Arus frekuensi tinggi (HF) dianggap arus yang kondisi kuasi-stasioneritasnya tidak terpenuhi, menghasilkan efek kulit yang sangat jelas
Arus frekuensi tinggi (HF) dianggap sebagai arus yang kondisi kuasi-stasioneritas tidak terpenuhi, yang menghasilkan efek kulit yang sangat jelas. Karena alasan ini, arus mengalir di sepanjang permukaan konduktor tanpa menembus volumenya. Frekuensi arus tersebut melebihi 10.000 Hz.
Untuk mendapatkan arus dengan frekuensi lebih dari beberapa puluh kilohertz, digunakan generator mesin listrik yang meliputi stator dan rotor. Pada permukaannya yang saling berhadapan ada gigi, karena gerakan timbal balik yang terjadi denyutan. Medan gaya. Frekuensi akhir arus yang diterima pada keluaran sama dengan perkalian kecepatan rotor dan jumlah gigi di atasnya.
Juga, untuk mendapatkan HDTV, rangkaian osilasi digunakan, misalnya rangkaian listrik, yang meliputi induktansi dan kapasitansi. Untuk mendapatkan frekuensi HDTV miliaran hertz, instalasi dengan sirkuit osilasi berongga digunakan (WOF, TWT, magnetron, klystron).
Jika konduktor ditempatkan di medan magnet kumparan di mana arus frekuensi tinggi mengalir, maka arus eddy yang besar akan muncul di konduktor, yang akan memanaskannya. Suhu dan intensitas pemanasan dapat diatur dengan mengubah arus dalam kumparan. Karena sifat ini, HDTV digunakan di banyak bidang aktivitas manusia: dalam tungku induksi, dalam metalurgi untuk pengerasan permukaan bagian, obat-obatan, pertanian, peralatan rumah tangga ( gelombang mikro, berbagai perangkat untuk memasak), komunikasi radio, radar, televisi, dll.
Contoh penggunaan arus frekuensi tinggi
Dengan bantuan HDTV di tungku induksi, semua logam dapat dilebur. Keuntungan dari jenis peleburan ini terletak pada kemungkinan peleburan dalam kondisi vakum total, saat kontak dengan atmosfer dikecualikan. Hal ini memungkinkan untuk menghasilkan paduan yang murni dalam hal inklusi non-logam dan tidak jenuh dengan gas (hidrogen, nitrogen).
Pada mesin pengerasan dengan bantuan HDTV, dimungkinkan untuk mengeraskan produk baja hanya pada lapisan permukaan karena efek kulit. Hal ini memungkinkan untuk mendapatkan bagian dengan permukaan keras yang dapat menahan beban yang signifikan dan pada saat yang sama tanpa mengurangi ketahanan aus dan keuletan, karena inti tetap lunak.
Dalam kedokteran, arus frekuensi tinggi telah lama digunakan dalam perangkat UHF, di mana pemanasan organ manusia dilakukan dengan memanaskan dielektrik. HDTV bahkan dengan kekuatan arus yang sangat tinggi tidak berbahaya bagi manusia, karena mengalir secara eksklusif di lapisan kulit yang paling dangkal. Juga dalam pengobatan, pisau listrik berdasarkan arus frekuensi tinggi digunakan, dengan bantuan pembuluh darah "diseduh" dan jaringan dipotong.
DEPARTEMEN PENDIDIKAN DAN ILMU WILAYAH KEMEROVSK
Negara lembaga pendidikan tengah pendidikan kejuruan
Sekolah teknik kejuruan Kemerovo
Arus frekuensi tinggi.
Disiapkan oleh: guru fisika
Shcherbunova Evgenia Olegovna dan
Kolabina Galina Alekseevna
Kemerovo
Apa itu arus frekuensi tinggi?
Arus dengan frekuensi di atas 10.000 Hz disebut arus frekuensi tinggi (HF). Mereka diperoleh dengan perangkat elektronik.
Jika konduktor ditempatkan di dalam kumparan yang dilalui arus frekuensi tinggi, maka arus eddy akan terjadi pada konduktor. Arus Eddy memanaskan konduktor. Tingkat pemanasan dan suhu dapat dengan mudah disesuaikan dengan mengubah arus dalam koil.
Logam yang paling tahan api dapat dilebur dalam tungku induksi. Untuk mendapatkan zat yang sangat murni, peleburan dapat dilakukan dalam ruang hampa dan bahkan tanpa wadah, dengan menangguhkan logam cair dalam medan magnet. Laju pemanasan tinggi sangat nyaman untuk menggulung dan menempa logam. Dengan memilih bentuk gulungan, dimungkinkan untuk menyolder dan mengelas bagian yang terbaik rezim suhu.
tungku peleburan induksi
Arus i yang mengalir melalui konduktor menciptakan medan magnet B. Pada frekuensi yang sangat tinggi, pengaruh medan listrik eddy E yang dihasilkan oleh perubahan medan B menjadi nyata.
Pengaruh medan E meningkatkan arus pada permukaan konduktor dan melemahkannya di tengah. Pada frekuensi yang cukup tinggi, arus hanya mengalir di lapisan permukaan konduktor.
Metode pengerasan permukaan produk baja ditemukan dan diusulkan oleh ilmuwan Rusia V.P. Vologdin. Pada frekuensi tinggi, arus induksi hanya memanaskan lapisan permukaan bagian tersebut. Setelah pendinginan cepat, diperoleh produk yang tidak rapuh dengan permukaan yang keras.
mesin pengerasan
Lihat lebih lanjut di sini: Pemanasan induksi dan pengerasan tanaman
Aksi arus frekuensi tinggi pada dielektrik
Dielektrik ditindaklanjuti oleh medan listrik frekuensi tinggi, menempatkannya di antara pelat kapasitor. Sebagian energi medan listrik dihabiskan dalam hal ini untuk memanaskan dielektrik. Pemanasan dengan HDTV sangat baik jika konduktivitas termal zat rendah.
Pemanasan dielektrik frekuensi tinggi (pemanasan dielektrik) banyak digunakan untuk mengeringkan dan merekatkan kayu, untuk produksi karet dan plastik.
Arus frekuensi tinggi dalam kedokteran
Terapi UHF adalah pemanasan dielektrik jaringan tubuh. Mematikan bagi seseorang adalah arus konstan dan frekuensi rendah yang melebihi beberapa miliampere. Arus frekuensi tinggi (≈ 1 MHz), bahkan pada kekuatan 1 A, hanya menyebabkan pemanasan jaringan dan digunakan untuk pengobatan.
Electroknife adalah peralatan frekuensi tinggi yang banyak digunakan dalam pengobatan. Itu memotong jaringan dan "menyeduh" pembuluh darah.
Aplikasi lain dari arus frekuensi tinggi
Biji-bijian yang dirawat dengan HDTV sebelum disemai secara signifikan meningkatkan hasil.
Pemanasan induksi plasma gas memungkinkan untuk mendapatkan suhu tinggi.
Bidang 2400 MHz dalam oven microwave memasak sup tepat di mangkuk dalam 2-3 menit.
Tindakan detektor tambang didasarkan pada perubahan parameter rangkaian osilasi saat koil dibawa ke benda logam.
Arus frekuensi tinggi juga digunakan untuk komunikasi radio, televisi dan radar.
Daftar sumber:
1. Dmitrieva, V.F. Fisika: buku teks untuk lembaga pendidikan siswa pendidikan kejuruan menengah [Teks] / V.F. Dmitriev. – edisi ke-6. stereotip. - M .: Akademi Pusat Penerbitan, 2005. - 280-288.
Sumber daya internet:
Satu jendela akses ke sumber daya pendidikan [ Sumber daya elektronik]. - Modus akses: http:// jendela. edu. en/ jendela, bebas. - Zagl. dari layar. - (Tanggal pengobatan: 11/11/2014).
Sistem perpustakaan elektronik "KnigaFond" [Sumber elektronik]. - Mode akses: http://www.knigafund.ru/, untuk mengakses informasi. sumber daya memerlukan otorisasi. - Zagl. dari layar. - (Tanggal pengobatan: 11/11/2014).
Portal ilmu alam » [Sumber daya elektronik]. - Modus akses: http://e-science.ru/fisika, bebas. - Zagl. dari layar. - (Tanggal pengobatan: 11/11/2014).
Darsonvalisasi adalah penggunaan arus frekuensi tinggi (110 kHz) dan tegangan (25-30 kV) dengan kekuatan arus rendah, dimodulasi dalam serangkaian osilasi dengan durasi 100 μs, mengikuti frekuensi 100 Hz, untuk a tujuan terapeutik. Arusnya begitu tegangan tinggi melemah ketika melewati udara yang dijernihkan dari elektroda kaca, membentuk pelepasan korona frekuensi tinggi di lapisan udara antara permukaan tubuh dan dinding elektroda. Mekanisme tindakan terapeutik ditentukan oleh aliran arus frekuensi tinggi melalui jaringan dan dampak pelepasan listrik pada reseptor kulit dan jaringan permukaan. Akibatnya, terjadi perluasan pembuluh darah superfisial dan peningkatan aliran darah melaluinya, perluasan pembuluh darah yang menyempit dan dengan peningkatan tonus pembuluh darah, dan pemulihan aliran darah yang terganggu di dalamnya. Hal ini menyebabkan penghentian iskemia jaringan dan rasa sakit yang disebabkan olehnya, perasaan mati rasa, parestesia, peningkatan trofisme jaringan, termasuk dinding pembuluh darah.
Penggunaan terapeutik arus frekuensi supratonal (TNCH) terdiri dari memaparkan tubuh pada arus bolak-balik frekuensi tinggi (22 kHz) pada tegangan 4,5-5 kV. Oleh penampilan, teknik melakukan prosedur dan teknik, metodenya sangat mirip dengan darsonvalisasi lokal. Perbedaannya terletak pada kenyataan bahwa bukan pulsa, tetapi arus kontinu dengan frekuensi dan tegangan yang lebih rendah digunakan dan dilewatkan melalui elektroda kaca yang diisi dengan neon. Semua ini menentukan perbedaan efek terapeutik. Karena kontinuitas arus di jaringan, terjadi lebih banyak panas - pasien merasakan panas di tempat paparan. Tegangan yang lebih rendah menghilangkan efek iritasi dari percikan api, efeknya lebih baik ditoleransi oleh pasien, dan oleh karena itu metode ini lebih sering digunakan dalam praktik pediatrik.
Mode operasi transformator
· mode siaga. Mode ini ditandai dengan rangkaian sekunder transformator terbuka, akibatnya tidak ada arus yang mengalir di dalamnya. Dengan bantuan pengalaman tanpa beban, efisiensi trafo, rasio transformasi, serta rugi-rugi baja dapat ditentukan.
· Modus pemuatan. Mode ini dicirikan oleh sirkuit sekunder transformator yang ditutup pada beban. Mode ini adalah mode operasi utama untuk trafo.
· Modus hubung singkat. Mode ini diperoleh dengan menghubung singkat sirkuit sekunder. Dengan bantuannya, Anda dapat menentukan hilangnya daya yang berguna untuk memanaskan kabel di sirkuit trafo. Ini diperhitungkan dalam rangkaian ekuivalen transformator nyata yang menggunakan resistansi aktif.
28) Sirkuit osilasi- sebuah osilator, yaitu sirkuit listrik berisi induktor dan kapasitor yang terhubung. Dalam rangkaian seperti itu, fluktuasi arus dan tegangan dapat terjadi.
Prinsip operasi
Biarkan kapasitor dengan kapasitas C diisi hingga tegangan . Energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah
Ketika kapasitor dihubungkan ke induktor, arus akan mengalir di sirkuit, yang akan menyebabkan gaya gerak listrik (EMF) induksi sendiri di koil, yang bertujuan untuk mengurangi arus di sirkuit. Arus yang disebabkan oleh EMF ini (dengan tidak adanya kerugian pada induktansi) pada momen awal akan sama dengan arus pelepasan kapasitor, yaitu arus yang dihasilkan akan sama dengan nol. Energi magnet kumparan pada momen (awal) ini adalah nol.
Kemudian arus yang dihasilkan dalam rangkaian akan meningkat, dan energi dari kapasitor akan mengalir ke koil hingga kapasitor benar-benar habis. Pada titik ini, energi listrik kapasitor. Energi magnetik yang terkonsentrasi di koil, sebaliknya, maksimum dan sama dengan , dimana induktansi koil,
Nilai arus maksimum.
Setelah itu, pengisian ulang kapasitor akan dimulai, yaitu pengisian kapasitor dengan tegangan polaritas yang berbeda. Pengisian ulang akan dilakukan hingga energi magnet koil diubah menjadi energi listrik kapasitor. Kapasitor, dalam hal ini, akan kembali dibebankan ke tegangan.
Akibatnya, osilasi muncul di sirkuit, durasinya akan berbanding terbalik dengan kehilangan energi di sirkuit.
Secara umum, proses yang dijelaskan di atas dalam rangkaian osilasi paralel disebut resonansi arus, yang berarti bahwa arus mengalir melalui induktansi dan kapasitansi, lebih dari arus yang melewati seluruh rangkaian, dan arus ini lebih besar beberapa kali, yang disebut faktor kualitas. Arus besar ini tidak meninggalkan batas sirkuit, karena arus tersebut keluar dari fase dan mengkompensasi dirinya sendiri. Perlu juga dicatat bahwa resistansi rangkaian osilasi paralel cenderung tak terhingga pada frekuensi resonansi (tidak seperti rangkaian osilasi seri, yang resistansinya cenderung nol pada frekuensi resonansi), dan ini menjadikannya filter yang sangat diperlukan.
Perlu dicatat bahwa selain rangkaian osilasi sederhana, ada juga rangkaian osilasi jenis pertama, kedua dan ketiga, yang memperhitungkan kerugian dan memiliki fitur lain.
29) alternator induksi- Tidak seperti generator lainnya, pengoperasian generator induksi tidak didasarkan pada medan magnet yang berputar, tetapi pada medan magnet yang berdenyut, dengan kata lain medan berubah bukan sebagai fungsi perpindahan, tetapi sebagai fungsi waktu, yang pada akhirnya ( induksi EMF) memberikan hasil yang sama.
Konstruksi generator induksi melibatkan penempatan medan konstan dan kumparan untuk menginduksi EMF pada stator, sedangkan rotor tetap bebas dari belitan, tetapi harus memiliki bentuk bergigi, karena semua pekerjaan generator didasarkan pada harmonik bergigi rotor.
Arus frekuensi tinggi dan aplikasinya.
Arus frekuensi tinggi adalah arus yang frekuensinya, yaitu jumlah osilasi, mencapai satu juta dalam satu detik. Tipe ini arus telah menemukan penerapannya dalam teknik mesin, di mana diperlukan untuk pengelasan dan perlakuan panas permukaan bagian, dan dalam metalurgi, di mana ia digunakan untuk melelehkan berbagai logam.
Penggunaan arus frekuensi tinggi telah membawa industri seperti teknik mesin dan metalurgi ke tingkat yang baru. Perlakuan panas pada suku cadang, dilakukan dengan menggunakan arus tegangan tinggi, meningkatkan masa pakainya, meningkatkan ketahanan aus, kekuatan dan kekerasan logam. Bekerja dengan arus frekuensi tinggi tidak hanya membuat pekerjaan lebih efisien, tetapi juga secara signifikan meningkatkan tingkat kualitas produk yang dihasilkan.
postulat Maxwell
Postulat pertama: di sekitar medan magnet bolak-balik ada medan listrik pusaran.
Arah medan listrik pusaran ditentukan oleh aturan ulir kiri jika medan magnet meningkat.
Jika medan magnet berkurang, maka pertama-tama arah medan listrik pusaran ditentukan menurut aturan sekrup kiri. Kemudian diubah menjadi sebaliknya - ini akan menjadi arah medan listrik pusaran untuk medan magnet yang menurun.
Postulat kedua: di sekitar medan listrik bolak-balik ada medan magnet.
Arah garis induksi magnet ditentukan oleh aturan ulir kanan, jika kuat medan listrik bertambah.
Jika kekuatan medan listrik berkurang, maka arah garis induksi magnetik ditentukan terlebih dahulu menurut aturan sekrup kanan. Kemudian diubah menjadi sebaliknya - ini akan menjadi arah garis induksi magnet untuk medan listrik yang menurun.
33) Pengalaman Frank-Hertz- sebuah eksperimen yang merupakan bukti eksperimental dari diskrit energi internal sebuah atom. Ditempatkan pada tahun 1913 oleh J. Frank dan G. Hertz.
Gambar tersebut menunjukkan skema percobaan. Beda potensial V diterapkan pada katoda K dan kisi C1 dari tabung elektrovakuum yang diisi dengan uap Hg (merkuri), elektron yang mempercepat, dan ketergantungan arus I pada V dihilangkan Perbedaan potensial perlambatan diterapkan pada kisi C2 dan anoda A. Elektron yang dipercepat di daerah I mengalami tumbukan dengan atom Hg di daerah II. Jika energi elektron setelah tumbukan cukup untuk mengatasi potensi perlambatan di wilayah III, maka elektron tersebut akan jatuh di anoda. Konsekuensinya, pembacaan galvanometer G bergantung pada energi yang hilang akibat tumbukan elektron.
Dalam percobaan, peningkatan I yang monoton diamati dengan peningkatan potensial percepatan hingga 4,9 V, yaitu elektron dengan energi 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) Penemuan komunikasi radio- salah satu pencapaian paling luar biasa dari pemikiran manusia dan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Kebutuhan untuk meningkatkan alat komunikasi, khususnya pembentukan komunikasi tanpa kabel, sangat akut pada akhir abad ke-19, ketika energi listrik diperkenalkan secara luas ke dalam industri, pertanian, komunikasi, transportasi (terutama maritim), dll. .
Sejarah sains dan teknologi menegaskan bahwa semua penemuan dan penemuan luar biasa, pertama, ditentukan secara historis, dan kedua, hasil upaya kreatif para ilmuwan dan insinyur dari berbagai negara.
Komunikasi telegraf radio - telekomunikasi, di mana pesan diskrit ditransmisikan melalui gelombang radio - alfabet, numerik, dan tanda. Di stasiun pemancar, osilasi listrik yang dimodulasi oleh pesan telegraf memasuki jalur komunikasi telegraf radio dan darinya ke stasiun penerima. Setelah deteksi dan amplifikasi, pesan telegraf diterima oleh telinga atau direkam oleh alat telegraf penerima yang mencetak langsung.
35) Radio komunikasi telepon- telekomunikasi, di mana pesan telepon (suara) ditransmisikan melalui gelombang radio. Informasi memasuki saluran telepon radio melalui mikrofon, dan darinya - biasanya melalui telepon. Mikrofon dan telepon terhubung langsung ke stasiun radio atau saluran telepon terhubung dengannya.
Modulasi amplitudo - jenis modulasi di mana parameter variabel dari sinyal pembawa adalah amplitudonya
Modulator amplitudo - perangkat disebut, amplop sinyal frekuensi tinggi pada output yang sebanding dengan osilasi modulasi frekuensi rendah. Pertimbangkan kasus osilasi modulasi harmonik yang paling sederhana :,
Pada input modulator, sinyalnya adalah:
dimana kedalaman modulasi amplitudo M harus sebanding dengan amplitudo.
Sebagai hasil dari dampak sinyal input pada elemen nonlinier dengan pendekatan linier sepotong-sepotong, harmonisa dan komponen kombinasi muncul pada arus yang terakhir. sinyal masukan, yaitu komponen dengan frekuensi: Komponen dengan frekuensi 
dan membentuk osilasi termodulasi amplitudo yang diinginkan. Itu harus dipisahkan oleh filter bandpass dengan frekuensi pusat sama dengan pembawa dan bandwidth yang cukup untuk memisahkan komponen dengan frekuensi.
36) Deteksi - Mengubah bentuk gelombang elektromagnetik untuk menghasilkan tegangan atau arus yang besarnya ditentukan oleh parameter bentuk gelombang, untuk mengekstraksi informasi yang terkandung dalam perubahan parameter ini
Perangkat dan pengoperasian penerima detektor paling sederhana - jenis penerima radio yang paling sederhana dan paling dasar. Ini terdiri dari sirkuit osilasi yang menghubungkan antena dan ground, dan detektor dioda (dalam versi sebelumnya, kristal) yang mendemodulasi sinyal modulasi amplitudo. Sinyal frekuensi audio dari output detektor, sebagai aturan, direproduksi oleh headphone impedansi tinggi.
Bahkan untuk menerima stasiun radio yang kuat, penerima detektor membutuhkan antena yang paling panjang dan sangat tergantung (sebaiknya puluhan meter), serta pentanahan yang tepat. Beberapa keuntungan penting dari penerima detektor adalah tidak memerlukan sumber daya, sangat murah dan dapat dirakit dari cara improvisasi. Dengan menghubungkan penguat frekuensi rendah eksternal ke output penerima, Anda bisa mendapatkan penerima amplifikasi langsung dengan parameter yang jauh lebih baik. Karena keunggulan ini, penerima detektor banyak digunakan tidak hanya pada dekade awal penyiaran.
37) Propagasi gelombang radio - fenomena transfer energi osilasi elektromagnetik dalam rentang frekuensi radio (lihat emisi radio). Berbagai aspek dari fenomena ini dipelajari oleh berbagai disiplin ilmu teknik yang merupakan bagian dari teknik radio. Pertanyaan dan masalah paling umum dipertimbangkan oleh radiofisika. Perambatan gelombang radio dalam objek teknis khusus seperti kabel, pandu gelombang antena, dipertimbangkan oleh spesialis elektrodinamika terapan, atau spesialis teknologi antena dan feeder. Disiplin teknis propagasi gelombang radio hanya mempertimbangkan tugas emisi radio yang terkait dengan perambatan gelombang radio di lingkungan alami, yaitu pengaruh atmosfer dan ruang dekat Bumi pada gelombang radio di permukaan bumi, perambatan gelombang radio di reservoir alami , serta dalam lanskap buatan manusia
Jenis gelombang radio 
-
Sifat gelombang radio - Perambatan gelombang radio di ruang bumi bergantung pada sifat-sifat permukaan bumi dan sifat-sifat atmosfer. Kondisi perambatan gelombang radio di sepanjang permukaan bumi sangat bergantung pada medan, parameter kelistrikan permukaan bumi, dan panjang gelombang. Seperti gelombang lainnya, gelombang radio dicirikan oleh difraksi, yaitu fenomena penghindaran rintangan. Difraksi paling menonjol ketika dimensi geometris penghalang sepadan dengan panjang gelombang. Gelombang radio yang merambat di dekat permukaan bumi dan, sebagian karena difraksi, menyelubungi tonjolan bola dunia disebut gelombang radio terestrial, atau permukaan.
Aplikasi gelombang radio- Untuk transmisi berbagai data, sinyal, dan informasi lainnya melalui sumber dan penerima gelombang radio. Misalnya seluler standarnya yang berbeda bekerja pada frekuensi radio yang berbeda, juga WI-FI, radio ethernet, dan banyak lainnya.
38) Cerita pendek perkembangan pandangan tentang sifat cahaya - Pada paruh kedua abad ke-17, fondasi optik fisik diletakkan. F. Grimaldi menemukan fenomena difraksi cahaya (pembelokan cahaya di sekitar rintangan, yaitu penyimpangannya dari perambatan bujursangkar) dan menyarankan sifat gelombang cahaya. Dalam "Risalah tentang Cahaya" yang diterbitkan pada tahun 1690 oleh H. Huygens, prinsip dibentuk, yang menurutnya setiap titik ruang yang dicapainya saat ini gelombang yang merambat menjadi sumber gelombang bola dasar, dan atas dasar itu ia memperoleh hukum refleksi dan pembiasan cahaya. Huygens menetapkan fenomena polarisasi cahaya - sebuah fenomena yang terjadi dengan seberkas cahaya selama pemantulan, pembiasan (terutama dengan pembiasan ganda) dan terdiri dari fakta bahwa gerakan osilasi di semua titik berkas hanya terjadi pada satu bidang yang melewatinya. arah sinar, sedangkan pada sinar yang tidak terpolarisasi, osilasi terjadi ke segala arah, tegak lurus terhadap sinar. Huygens, setelah mengembangkan gagasan Grimaldi bahwa cahaya merambat tidak hanya dalam garis lurus dengan pembiasan dan pemantulan, tetapi juga dengan pemisahan (difraksi), memberikan penjelasan untuk semua fenomena optik yang diketahui. Dia mengklaim bahwa gelombang cahaya merambat di eter, yang merupakan materi halus yang menembus semua benda.
39) Kecepatan cahaya dalam ruang hampa - nilai absolut dari kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa. Dalam fisika, secara tradisional dilambangkan dengan huruf Latin " C» (diucapkan sebagai [tse]). Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah konstanta fundamental, terlepas dari pilihan kerangka acuan inersia (ISR). Ini mengacu pada konstanta fisik dasar yang menjadi ciri tidak hanya benda atau bidang individu, tetapi sifat ruang-waktu secara keseluruhan. Menurut konsep modern, kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah kecepatan pembatas partikel dan perambatan interaksi.
Kecepatan cahaya dalam medium transparan adalah kecepatan cahaya merambat dalam medium selain ruang hampa. Dalam media dengan dispersi, fase dan kecepatan grup dibedakan.
Kecepatan fase menghubungkan frekuensi dan panjang gelombang cahaya monokromatik dalam suatu medium (λ = C/ ν). Kecepatan ini biasanya (tetapi tidak harus) kurang C. Rasio kecepatan fase cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam media disebut indeks bias media. Kecepatan kelompok cahaya dalam media kesetimbangan selalu lebih kecil C. Namun, dalam media nonequilibrium dapat melebihi C. Namun, dalam hal ini, ujung depan pulsa masih bergerak dengan kecepatan yang tidak melebihi kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Akibatnya, transmisi informasi superluminal tetap tidak mungkin.
40) Gangguan ringan- redistribusi intensitas cahaya akibat superposisi (superposisi) beberapa gelombang cahaya. Fenomena ini disertai dengan intensitas maksima dan minima yang bergantian dalam ruang. Distribusinya disebut pola interferensi.
Cincin Newton
Metode lain untuk mendapatkan pola interferensi cahaya yang stabil adalah penggunaan celah udara, berdasarkan perbedaan yang sama di jalur dua bagian gelombang: satu - langsung dipantulkan dari permukaan bagian dalam lensa dan yang lainnya - melewati celah udara di bawahnya dan baru kemudian dipantulkan. Ini dapat diperoleh dengan menempatkan lensa plano-cembung di atas pelat kaca dengan sisi cembung menghadap ke bawah. Ketika lensa diterangi dari atas dengan cahaya monokromatik, titik gelap terbentuk di tempat kontak yang cukup padat antara lensa dan pelat, dikelilingi oleh cincin konsentris gelap dan terang bergantian dengan intensitas berbeda. Cincin gelap sesuai dengan interferensi minima, dan cincin terang sesuai dengan maksima, baik cincin gelap maupun terang adalah isoline dengan ketebalan celah udara yang sama. Dengan mengukur jari-jari cincin terang atau gelap dan menentukan nomor urutnya dari pusat, seseorang dapat menentukan panjang gelombang cahaya monokromatik. Semakin curam permukaan lensa, terutama lebih dekat ke tepi, semakin kecil jarak antara cincin terang atau gelap yang berdekatan.
41) Hukum refleksi:
1. Sinar datang, dipantulkan dan tegak lurus terhadap batas dua media pada titik datang sinar terletak pada bidang yang sama.
2. Sudut pantul sama dengan sudut datang:
42) Hukum pembiasan
Semakin rendah kecepatan cahaya dalam suatu medium, dianggap semakin padat secara optik. Media dengan indeks bias absolut yang lebih tinggi dikatakan lebih padat secara optik.
Jika cahaya berpindah dari media yang kurang rapat secara optik ke media yang lebih padat secara optik (misalnya, dari udara ke air atau kaca), maka sudut datang lebih besar dari sudut bias.
Sebaliknya, jika cahaya melewati air atau kaca ke udara, maka dibiaskan dari tegak lurus: sudut datang lebih kecil dari sudut bias
Celupkan tongkat ke dalam kolam. Permukaan air harus naik. Namun peningkatan ini sangat tidak signifikan sehingga sulit untuk dideteksi. Dan jika Anda secara bergantian membenamkan tongkat ke dalam air dan menariknya keluar, gelombang akan mengalir melalui air. Mereka terlihat pada jarak yang cukup jauh dari tempat asalnya. Pergerakan mekanis air ini dapat dibandingkan dengan fenomena elektromagnetik. Di sekitar konduktor dengan arus searah ada medan elektromagnetik konstan. Sulit untuk mendeteksinya jauh dari konduktor pembawa arus.
Tetapi jika arus listrik bolak-balik dilewatkan melalui konduktor, maka gaya elektromagnetik di sekitar konduktor akan berubah sepanjang waktu, yaitu medan elektromagnetik di sekitarnya akan bergelombang. Gelombang elektromagnetik mengalir dari konduktor arus bolak-balik.
Jarak antara dua puncak gelombang terdekat di kolam adalah panjang gelombang. Itu dilambangkan dengan huruf Yunani λ (lamda). Waktu di mana bagian mana pun dari permukaan air yang bergelombang naik, turun, dan kembali ke tempatnya semula posisi awal adalah periode osilasi T. Kebalikannya disebut frekuensi osilasi dan dilambangkan dengan huruf F. Frekuensi osilasi diukur dalam periode per detik. Satuan pengukuran frekuensi osilasi, yang sesuai dengan satu periode per detik, disebut hertz (Hz) - untuk menghormati Heinrich Rudolf Hertz (1857 - 1894), peneliti osilasi dan gelombang terkenal (1 ribu hertz \u003d 1 kilohertz, 1 juta hertz \u003d 1 megahertz) .
Kecepatan gelombang ( Dengan) adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam satu detik. Selama satu periode T, gerak gelombang memiliki waktu untuk merambat hanya sepanjang satu gelombang X. Hubungan berikut berlaku untuk gerak gelombang:
dengan T = λ; c / f = λ
Hubungan antara frekuensi osilasi, panjang gelombang, dan kecepatan gelombang ini berlaku tidak hanya untuk gelombang di air, tetapi juga untuk osilasi dan gelombang apa pun.
Penting untuk segera menekankan satu sifat osilasi elektromagnetik. Ketika mereka merambat di ruang hampa, berapa pun frekuensinya, berapa pun panjang gelombangnya, kecepatan rambatnya selalu sama -300.000 km/detik. Cahaya tampak adalah salah satu jenis osilasi elektromagnetik (dengan panjang gelombang 0,4 hingga 0,7 milimikron dan frekuensi 10 14 - 10 15 Hz). Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik adalah kecepatan cahaya (3 10 10 cm/detik).
Di udara dan gas lainnya, kecepatan rambat osilasi elektromagnetik hanya sedikit lebih kecil daripada di ruang hampa. Dan di berbagai media cair dan padat, bisa beberapa kali lebih sedikit daripada di ruang hampa; selain itu, di sini tergantung pada frekuensi osilasi.
| Yang terkecil dan terbesar Ada banyak satuan energi: erg, joule, kalori, dll. Yang terkecil adalah elektron volt: elektron yang dipercepat dalam medan listrik antara titik-titik dengan beda potensial 1 V akan memiliki energi 1 elektron volt. Unit energi terbesar baru-baru ini diusulkan oleh ilmuwan India Homi Baba untuk menghitung cadangan energi dunia. Satuannya sama dengan energi panas yang dilepaskan selama pembakaran 33 miliar ton batu bara. Ilmuwan mengambil jumlah batu bara ini karena selama 20 tahun terakhir, selama banyak batu bara ditambang dan dibakar, tepat 33 miliar ton telah diekstraksi dari perut bumi. |
Radiasi dan Emitter
Kita hidup di dunia osilasi elektromagnetik. Baik sinar matahari, aliran misterius sinar kosmik yang jatuh ke Bumi dari ruang antarbintang, dan panas yang dipancarkan oleh tungku panas, dan arus listrik yang bersirkulasi di jaringan listrik - semua ini adalah osilasi elektromagnetik. Semuanya merambat dalam bentuk gelombang, dalam bentuk sinar.
Setiap benda, setiap benda yang menghasilkan gelombang disebut radiator. Tongkat yang digunakan untuk mengobrol di kolam adalah pemancar gelombang air. Air menahan gerakannya. Untuk memindahkan tongkat, Anda perlu mengeluarkan tenaga. Daya yang ditransmisikan ke air ini secara numerik sama dengan perkalian kuadrat kecepatan tongkat dan ketahanan terhadap gerakan. Sebagian dari kekuatan ini diubah menjadi panas - untuk memanaskan air, dan sebagian untuk pembentukan gelombang.
bisa dibilang impedansi, yang dialami oleh tongkat, adalah jumlah dari dua resistansi: salah satunya adalah resistansi terhadap pembentukan panas, dan yang lainnya adalah resistansi terhadap pembentukan gelombang - resistansi radiasi, seperti yang biasa disebut.
Hukum yang sama berlaku untuk fenomena elektromagnetik. Daya yang dikonsumsi arus listrik dalam sebuah konduktor sama dengan hasil kali hambatan konduktor dan kuadrat arus di dalamnya. Jika Anda mengambil arus dalam amp dan resistansi dalam ohm, maka daya akan dalam watt.
Dalam hambatan listrik dari setiap konduktor (seperti dalam hambatan mekanis air terhadap pergerakan tongkat), dua komponen dapat dibedakan: ketahanan terhadap panas - resistansi ohmik dan resistansi radiasi - resistansi yang disebabkan oleh pembentukan gelombang elektromagnetik di sekitar konduktor. konduktor yang membawa energi dengan mereka.
Ambil, misalnya, pelat panas listrik, yang resistansi ohmiknya 20 ohm, dan arusnya 5 A. Daya yang diubah menjadi panas di ubin ini akan menjadi 500 watt (0,5 kW). Untuk menghitung kekuatan gelombang yang mengalir dari emitor, perlu mengalikan kuadrat arus dalam konduktor dengan resistansi radiasi konduktor ini.
Resistensi radiasi sangat tergantung pada bentuk konduktor, pada dimensinya, pada panjang yang dipancarkan gelombang elektromagnetik. Tetapi untuk konduktor bujursangkar tunggal, di semua titik di mana terdapat arus dengan arah yang sama dan kekuatan yang sama, resistansi radiasi (dalam ohm) dinyatakan dengan rumus yang relatif sederhana:
R izl \u003d 3200 (l / λ) 2
Di Sini l adalah panjang konduktor, dan λ - panjang gelombang elektromagnetik (rumus ini berlaku untuk l secara signifikan lebih kecil dari λ ).
Dengan perkiraan perkiraan, rumus ini dapat diterapkan pada struktur listrik apa pun, mesin dan perangkat apa pun, misalnya, untuk pelat pemanas, yang kawatnya tidak lurus, tetapi digulung menjadi spiral yang diletakkan secara zigzag. Tetapi sebagai l dalam rumus resistansi radiasi, perlu untuk mengganti bukan seluruh panjang konduktor, tetapi salah satu dimensi struktur yang dipertimbangkan. Untuk memanaskan ubin l kira-kira sama dengan diameter ubin.
dihasilkan di pembangkit listrik pusat arus bolak-balik dengan frekuensi 50 Hz. Arus ini sesuai dengan gelombang elektromagnetik dengan panjang 6 ribu km. Tidak hanya kompor listrik, tetapi juga mesin dan peralatan listrik terbesar, bahkan saluran listrik jarak jauh, memiliki dimensi l berkali-kali lebih kecil dari panjang gelombang elektromagnetik ini. Resistansi radiasi dari mesin dan perangkat listrik terbesar untuk arus dengan frekuensi 50 Hz diukur dalam pecahan ohm yang dapat diabaikan. Bahkan pada arus ribuan ampere, kurang dari satu watt dipancarkan.
Oleh karena itu, dalam praktiknya, saat menggunakan arus industri dengan frekuensi 50 Hz, sifat gelombangnya tidak perlu diperhitungkan. Energi arus ini "terikat" dengan kuat ke kabel. Untuk menghubungkan konsumen (lampu, kompor, motor, dll.), Diperlukan kontak langsung dengan kabel pembawa arus.
Dengan peningkatan frekuensi arus, panjang gelombang elektromagnetik berkurang. Misalnya, untuk arus dengan frekuensi 50 MHz, itu adalah 3 m Dengan gelombang seperti itu, bahkan konduktor kecil pun dapat memiliki ketahanan radiasi yang signifikan dan, pada arus yang relatif kecil, memancarkan energi dalam jumlah yang signifikan.
Menurut perhitungan halus, konduktor setengah gelombang (l=λ/2) memiliki ketahanan radiasi R izd. sekitar 73 ohm. Dengan arus, katakanlah, 10 a, daya yang dipancarkan akan menjadi 7,3 kW. Sebuah konduktor yang mampu memancarkan energi elektromagnetik disebut antena. Istilah ini dipinjam oleh ahli listrik pada akhir abad terakhir dari entomologi - antena disebut tentakel antena pada serangga.
Pada asal-usul teknik radio
Osilasi elektromagnetik yang terjadi pada frekuensi satu juta miliar hertz membuat penglihatan kita terasa seperti cahaya. Getaran seribu kali lebih lambat dapat dirasakan oleh kulit sebagai sinar panas.
Osilasi elektromagnetik, yang frekuensinya berkisar dari beberapa kilohertz hingga ribuan megahertz, tidak dirasakan oleh indera, tetapi sangat penting dalam kehidupan kita. Getaran ini mampu merambat, seperti cahaya dan panas, dalam bentuk sinar. Dalam bahasa Latin, kata untuk "ray" adalah "radius". Dari akar kata inilah terbentuk kata "gelombang radio". Ini adalah osilasi yang dihasilkan oleh arus frekuensi tinggi. Aplikasi utama dan terpenting mereka adalah telegraf nirkabel dan komunikasi telepon. Untuk pertama kalinya di dunia, transmisi sinyal nirkabel melalui gelombang radio praktis dilakukan oleh ilmuwan Rusia Alexander Stepanovich Popov. Pada tanggal 7 Mei (25 April), 1895, pada pertemuan departemen fisik Masyarakat Fisika dan Kimia Rusia, dia mendemonstrasikan penerimaan gelombang radio.
Saat ini, dengan bantuan radio, Anda dapat membuat koneksi nirkabel antara titik mana pun di dunia. Cabang baru teknologi frekuensi tinggi muncul - radar, televisi. Teknik radio mulai digunakan di berbagai industri.
Benar untuk memulai tinjauan teknologi frekuensi tinggi dengan metode untuk mendapatkan arus bolak-balik frekuensi tinggi.
Cara tertua dan paling sederhana untuk menghasilkan osilasi elektromagnetik frekuensi tinggi adalah melepaskan kapasitor melalui percikan api. Pemancar radio pertama A. S. Popov memiliki generator percikan api dengan celah percikan sederhana berupa dua bola yang dipisahkan oleh celah udara.
 |
| Generator arus frekuensi tinggi mesin. |
Pada awal abad kita, celah percikan yang lebih baik muncul, yang menghasilkan osilasi frekuensi tinggi dengan daya hingga 100 kW. Tetapi mereka kehilangan banyak energi. Saat ini, ada sumber arus frekuensi tinggi (HF) yang lebih maju.
Untuk mendapatkan arus dengan frekuensi hingga beberapa kilohertz biasanya digunakan generator mesin. Generator semacam itu terdiri dari dua bagian utama - stator tetap dan rotor berputar. Permukaan rotor dan stator yang saling berhadapan bergigi. Saat rotor berputar, gerakan timbal balik dari gigi-gigi ini menyebabkan denyut fluks magnet. Dalam belitan kerja generator yang diletakkan di atas stator, ada gaya gerak listrik variabel (ggl). Frekuensi arus sama dengan hasil kali jumlah gigi rotor dan jumlah putaran per detik. Misalnya, dengan 50 gigi pada rotor dan kecepatan putarannya 50 rpm, diperoleh frekuensi arus 2500 Hz.
Saat ini, generator mesin HDTV dengan daya hingga beberapa ratus kilowatt sedang diproduksi. Mereka memberikan frekuensi dari beberapa ratus hertz hingga 10 kHz.
Salah satu yang paling umum cara modern menerima HDTV adalah sebuah aplikasi sirkuit osilasi terhubung ke katup yang dikontrol secara elektrik.
Memuat...