Curenții de înaltă frecvență (HF) sunt considerați a fi curenți pentru care condiția de cvasi-staționaritate nu este îndeplinită, rezultând un efect de piele puternic pronunțat
Curenții de înaltă frecvență (HF) sunt considerați a fi curenți pentru care nu este îndeplinită condiția de cvasi-staționaritate, ceea ce are ca rezultat un efect de piele puternic pronunțat. Din acest motiv, curentul curge de-a lungul suprafeței conductorului fără a pătrunde în volumul acestuia. Frecvența unor astfel de curenți depășește 10.000 Hz.
Pentru a obține curenți cu o frecvență mai mare de câteva zeci de kiloherți, se folosesc generatoare de mașini electrice, care includ un stator și un rotor. Pe suprafețele lor față în față se află dinți, datorită mișcării reciproce a cărora are loc o pulsație. camp magnetic. Frecvența finală a curentului primit la ieșire este egală cu produsul dintre viteza rotorului și numărul de dinți de pe acesta.
De asemenea, pentru a obține HDTV, se folosesc circuite oscilatorii, de exemplu, un circuit electric, care include inductanța și capacitatea. Pentru a obține frecvențe HDTV de miliarde de herți se folosesc instalații cu circuit oscilator gol (WOF, TWT, magnetron, klystron).
Dacă conductorul este plasat în câmpul magnetic al unei bobine în care curge un curent de înaltă frecvență, atunci în conductor vor apărea curenți turbionari mari, care îl vor încălzi. Temperatura și intensitatea încălzirii pot fi reglate prin schimbarea curentului din bobine. Datorită acestei proprietăți, HDTV este utilizat în multe domenii ale activității umane: în cuptoare cu inducție, în metalurgie pentru călirea suprafeței pieselor, medicină, agricultură, electrocasnice ( cuptorul cu microunde, diverse dispozitive pentru gătit), comunicații radio, radar, televiziune etc.
Exemple de utilizare a curenților de înaltă frecvență
Cu ajutorul HDTV în cuptoarele cu inducție, orice metale pot fi topite. Avantajul acestui tip de topire constă în posibilitatea de topire în condiții de vid complet, atunci când contactul cu atmosfera este exclus. Acest lucru face posibilă producerea de aliaje care sunt pure în ceea ce privește incluziunile nemetalice și nesaturate cu gaze (hidrogen, azot).
La mașinile de călire cu ajutorul HDTV, este posibil să se întărească produsele din oțel numai în stratul de suprafață datorită efectului de piele. Acest lucru face posibilă obținerea de piese cu o suprafață dură care poate rezista la sarcini semnificative și, în același timp, fără a compromite rezistența la uzură și ductilitatea, deoarece miezul rămâne moale.
În medicină, curenții de înaltă frecvență au fost folosiți de mult timp în dispozitivele UHF, unde încălzirea oricăror organe umane se realizează prin încălzirea dielectricului. HDTV cu putere de curent foarte mare este inofensiv pentru oameni, deoarece curge exclusiv în straturile cele mai superficiale ale pielii. Tot în medicină se folosesc electrocuțite bazate pe curent de înaltă frecvență, cu ajutorul cărora se „preparat” vasele de sânge și se taie țesuturile.
DEPARTAMENTUL DE EDUCAȚIE ȘI ȘTIINȚĂ AL REGIUNII KEMEROVSK
Stat instituție educațională mijloc învăţământul profesional
Şcoala tehnică profesională Kemerovo
Curenți de înaltă frecvență.
Întocmită de: profesori de fizică
Shcherbunova Evgenia Olegovna și
Kolabina Galina Alekseevna
Kemerovo
Ce sunt curenții de înaltă frecvență?
Curenții cu o frecvență peste 10.000 Hz se numesc curenți de înaltă frecvență (HF). Se obtin cu dispozitive electronice.
Dacă un conductor este plasat în interiorul unei bobine prin care trece un curent de înaltă frecvență, atunci vor apărea curenți turbionari în conductor. Curenții turbionari încălzesc conductorul. Rata de încălzire și temperatura pot fi reglate cu ușurință prin schimbarea curentului din bobină.
Cele mai refractare metale pot fi topite într-un cuptor cu inducție. Pentru a obține substanțe foarte pure, topirea poate fi efectuată în vid și chiar fără creuzet, prin suspendarea metalului topit într-un câmp magnetic. Rata mare de încălzire este foarte convenabilă pentru rularea și forjarea metalului. Prin selectarea formei bobinelor, este posibilă lipirea și sudarea pieselor cel mai bine regim de temperatură.
cuptor de topire cu inducție
Curentul i care circulă prin conductor creează un câmp magnetic B. La frecvențe foarte înalte, influența câmpului electric turbionar E generat de modificarea câmpului B devine vizibilă.
Influența câmpului E crește curentul pe suprafața conductorului și îl slăbește la mijloc. La o frecvență suficient de mare, curentul circulă numai în stratul de suprafață al conductorului.
Metoda de întărire la suprafață a produselor din oțel a fost inventată și propusă de omul de știință rus V.P. Vologdin. La frecvență înaltă, curentul de inducție încălzește doar stratul de suprafață al piesei. După răcire rapidă, se obține un produs necasabil cu o suprafață dură.
mașină de călire
Vezi mai multe aici: Instalații de încălzire și călire prin inducție
Acțiunea curenților de înaltă frecvență asupra dielectricilor
Dielectricii sunt acționați de un câmp electric de înaltă frecvență, plasându-i între plăcile unui condensator. O parte din energia câmpului electric este cheltuită în acest caz pentru încălzirea dielectricului. Încălzirea cu HDTV este deosebit de bună dacă conductivitatea termică a substanței este scăzută.
Încălzirea de înaltă frecvență a dielectricilor (încălzirea dielectrică) este utilizată pe scară largă pentru uscarea și lipirea lemnului, pentru producția de cauciuc și materiale plastice.
Curenți de înaltă frecvență în medicină
Terapia UHF este o încălzire dielectrică a țesuturilor corpului. Mortal pentru o persoană este un curent constant și de joasă frecvență care depășește câțiva miliamperi. Un curent de înaltă frecvență (≈ 1 MHz), chiar și la o putere de 1 A, provoacă numai încălzirea țesuturilor și este utilizat pentru tratament.
Electroknife este un aparat de înaltă frecvență utilizat pe scară largă în medicină. Taie țesuturile și „preaște” vasele de sânge.
Alte aplicații ale curenților de înaltă frecvență
Boabele tratate cu HDTV înainte de însămânțare măresc semnificativ randamentul.
Încălzirea prin inducție a plasmei de gaz face posibilă obținerea de temperaturi ridicate.
Un câmp de 2400 MHz într-un cuptor cu microunde gătește supa chiar în bol în 2-3 minute.
Funcționarea detectorului de mine se bazează pe modificarea parametrilor circuitului oscilator atunci când bobina este adusă la un obiect metalic.
Curenții de înaltă frecvență sunt utilizați și pentru comunicații radio, televiziune și radar.
Lista surselor:
1. Dmitrieva, V.F. Fizica: un manual pentru instituțiile de învățământ studențească din învățământul secundar profesional [Text] / V.F. Dmitriev. – ediția a VI-a. stereotip. - M .: Academia Centrul de Edituri, 2005. - 280-288.
Resurse de internet:
Fereastra unică de acces la resurse educaționale [ Resursa electronica]. - Mod de acces: http:// fereastră. edu. ro/ fereastră, gratuit. - Zagl. de pe ecran. - (Data tratamentului: 11.11.2014).
Sistem electronic de bibliotecă „KnigaFond” [Resursa electronică]. - Mod de acces: http://www.knigafund.ru/, pentru acces la informații. resursele necesită autorizare. - Zagl. de pe ecran. - (Data tratamentului: 11.11.2014).
Portalul științelor naturale » [Resursa electronică]. - Mod de acces: http://e-science.ru/physics, gratuit. - Zagl. de pe ecran. - (Data tratamentului: 11.11.2014).
Darsonvalizarea este utilizarea curentului de înaltă frecvență (110 kHz) și a tensiunii (25-30 kV) cu o putere scăzută a curentului, modulate într-o serie de oscilații cu o durată de 100 μs, urmând la o frecvență de 100 Hz, timp de o scop terapeutic. Curentul este asa tensiune înaltă slăbește la trecerea prin aerul rarefiat al unui electrod de sticlă, formând o descărcare corona de înaltă frecvență în stratul de aer dintre suprafața corpului și peretele electrodului. Mecanismul acțiunii terapeutice este determinat de trecerea curentului de înaltă frecvență prin țesuturi și impactul asupra receptorilor pielii și a țesuturilor de suprafață al descărcărilor electrice. Ca urmare, există o expansiune a vaselor de sânge superficiale și o creștere a fluxului sanguin prin ele, o expansiune a îngustate spastic și cu un tonus crescut al vaselor și restabilirea fluxului sanguin afectat în ele. Acest lucru duce la încetarea ischemiei tisulare și a durerilor cauzate de aceasta, senzații de amorțeală, parestezii, îmbunătățirea trofismului tisular, inclusiv a pereților vasculari.
Utilizarea terapeutică a curenților de frecvență supratonală (TNCH) constă în expunerea corpului la curent alternativ de înaltă frecvență (22 kHz) la o tensiune de 4,5-5 kV. De aspect, tehnica de realizare a procedurilor si tehnicilor, metoda este foarte asemanatoare cu darsonvalizarea locala. Diferența constă în faptul că nu se folosește un curent pulsat, ci un curent continuu de frecvență și tensiune mai mici și este trecut printr-un electrod de sticlă umplut cu neon. Toate acestea determină diferențele în efectul terapeutic. Datorită continuității curentului în țesuturi, are loc o generare mai mare de căldură - pacienții simt căldură la locul expunerii. O tensiune mai mică elimină efectul iritant al unei descărcări de scânteie, efectele sunt mai bine tolerate de către pacienți și, prin urmare, metoda este mai des folosită în practica pediatrică.
Moduri de funcționare a transformatorului
· modul inactiv. Acest mod este caracterizat printr-un circuit secundar al transformatorului deschis, ca urmare a căruia nu curge curent în el. Cu ajutorul experienței fără sarcină, este posibil să se determine eficiența transformatorului, raportul de transformare, precum și pierderile din oțel.
· Modul de încărcare. Acest mod se caracterizează prin circuitul secundar al transformatorului închis la sarcină. Acest mod este principalul mod de funcționare pentru transformator.
· Modul de scurtcircuit. Acest mod se obține prin scurtcircuitarea circuitului secundar. Cu acesta, puteți determina pierderea de putere utilă pentru încălzirea firelor din circuitul transformatorului. Acest lucru este luat în considerare în circuitul echivalent al unui transformator real care utilizează rezistența activă.
28) Circuit oscilator- un oscilator, care este circuit electric care conține inductor și condensator conectat. Într-un astfel de circuit, fluctuațiile de curent și tensiune pot fi excitate.
Principiul de funcționare
Să fie încărcat un condensator cu capacitatea C până la tensiune. Energia stocată în condensator este
Când un condensator este conectat la un inductor, un curent va curge în circuit, ceea ce va provoca o forță electromotoare (EMF) de auto-inducție în bobină, menită să reducă curentul din circuit. Curentul cauzat de acest EMF (în absența pierderilor în inductanță) în momentul inițial va fi egal cu curentul de descărcare al condensatorului, adică curentul rezultat va fi egal cu zero. Energia magnetică a bobinei în acest moment (inițial) este zero.
Apoi, curentul rezultat în circuit va crește, iar energia de la condensator va trece în bobină până când condensatorul este complet descărcat. În acest moment, energia electrică a condensatorului. Energia magnetică concentrată în bobină, dimpotrivă, este maximă și egală cu , unde este inductanța bobinei,
Valoarea maximă a curentului.
După aceea, va începe reîncărcarea condensatorului, adică încărcarea condensatorului cu o tensiune de altă polaritate. Reîncărcarea va avea loc până când energia magnetică a bobinei este convertită în energia electrică a condensatorului. Condensatorul, în acest caz, va fi încărcat din nou la o tensiune.
Ca urmare, în circuit apar oscilații, a căror durată va fi invers proporțională cu pierderile de energie din circuit.
În general, procesele descrise mai sus într-un circuit oscilator paralel se numesc rezonanță curentă, ceea ce înseamnă că curenții curg prin inductanță și capacitate, mai mult decât curentul care trece prin întregul circuit, iar acești curenți sunt mai mari de un anumit număr de ori, care se numește factor de calitate. Acești curenți mari nu părăsesc limitele circuitului, deoarece sunt defazați și se compensează singuri. De asemenea, este de remarcat faptul că rezistența unui circuit oscilator paralel tinde spre infinit la frecvența de rezonanță (spre deosebire de un circuit oscilator în serie, a cărui rezistență tinde spre zero la frecvența de rezonanță), iar acest lucru îl face un filtru indispensabil.
Este de remarcat faptul că, pe lângă un circuit oscilator simplu, există și circuite oscilatoare de primul, al doilea și al treilea fel, care iau în considerare pierderile și au alte caracteristici.
29) Alternator cu inducție- Spre deosebire de alte generatoare, funcționarea unui generator de inducție se bazează nu pe un câmp magnetic rotativ, ci pe unul pulsant, cu alte cuvinte, câmpul se modifică nu în funcție de deplasare, ci în funcție de timp, care în cele din urmă ( inducerea EMF) dă același rezultat.
Construcția generatoarelor de inducție presupune plasarea atât a unui câmp constant, cât și a bobinelor pentru inducerea EMF pe stator, în timp ce rotorul rămâne liber de înfășurări, dar are în mod necesar o formă dințată, deoarece toată munca generatorului se bazează pe armonicile dințate ale rotorului.
Curenți de înaltă frecvență și aplicarea lor.
Curenții de înaltă frecvență sunt astfel de curenți, a căror frecvență, adică numărul de oscilații, ajunge la un milion într-o secundă. Acest tip curenții și-a găsit aplicația în inginerie mecanică, unde este necesar pentru sudarea și tratarea termică a suprafețelor pieselor, și în metalurgie, unde este folosit pentru topirea diferitelor metale.
Utilizarea curenților de înaltă frecvență a adus industrii precum ingineria mecanică și metalurgia la un nou nivel. Tratamentul termic al pieselor, efectuat cu curenți de înaltă tensiune, crește durata de viață a acestora, crește rezistența la uzură, rezistența și duritatea metalului. Lucrul cu curenți de înaltă frecvență nu numai că face munca mai eficientă, dar și îmbunătățește semnificativ nivelul de calitate al produselor rezultate.
postulatele lui Maxwell
Primul postulat: în jurul oricărui câmp magnetic alternativ există un câmp electric vortex.
Direcția câmpului electric vortex este determinată de regula șurubului din stânga dacă câmpul magnetic crește.
Dacă câmpul magnetic scade, atunci mai întâi se determină direcția câmpului electric vortex conform regulii șurubului din stânga. Apoi se schimbă la opus - aceasta va fi direcția câmpului electric vortex pentru câmpul magnetic în scădere.
Al doilea postulat: în jurul oricărui câmp electric alternativ există un câmp magnetic.
Direcția liniilor de inducție magnetică este determinată de regula șurubului drept, dacă intensitatea câmpului electric crește.
Dacă intensitatea câmpului electric scade, atunci mai întâi se determină direcția liniilor de inducție magnetică conform regulii șuruburilor corecte. Apoi se schimbă la opus - aceasta va fi direcția liniilor de inducție magnetică pentru câmpul electric în scădere.
33) Experiența Frank-Hertz- un experiment care a fost o dovadă experimentală a discretității energiei interne a unui atom. Plasat în 1913 de J. Frank și G. Hertz.
Figura prezintă schema experimentului. O diferență de potențial V este aplicată catodului K și rețelei C1 a unui tub electrovacuum umplut cu vapori de Hg (mercur), electroni care accelerează, iar dependența curentului I de V este eliminată. O diferență de potențial de întârziere este aplicată rețelei C2 și anodului. A. Electronii accelerați în regiunea I experimentează coliziuni cu atomii de Hg din regiunea II. Dacă energia electronilor după ciocnire este suficientă pentru a depăși potențialul de întârziere din regiunea III, atunci aceștia vor cădea pe anod. În consecință, citirile galvanometrului G depind de pierderea de energie de către electroni la impact.
În experiment, a fost observată o creștere monotonă a I cu o creștere a potențialului de accelerare până la 4,9 V, adică electroni cu energia 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) Invenția comunicațiilor radio- una dintre cele mai remarcabile realizări ale gândirii umane și ale progresului științific și tehnologic. Necesitatea îmbunătățirii mijloacelor de comunicație, în special a stabilirii unei comunicații fără fire, a fost deosebit de acută la sfârșitul secolului al XIX-lea, când introducerea pe scară largă a energiei electrice în industrie, agricultură, comunicații, transporturi (în primul rând maritime) etc. .
Istoria științei și tehnologiei confirmă că toate descoperirile și invențiile remarcabile au fost, în primul rând, determinate istoric și, în al doilea rând, rezultatul eforturilor creative ale oamenilor de știință și inginerilor din diferite țări.
Comunicare radiotelegrafică - telecomunicații, în care mesajele discrete sunt transmise prin intermediul undelor radio - alfabetice, numerice și semne. La stația de emisie, oscilații electrice modulate de un mesaj telegrafic intră pe linia de comunicație radiotelegrafică și de la aceasta către stația de recepție. După detectare și amplificare, mesajul telegrafic este recepționat la ureche sau înregistrat de un aparat telegrafic cu imprimare directă de recepție.
35) Radio comunicatii telefonice- telecomunicații, în care mesajele telefonice (voce) sunt transmise prin intermediul undelor radio. Informațiile intră în linia radiotelefonică printr-un microfon și din aceasta - de obicei printr-un telefon. Microfonul și telefonul sunt conectate direct la posturile de radio sau liniile telefonice sunt conectate la acestea.
Modulația de amplitudine - un tip de modulație în care parametrul variabil al semnalului purtător este amplitudinea acestuia
modulator de amplitudine - se numește un dispozitiv, a cărui anvelopă semnalului de înaltă frecvență la ieșire este proporțională cu oscilația de modulare de joasă frecvență. Luați în considerare cazul celei mai simple oscilații modulante armonice:,
La intrarea modulatorului, semnalul este:
unde adâncimea de modulație a amplitudinii M ar trebui să fie proporțională cu amplitudinea .
Ca urmare a impactului semnalului de intrare asupra unui element neliniar cu o aproximare liniară pe bucăți, în curentul acestuia din urmă apar armonici și componente combinate. semnale de intrare, și anume componente cu frecvențe: Componente cu frecvențe 
și formează oscilația dorită modulată în amplitudine. Acesta trebuie să fie separat de un filtru trece-bandă cu o frecvență centrală egală cu purtătoarea și o lățime de bandă suficientă pentru a separa componentele cu frecvențe.
36) Detectare - Conversia unei forme de undă electromagnetică pentru a produce o tensiune sau un curent a cărui magnitudine este determinată de parametrii formei de undă, pentru a extrage informațiile conținute în modificările acestor parametri
Dispozitivul și funcționarea celor mai simple receptori de detectoare - cel mai simplu, cel mai elementar tip de receptor radio. Este alcătuit dintr-un circuit oscilator la care sunt conectate antena și masă și un detector cu diodă (în versiunea anterioară, cristalină) care demodulează semnalul modulat în amplitudine. Semnal frecventa audio de la ieșirea detectorului, de regulă, este reprodusă de căști cu impedanță ridicată.
Chiar și pentru a primi posturi radio puternice, un receptor detector necesită cea mai lungă antenă posibilă și foarte suspendată (de preferință zeci de metri), precum și o împământare adecvată. Câteva avantaje importante ale unui receptor detector sunt că nu necesită o sursă de alimentare, este foarte ieftin și poate fi asamblat din mijloace improvizate. Prin conectarea oricărui amplificator extern de joasă frecvență la ieșirea receptorului, puteți obține un receptor amplificare directă cu parametri mult mai buni. Datorită acestor avantaje, receptoarele detectoare au fost utilizate pe scară largă nu numai în primele decenii de difuzare.
37) Propagarea undelor radio - fenomenul de transfer de energie al oscilațiilor electromagnetice în domeniul de frecvență radio (vezi emisia radio). Diverse aspecte ale acestui fenomen sunt studiate de diverse discipline tehnice, care sunt secțiuni ale ingineriei radio. Cele mai generale întrebări și probleme sunt luate în considerare de radiofizică. Propagarea undelor radio în obiecte tehnice speciale precum cablurile, ghidurile de undă antenei, este luată în considerare de către specialiștii în electrodinamică aplicată, sau specialiștii în tehnologia antenei și alimentatorului. Disciplina tehnica propagarea undelor radio are în vedere doar acele sarcini de emisie radio care sunt asociate cu propagarea undelor radio în medii naturale, adică influența atmosferei și a spațiului apropiat de Pământ asupra undelor radio de pe suprafața Pământului, propagarea undelor radio în rezervoare naturale. , precum și în peisajele create de om
Tipuri de unde radio 
-
Proprietățile undelor radio - Propagarea undelor radio în spațiul pământului depinde de proprietățile suprafeței pământului și de proprietățile atmosferei. Condițiile de propagare a undelor radio de-a lungul suprafeței pământului depind în mare măsură de teren, de parametrii electrici ai suprafeței pământului și de lungimea de undă. Ca și alte unde, undele radio sunt caracterizate prin difracție, adică fenomen de evitare a obstacolelor. Difracția este cel mai pronunțată atunci când dimensiunile geometrice ale obstacolelor sunt proporționale cu lungimea de undă. Undele radio care se propagă în apropierea suprafeței pământului și, parțial din cauza difracției, învelesc suprafața globului se numesc unde radio terestre sau de suprafață.
Aplicarea undelor radio- Pentru transmiterea diferitelor date, semnale și alte informații prin sursa și receptorul undelor radio. De exemplu celular standardele sale diferite funcționează la frecvențe radio diferite, de asemenea, WI-FI, radio Ethernet și multe altele.
38) Poveste scurta dezvoltarea opiniilor asupra naturii luminii -În a doua jumătate a secolului al XVII-lea s-au pus bazele opticii fizice. F. Grimaldi descoperă fenomenul de difracție a luminii (îndoirea luminii în jurul obstacolelor, adică abaterea ei de la propagarea rectilinie) și sugerează natura ondulatorie a luminii. În „Tratatul de lumină” publicat în 1690 de H. Huygens s-a format principiul conform căruia fiecare punct al spațiului, pe care a ajuns în acest moment o undă care se propagă devine o sursă de unde sferice elementare și pe baza ei a derivat legile reflexiei și refracției luminii. Huygens a stabilit fenomenul de polarizare a luminii - fenomen care are loc cu un fascicul de lumină în timpul reflectării, refracției sale (în special cu refracția dublă) și constă în faptul că mișcarea oscilatorie în toate punctele fasciculului are loc doar într-un singur plan care trece prin direcția fasciculului, în timp ce într-un fascicul nepolarizat se produc oscilații în toate direcțiile, perpendicular pe fascicul. Huygens, după ce a dezvoltat ideea lui Grimaldi că lumina se propagă nu numai în linie dreaptă cu refracție și reflexie, ci și cu scindare (difracție), a dat o explicație pentru toate fenomenele optice cunoscute. El susține că undele de lumină se propagă în eter, care este o materie subtilă care pătrunde în toate corpurile.
39) Viteza luminiiîn vid - valoarea absolută a vitezei de propagare a undelor electromagnetice în vid. În fizică, este desemnat în mod tradițional prin litera latină „ c» (pronunțat ca [tse]). Viteza luminii în vid este o constantă fundamentală, independentă de alegerea cadrului de referință inerțial (ISR). Se referă la constantele fizice fundamentale care caracterizează nu doar corpurile sau câmpurile individuale, ci și proprietățile spațiu-timpului ca întreg. Conform conceptelor moderne, viteza luminii în vid este viteza limită a particulelor și propagarea interacțiunilor.
Viteza luminii într-un mediu transparent este viteza cu care lumina se deplasează într-un mediu diferit de vid. Într-un mediu cu dispersie, se disting faza și viteza de grup.
Viteza de fază raportează frecvența și lungimea de undă a luminii monocromatice într-un mediu (λ = c/ν). Această viteză este de obicei (dar nu neapărat) mai mică c. Raportul dintre viteza de fază a luminii în vid și viteza luminii într-un mediu se numește indicele de refracție al mediului. Viteza de grup a luminii într-un mediu de echilibru este întotdeauna mai mică c. Cu toate acestea, în mediile neechilibrate poate depăși c. În acest caz, totuși, marginea anterioară a pulsului se mișcă în continuare cu o viteză care nu depășește viteza luminii în vid. Ca urmare, transmiterea superluminală a informațiilor rămâne imposibilă.
40) Interferență luminoasă- redistribuirea intensitatii luminii ca urmare a suprapunerii (suprapunerii) mai multor unde luminoase. Acest fenomen este însoțit de maxime și minime de intensitate alternând în spațiu. Distribuția sa se numește model de interferență.
inelele lui Newton
O altă metodă pentru obținerea unui model de interferență stabil pentru lumină este utilizarea golurilor de aer, bazate pe aceeași diferență în calea a două părți ale undei: una - reflectată imediat de suprafața interioară a lentilei și cealaltă - trecută prin spațiu de aer sub el și abia apoi reflectat. Poate fi obținut prin plasarea unei lentile plan-convexe pe o placă de sticlă cu partea convexă în jos. Când lentila este iluminată de sus cu lumină monocromatică, se formează o pată întunecată în locul contactului suficient de dens între lentilă și placă, înconjurată de inele concentrice întunecate și luminoase, de intensitate diferită. Inelele întunecate corespund minimelor de interferență, iar inelele luminoase corespund maximelor, atât inelele întunecate, cât și cele deschise sunt izolinii de grosime egală a stratului de aer. Măsurând raza unui inel deschis sau întunecat și determinând numărul său de serie din centru, se poate determina lungimea de undă a luminii monocromatice. Cu cât suprafața lentilei este mai abruptă, mai ales mai aproape de margini, cu atât distanța dintre inelele luminoase sau întunecate adiacente este mai mică.
41) Legile reflexiei:
1. Razele incidente, reflectate și perpendiculare pe limita a două medii în punctul de incidență al fasciculului se află în același plan.
2. Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență:
42) Legile refracției
Cu cât viteza luminii este mai mică într-un mediu, cu atât este mai dens din punct de vedere optic. Se spune că un mediu cu un indice de refracție absolut mai mare este mai dens optic.
Dacă lumina trece de la un mediu mai puțin dens din punct de vedere optic la unul mai dens din punct de vedere optic (de exemplu, de la aer la apă sau sticlă), atunci unghiul de incidență este mai mare decât unghiul de refracție.
Dimpotrivă, dacă lumina trece din apă sau sticlă în aer, atunci ea este refractă dintr-o perpendiculară: unghiul de incidență este mai mic decât unghiul de refracție
Înmuiați bățul în iaz. Nivelul apei ar trebui să crească. Dar această creștere este atât de nesemnificativă încât este greu de detectat. Și dacă scufundați alternativ bățul în apă și îl scoateți, atunci valuri vor curge prin apă. Ele sunt vizibile la o distanță considerabilă de locul de origine. Această mișcare mecanică a apei poate fi comparată cu fenomenele electromagnetice. În jurul dirijorului cu curent continuu există un câmp electromagnetic constant. Este dificil să-l detectezi departe de un conductor care transportă curent.
Dar dacă un curent electric alternativ trece prin conductor, atunci forțele electromagnetice din jurul conductorului se vor schimba tot timpul, adică câmpul electromagnetic din jurul acestuia se va ondula. Undele electromagnetice circulă de la un conductor de curent alternativ.
Distanța dintre cele mai apropiate două creste ale valurilor de pe un iaz este lungimea de undă. Este notat cu litera greacă λ (lambda). Timpul în care orice parte a suprafeței ondulate a apei se ridică, cade și se întoarce din nou la ea poziția inițială este perioada de oscilație T. Reciprocul se numește frecvența de oscilație și este notat cu literă f. Frecvența de oscilație este măsurată în perioade pe secundă. Unitatea de măsură a frecvenței oscilațiilor, corespunzătoare unei perioade pe secundă, se numește hertz (Hz) - în onoarea lui Heinrich Rudolf Hertz (1857 - 1894), celebrul cercetător al oscilațiilor și undelor (1 mie herți \u003d 1). kilohertz, 1 milion de herți \u003d 1 megaherți) .
Viteza undei ( Cu) este distanța pe care undele se propagă într-o secundă. În timpul unei perioade T, mișcarea undei are timp să se propage doar pe lungimea unei undă X. Următoarele relații sunt valabile pentru mișcarea undei:
cu T = λ; c/f = λ
Aceste relații dintre frecvența de oscilație, lungimea de undă și viteza undei sunt adevărate nu numai pentru undele de pe apă, ci și pentru orice oscilații și unde.
Este necesar să subliniem imediat o proprietate a oscilațiilor electromagnetice. Când se propagă în spațiul gol, indiferent de frecvența lor, indiferent de lungimea de undă, viteza lor de propagare este întotdeauna aceeași -300.000 km/sec. Lumina vizibilă este unul dintre tipurile de oscilații electromagnetice (cu o lungime de undă de 0,4 până la 0,7 milimicroni și o frecvență de 10 14 - 10 15 Hz). Viteza de propagare a undelor electromagnetice este viteza luminii (3 10 10 cm/sec).
În aer și în alte gaze, viteza de propagare a oscilațiilor electromagnetice este doar puțin mai mică decât în vid. Și în diferite medii lichide și solide, poate fi de câteva ori mai puțin decât în vid; in plus, aici depinde de frecventa de oscilatie.
| Cel mai mic și cel mai mare Există multe unități de energie: erg, joule, calorie etc. Cea mai mică dintre ele este electron-voltul: un electron accelerat într-un câmp electric între puncte cu o diferență de potențial de 1 V va avea o energie de 1 electron volt. Cea mai mare unitate de energie a fost propusă recent de omul de știință indian Homi Baba pentru calcularea rezervelor de energie ale lumii. Unitatea sa este egală cu energia termică care este eliberată în timpul arderii a 33 de miliarde de tone de cărbune. Omul de știință a luat această cantitate de cărbune pentru că în ultimii 20 de ani, timp în care a fost extras și ars mult cărbune, din intestinele pământului au fost extrase exact 33 de miliarde de tone. |
Radiații și emițători
Trăim în lumea oscilațiilor electromagnetice. Atât lumina soarelui, cât și fluxurile misterioase de raze cosmice care cad pe Pământ din spațiile interstelare și căldura emisă de un cuptor fierbinte și curentul electric care circulă în rețelele de energie - toate acestea sunt oscilații electromagnetice. Toate se propagă sub formă de unde, sub formă de raze.
Fiecare obiect, fiecare corp care generează unde se numește radiator. Bățul folosit pentru a discuta în iaz este un emițător de unde de apă. Apa rezistă mișcării sale. Pentru a muta stick-ul, trebuie să cheltuiți puterea. Această putere transmisă apei este numeric egală cu produsul dintre pătratul vitezei bastonului și rezistența la mișcare. O parte din această putere este transformată în căldură - se duce la încălzirea apei și parțial la formarea valurilor.
Se poate spune că impedanta, experimentat de stick, este suma a două rezistențe: una dintre ele este rezistența la generarea de căldură, iar cealaltă este rezistența la formarea undelor - rezistența la radiații, așa cum este numită în mod obișnuit.
Aceleași legi se aplică fenomenelor electromagnetice. Puterea pe care o consumă un curent electric într-un conductor este egală cu produsul dintre rezistența conductorului și pătratul curentului din acesta. Dacă luați curentul în amperi și rezistența în ohmi, atunci puterea va fi în wați.
În rezistența electrică a oricărui conductor (ca și în rezistența mecanică a apei la mișcarea unui baston), se pot distinge două componente: rezistența la generarea de căldură - rezistența ohmică și rezistența la radiații - rezistența cauzată de formarea undelor electromagnetice în jurul conductor care transportă energie cu ei.
Luați, de exemplu, o plită electrică, pentru care rezistența ohmică este de 20 ohmi, iar curentul este de 5 A. Puterea convertită în căldură în această placă va fi de 500 de wați (0,5 kW). Pentru a calcula puterea undelor care curg de la emițător, este necesar să se înmulțească pătratul curentului din conductor cu rezistența la radiație a acestui conductor.
Rezistența la radiații este într-o dependență complexă de forma conductorului, de dimensiunile acestuia, de lungimea conductorului emis. unde electromagnetice. Dar pentru un singur conductor rectiliniu, în toate punctele în care există un curent de aceeași direcție și aceeași putere, rezistența la radiații (în ohmi) este exprimată printr-o formulă relativ simplă:
R izl \u003d 3200 (l / λ) 2
Aici l este lungimea conductorului și λ - lungimea undei electromagnetice (aceasta formula este valabila pentru l semnificativ mai mic decât λ ).
Cu estimări aproximative, această formulă poate fi aplicată oricăror structuri electrice, orice mașini și dispozitive, de exemplu, pentru o placă de încălzire, în care firul nu este drept, ci înfășurat într-o spirală așezată în zig-zag. Dar ca lîn formula pentru rezistența la radiații, este necesar să se înlocuiască nu întreaga lungime a conductorului, ci una dintre dimensiunile date ale structurii luate în considerare. Pentru încălzirea plăcilor l aproximativ egal cu diametrul plăcii.
generate la centralele electrice curent alternativ cu o frecventa de 50 Hz. Acest curent corespunde unei unde electromagnetice cu o lungime de 6 mii km. Nu numai sobele electrice, ci și cele mai mari mașini și aparate electrice, și chiar liniile electrice pe distanțe lungi, au dimensiuni l de multe ori mai mică decât lungimea acestei unde electromagnetice. Rezistența la radiații a celor mai mari mașini și dispozitive electrice pentru un curent cu o frecvență de 50 Hz este măsurată în fracțiuni neglijabile de ohm. Chiar și la curenți de mii de amperi, este radiat mai puțin de un watt.
Prin urmare, în practică, atunci când se utilizează curent industrial cu o frecvență de 50 Hz, nu este necesar să se țină cont de proprietățile sale de undă. Energia acestui curent este ferm „legată” de fire. Pentru a conecta un consumator (lămpi, sobe, motoare etc.), este necesar contactul direct cu firele purtătoare de curent.
Odată cu creșterea frecvenței curentului, lungimea undei electromagnetice scade. De exemplu, pentru un curent cu o frecvență de 50 MHz, acesta este de 3 m. Cu o astfel de undă, chiar și un conductor mic poate avea o rezistență semnificativă la radiații și, la curenți relativ mici, radia cantități semnificative de energie.
Conform calculelor rafinate, un conductor de jumătate de undă (l=λ/2) are rezistență la radiații R izd. aproximativ 73 ohmi. Cu un curent de, să zicem, 10 a, puterea radiată va fi de 7,3 kW. Un conductor capabil să radieze energie electromagnetică se numește antenă. Acest termen a fost împrumutat de electricieni la sfârșitul secolului trecut din entomologie - o antenă se numește antenă-tentacul la insecte.
La originile ingineriei radio
Oscilațiile electromagnetice care apar la o frecvență de un milion de miliarde de herți, vederea noastră se simte ca o lumină. Vibrațiile de o mie de ori mai lente pot fi resimțite de piele ca raze de căldură.
Oscilațiile electromagnetice, a căror frecvență variază de la câțiva kiloherți la mii de megaherți, nu sunt percepute de simțuri, dar au o importanță deosebită în viața noastră. Aceste vibrații sunt capabile să se propage, ca și lumina și căldura, sub formă de raze. În latină, cuvântul pentru „rază” este „rază”. Din această rădăcină se formează cuvântul „unde radio”. Acestea sunt oscilații generate de curenți de înaltă frecvență. Aplicația lor principală și cea mai importantă este telegraful și comunicațiile telefonice fără fir. Pentru prima dată în lume, transmiterea fără fir a semnalelor prin unde radio a fost practic realizată de omul de știință rus Alexander Stepanovici Popov. La 7 mai (25 aprilie) 1895, la o întâlnire a departamentului de fizică al Societății Ruse de Fizică și Chimie, a demonstrat recepția undelor radio.
În zilele noastre, cu ajutorul radioului, poți stabili o conexiune wireless între orice punct de pe glob. Au apărut noi ramuri ale tehnologiei de înaltă frecvență - radar, televiziune. Ingineria radio a început să fie folosită în diverse industrii.
Este corect să începem revizuirea tehnologiei de înaltă frecvență cu metode de obținere a curenților alternativi de înaltă frecvență.
Cea mai veche și simplă modalitate de a produce oscilații electromagnetice de înaltă frecvență este de a descărca un condensator printr-o scânteie. Primele emițătoare radio ale lui A. S. Popov aveau generatoare de scântei cu astfel de emițătoare simple sub formă de două bile separate printr-un spațiu de aer.
 |
| Generator de curent de înaltă frecvență. |
La începutul secolului nostru, au apărut eclatoare îmbunătățite, care au dat oscilații de înaltă frecvență cu o putere de până la 100 kW. Dar au avut o mare pierdere de energie. În prezent, există surse mai avansate de curenți de înaltă frecvență (HF).
Pentru a obține curenți cu o frecvență de până la câțiva kiloherți, se folosesc de obicei generatoare de mașini. Un astfel de generator este format din două părți principale - un stator fix și un rotor rotativ. Suprafețele rotorului și statorului față în față sunt dințate. Când rotorul se rotește, mișcarea reciprocă a acestor dinți provoacă o pulsație a fluxului magnetic. În înfășurarea de lucru a generatorului, așezată pe stator, există o forță electromotoare variabilă (emf). Frecvența curentului este egală cu produsul dintre numărul dinților rotorului și numărul de rotații pe secundă. De exemplu, cu 50 de dinți pe rotor și viteza de rotație a acestuia de 50 rpm, se obține o frecvență de curent de 2500 Hz.
În prezent, sunt produse generatoare de mașini HDTV cu o putere de până la câteva sute de kilowați. Ele oferă frecvențe de la câteva sute de herți până la 10 kHz.
Una dintre cele mai comune moduri moderne primirea HDTV este o aplicație circuite oscilatorii conectat la supape controlate electric.
Se încarcă...