviziranih sredstava. Povezivanjem bilo kojeg vanjskog niskofrekventnog pojačala na izlaz prijemnika, možete dobiti prijemnik direktno pojačanje sa mnogo boljim parametrima. Zbog ovih prednosti, detektorski prijemnici su bili široko korišćeni ne samo u ranim decenijama emitovanja.
37) Širenje radio talasa - fenomen prijenosa energije elektromagnetnih oscilacija u radiofrekvencijskom opsegu (vidi radio emisiju). Različite aspekte ovog fenomena proučavaju različite tehničke discipline, koje su dio radiotehnike. Radiofizika razmatra najopštija pitanja i probleme. Širenje radio talasa u posebnim tehničkim objektima kao što su kablovi, antenski talasovodi, razmatraju stručnjaci za primenjenu elektrodinamiku, odnosno specijalisti za antensku i fider tehniku. Tehnička disciplina širenje radio talasa razmatra samo one zadatke radio-emisije koji su povezani sa širenjem radio talasa u prirodnim sredinama, odnosno uticaj atmosfere i prizemnog prostora na radio talase Zemljine površine, širenje radio talasa u prirodnim rezervoarima , kao i u pejzažima koje je napravio čovjek
Vrste radio talasa 
-
Svojstva radio talasa -Širenje radio talasa u zemaljskom prostoru zavisi od svojstava zemljine površine i svojstava atmosfere. Uslovi za širenje radio talasa duž površine zemlje u velikoj meri zavise od terena, električnih parametara zemljine površine i talasne dužine. Kao i ostali talasi, i radio talase karakteriše difrakcija, tj. fenomen izbjegavanja prepreka. Difrakcija je najizraženija kada su geometrijske dimenzije prepreka srazmerne talasnoj dužini. Radio talasi koji se šire blizu površine zemlje i, delimično zbog difrakcije, obavijaju izbočenje zemaljske kugle nazivaju se zemaljski ili površinski radio talasi.
Primena radio talasa- Za prenos raznih podataka, signala i drugih informacija preko izvora i prijemnika radio talasa. Na primjer ćelijski njegovi različiti standardi rade na različitim radio frekvencijama, također WI-FI, ethernet radio i mnogi drugi.
38) Pripovijetka razvoj pogleda na prirodu svjetlosti - U drugoj polovini 17. stoljeća postavljeni su temelji fizičke optike. F. Grimaldi otkriva fenomen difrakcije svjetlosti (savijanje svjetlosti oko prepreka, tj. njeno odstupanje od pravolinijskog širenja) i sugerira talasnu prirodu svjetlosti. U "Traktatu o svjetlosti" koji je 1690. objavio H. Huygens, formiran je princip prema kojem je svaka tačka prostora, do koje je došla u ovog trenutka talas koji se širi postaje izvor elementarnih sfernih talasa, na osnovu čega je izveo zakone refleksije i prelamanja svetlosti. Huygens je ustanovio fenomen polarizacije svjetlosti - fenomen koji se javlja kod snopa svjetlosti prilikom njegovog odbijanja, prelamanja (posebno kod dvostrukog prelamanja) i sastoji se u tome da se oscilatorno kretanje u svim tačkama snopa javlja samo u jednoj ravni koja prolazi kroz smjeru zraka, dok se u nepolariziranom snopu oscilacije javljaju u svim smjerovima, okomito na snop. Hajgens je, razvio Grimaldijevu ideju da se svetlost širi ne samo pravolinijski sa lomom i refleksijom, već i sa cepanjem (difrakcijom), dao je objašnjenje za sve poznate optičke fenomene. On tvrdi da se svetlosni talasi šire u etru, koji je suptilna materija koja prodire u sva tela.
39) Brzina svetlosti u vakuumu - apsolutna vrijednost brzine prostiranja elektromagnetnih valova u vakuumu. U fizici se tradicionalno označava latiničnim slovom " c» (izgovara se kao [tse]). Brzina svjetlosti u vakuumu je osnovna konstanta, neovisna o izboru inercijalnog referentnog okvira (ISR). Odnosi se na osnovne fizičke konstante koje karakteriziraju ne samo pojedinačna tijela ili polja, već svojstva prostor-vremena kao cjeline. Prema modernim konceptima, brzina svjetlosti u vakuumu je granična brzina čestica i širenja interakcija.
Brzina svjetlosti u providnom mediju je brzina kojom svjetlost putuje u mediju različitom od vakuuma. U mediju sa disperzijom razlikuju se fazna i grupna brzina.
Fazna brzina povezuje frekvenciju i talasnu dužinu monohromatskog svetla u mediju (λ = c/ν). Ova brzina je obično (ali ne nužno) manja c. Omjer fazne brzine svjetlosti u vakuumu i brzine svjetlosti u mediju naziva se indeks prelamanja medija. Grupna brzina svjetlosti u ravnotežnom mediju uvijek je manja c. Međutim, u neravnotežnim medijima može premašiti c. U ovom slučaju, međutim, prednja ivica pulsa se i dalje kreće brzinom koja ne prelazi brzinu svjetlosti u vakuumu. Kao rezultat toga, superluminalni prijenos informacija ostaje nemoguć.
40) Smetnje svetlosti- preraspodjela intenziteta svjetlosti kao rezultat superpozicije (superpozicije) nekoliko svjetlosnih valova. Ovu pojavu prate maksimumi i minimumi intenziteta koji se izmjenjuju u prostoru. Njegova distribucija se naziva interferencijski obrazac.
Njutnovo prstenje
Druga metoda za dobijanje stabilnog interferentnog uzorka za svjetlost je korištenje zračnih praznina, zasnovanih na istoj razlici u putanji dva dijela vala: jednog - koji se odmah reflektira od unutrašnje površine sočiva i drugog - koji prolazi kroz zračni otvor ispod njega i tek tada reflektiran. Može se dobiti postavljanjem ravno-konveksnog sočiva na staklenu ploču sa konveksnom stranom nadole. Kada se sočivo odozgo osvijetli monokromatskom svjetlošću, na mjestu dovoljno gustog kontakta između sočiva i ploče formira se tamna mrlja, okružena naizmjeničnim tamnim i svijetlim koncentričnim prstenovima različitog intenziteta. Tamni prstenovi odgovaraju minimumima interferencije, a svijetli maksimumima, i tamni i svijetli prstenovi su izolinije jednake debljine zračnog jaza. Mjerenjem radijusa svijetlog ili tamnog prstena i određivanjem njegovog serijskog broja iz centra, može se odrediti valna dužina monokromatske svjetlosti. Što je površina sočiva strmija, posebno bliže rubovima, to je manja udaljenost između susjednih svijetlih ili tamnih prstenova.
41) Zakoni refleksije:
1. Upadne zrake, reflektirane i okomite na granicu dva medija u tački upada zraka, leže u istoj ravni.
2. Ugao refleksije jednak je upadnom uglu:
42) Zakoni refrakcije
Što je manja brzina svjetlosti u mediju, to se smatra optički gustim. Za medij s većim apsolutnim indeksom prelamanja kaže se da je optički gušći.
Ako svjetlost prelazi iz optički manje gustog medija u optički gušće (na primjer, iz zraka u vodu ili staklo), tada upadni ugao je veći od ugla prelamanja.
Suprotno tome, ako svjetlost pređe iz vode ili stakla u zrak, tada se lomi od okomice: upadni ugao je manji od ugla prelamanja
Uronite štap u ribnjak. Nivo vode bi trebao porasti. Ali ovo povećanje je toliko neznatno da ga je teško otkriti. A ako naizmjenično uronite štap u vodu i izvučete ga, tada će valovi prolaziti kroz vodu. Uočljive su na znatnoj udaljenosti od mjesta nastanka. Ovo mehaničko kretanje vode može se uporediti sa elektromagnetnim fenomenima. Oko konduktera sa jednosmerna struja postoji konstantno elektromagnetno polje. Teško ga je otkriti daleko od provodnika sa strujom.
Ali ako se kroz provodnik prođe naizmjenična električna struja, tada će se elektromagnetske sile oko vodiča stalno mijenjati, tj. elektromagnetno polje oko njega će se talasati. Elektromagnetski valovi pokreću se iz vodiča naizmjenične struje.
Udaljenost između dva najbliža vrha valova na jezercu je valna dužina. Označava se grčkim slovom λ (lambda). Vrijeme tokom kojeg se bilo koji dio valovite površine vode diže, spušta i ponovo vraća u svoju početni položaj je period oscilovanja T. Recipročna vrijednost se naziva frekvencija oscilovanja i označava se slovom f. Frekvencija oscilacije se mjeri u periodima u sekundi. Jedinica mjerenja frekvencije oscilacija, koja odgovara jednom periodu u sekundi, nazvana je herc (Hz) - u čast Heinricha Rudolfa Herca (1857. - 1894.), poznatog istraživača oscilacija i valova (1.000 herca \u003d 1 kiloherca, 1 milion herca \u003d 1 megaherca).
brzina talasa ( With) je udaljenost preko koje se talasi šire u jednoj sekundi. Tokom jednog perioda T, talasno kretanje ima vremena da se proširi samo za dužinu jednog talasa X. Za talasno kretanje važe sledeće relacije:
sa T = λ; c / f = λ
Ovi odnosi između frekvencije oscilovanja, talasne dužine i brzine talasa važe ne samo za talase na vodi, već i za bilo koje oscilacije i talase.
Potrebno je odmah naglasiti jedno svojstvo elektromagnetnih oscilacija. Kada se šire u praznom prostoru, bez obzira na njihovu frekvenciju, bez obzira na njihovu talasnu dužinu, njihova brzina širenja je uvijek ista -300.000 km/sec. Vidljiva svjetlost je jedna od vrsta elektromagnetnih oscilacija (valne dužine od 0,4 do 0,7 milimikrona i frekvencije 10 14 - 10 15 Hz). Brzina širenja elektromagnetnih talasa je brzina svetlosti (3 10 10 cm/sek).
U vazduhu i drugim gasovima, brzina širenja elektromagnetnih oscilacija je samo nešto manja nego u vakuumu. A u raznim tekućim i čvrstim medijima može biti nekoliko puta manje nego u vakuumu; osim toga, ovdje ovisi o frekvenciji oscilacija.
| Najmanji i najveći Postoji mnogo jedinica za energiju: erg, džul, kalorija, itd. Najmanja od njih je elektron volt: elektron ubrzan u električnom polju između tačaka s potencijalnom razlikom od 1 V imat će energiju od 1 elektron volt. Najveću jedinicu energije nedavno je predložio indijski naučnik Homi Baba za izračunavanje svjetskih energetskih rezervi. Njegova jedinica jednaka je toplotnoj energiji koja se oslobađa pri sagorevanju 33 milijarde tona uglja. Naučnik je uzeo ovoliku količinu uglja jer je tokom proteklih 20 godina, tokom kojih je iskopano i spaljeno mnogo uglja, izvađeno tačno 33 milijarde tona iz utrobe Zemlje. |
Zračenje i emiteri
Živimo u svijetu elektromagnetnih oscilacija. I sunčeva svjetlost, i misteriozni tokovi kosmičkih zraka koji padaju na Zemlju iz međuzvjezdanih prostora, i toplina koju emituje vruća peć, i električna struja koja kruži u energetskim mrežama - sve su to elektromagnetske oscilacije. Svi se oni šire u obliku talasa, u obliku zraka.
Svaki predmet, svako tijelo koje stvara valove naziva se radijator. Štap koji se koristi za ćaskanje u ribnjaku je emiter vodenih talasa. Voda se opire njegovom kretanju. Da biste pomjerili štap, morate potrošiti snagu. Ova snaga koja se prenosi na vodu numerički je jednaka umnošku kvadrata brzine štapa i otpora kretanju. Dio te snage pretvara se u toplinu – ide na zagrijavanje vode, a dijelom na formiranje valova.
To se može reći impedansa, koju doživljava štap, je zbir dva otpora: jedan je otpor stvaranju topline, a drugi otpor stvaranju valova - otpornost na zračenje, kako se to obično naziva.
Isti zakoni važe i za elektromagnetne pojave. Snaga koju električna struja troši u vodiču jednaka je proizvodu otpora vodiča i kvadrata struje u njemu. Ako uzmete struju u amperima i otpor u omima, tada će snaga biti u vatima.
U električnom otporu bilo kojeg vodiča (kao u mehaničkom otporu vode na kretanje štapa) mogu se razlikovati dvije komponente: otpor na stvaranje topline - omski otpor i otpornost na zračenje - otpor uzrokovan stvaranjem elektromagnetnih valova oko provodnika koji sa sobom nosi energiju.
Uzmimo, na primjer, električnu grijaću ploču, za koju je omski otpor 20 oma, a struja 5 A. Snaga pretvorena u toplinu u ovoj pločici bit će 500 vati (0,5 kW). Da bi se izračunala snaga talasa koji izlaze iz emitera, potrebno je pomnožiti kvadrat struje u vodiču sa otporom zračenja ovog vodiča.
Otpor na zračenje je u složenoj zavisnosti od oblika provodnika, od njegovih dimenzija, od dužine emitovanog elektromagnetni talas. Ali za jedan pravolinijski provodnik, u svim tačkama u kojima postoji struja istog smjera i iste jačine, otpor zračenja (u omima) izražava se relativno jednostavnom formulom:
R izl \u003d 3200 (l / λ) 2
Evo l je dužina provodnika, i λ - dužina elektromagnetnog talasa (ova formula važi za l znatno manji od λ ).
Uz približne procjene, ova se formula može primijeniti na bilo koje električne strukture, sve strojeve i uređaje, na primjer, za grijaću ploču, u kojoj žica nije ravna, već smotana u spiralu položenu u cik-cak. Ali kao l u formuli za otpornost na zračenje potrebno je zamijeniti ne punu dužinu vodiča, već jednu od datih dimenzija strukture koja se razmatra. Za grijanje pločica l približno jednak prečniku pločice.
proizvedene u centralnim elektranama naizmjenična struja sa frekvencijom od 50 Hz. Ova struja odgovara elektromagnetnom talasu dužine 6 hiljada km. Ne samo električne peći, već i najveće električne mašine i aparati, pa čak i daljinski dalekovodi, imaju dimenzije l mnogo puta manji od dužine ovog elektromagnetnog talasa. Otpor na zračenje najvećih električnih mašina i uređaja za struju frekvencije 50 Hz mjeri se u zanemarivim dijelovima oma. Čak i pri strujama od hiljada ampera, zrači se manje od jednog vata.
Stoga, u praksi, kada se koristi industrijska struja frekvencije od 50 Hz, nije potrebno uzeti u obzir njena valna svojstva. Energija ove struje je čvrsto "vezana" za žice. Za spajanje potrošača (lampe, peći, motori itd.) neophodan je direktan kontakt sa strujnim žicama.
Sa povećanjem frekvencije struje, dužina elektromagnetnog talasa se smanjuje. Na primjer, za struju sa frekvencijom od 50 MHz, to je 3 m. Sa takvim talasom, čak i mali provodnik može imati značajnu otpornost na zračenje i, pri relativno malim strujama, emitovati značajne količine energije.
Prema rafiniranim proračunima, polutalasni provodnik (l=λ/2) ima otpornost na zračenje R izd. oko 73 oma. Sa strujom od, recimo, 10 a, snaga zračenja će biti 7,3 kW. Provodnik koji može zračiti elektromagnetnu energiju naziva se antena. Ovaj termin su električari posudili krajem prošlog stoljeća iz entomologije - antena se kod insekata naziva antena-pipak.
Na počecima radiotehnike
Elektromagnetne oscilacije koje se javljaju na frekvenciji od milion milijardi herca, naš vid se osjeća kao svjetlost. Hiljadu puta sporije vibracije se mogu osjetiti na koži kao toplotni zraci.
Elektromagnetne oscilacije, čija se frekvencija kreće od nekoliko kiloherca do hiljada megaherca, ne opažaju se osjetilima, ali su od velikog značaja u našim životima. Ove vibracije su u stanju da se šire, poput svetlosti i toplote, u obliku zraka. Na latinskom, riječ za "zraku" je "radijus". Od ovog korena nastala je reč "radio talasi". To su oscilacije koje stvaraju visokofrekventne struje. Njihova glavna, najvažnija primjena je bežična telegrafska i telefonska komunikacija. Po prvi put u svetu bežični prenos signala radio talasima praktično je sproveo ruski naučnik Aleksandar Stepanovič Popov. 7. maja (25. aprila) 1895. godine na sastanku fizičkog odeljenja Ruskog fizičko-hemijskog društva pokazao je prijem radio talasa.
Danas, uz pomoć radija, možete uspostaviti bežičnu vezu između bilo koje tačke na planeti. Pojavile su se nove grane visokofrekventne tehnologije - radar, televizija. Radiotehnika se počela koristiti u raznim industrijama.
Pregled visokofrekventne tehnologije ispravno je započeti metodama za dobijanje visokofrekventnih naizmjeničnih struja.
Najstariji i najjednostavniji način za proizvodnju visokofrekventnih elektromagnetnih oscilacija je pražnjenje kondenzatora kroz iskru. Prvi radio odašiljači A. S. Popova imali su generatore iskri sa tako jednostavnim iskrištima u obliku dvije kuglice razdvojene zračnim rasporom.
 |
| Strojni generator struje visoke frekvencije. |
Početkom našeg stoljeća pojavili su se poboljšani razmaci iskri, koji su davali visokofrekventne oscilacije snage do 100 kW. Ali imali su veliki gubitak energije. Trenutno postoje napredniji izvori visokofrekventnih struja (HF).
Da bi se dobile struje frekvencije do nekoliko kiloherca, obično se koriste mašinski generatori. Takav generator se sastoji od dva glavna dijela - fiksnog statora i rotacionog rotora. Površine rotora i statora okrenute jedna prema drugoj su nazubljene. Kada se rotor rotira, međusobno kretanje ovih zubaca uzrokuje pulsiranje magnetskog fluksa. U radnom namotu generatora, položenom na stator, postoji promjenjiva elektromotorna sila (emf). Frekvencija struje jednaka je proizvodu broja zubaca rotora i broja okretaja u sekundi. Na primjer, sa 50 zubaca na rotoru i njegovom brzinom rotacije od 50 o/min, dobija se strujna frekvencija od 2500 Hz.
Trenutno se proizvode HDTV mašinski generatori snage do nekoliko stotina kilovata. Daju frekvencije od nekoliko stotina herca do 10 kHz.
Jedan od najčešćih moderne načine prijem HDTV-a je aplikacija oscilatorna kola spojen na električno kontrolirane ventile.
Učitavanje...