Vysokofrekvenčné prúdy (HF) sa považujú za prúdy, pre ktoré nie je splnená podmienka kvázistacionárnosti, čo vedie k silne výraznému kožnému efektu
Za vysokofrekvenčné prúdy (HF) sa považujú prúdy, pri ktorých nie je splnená podmienka kvázistacionárnosti, čo má za následok silne výrazný kožný efekt. Z tohto dôvodu prúd tečie po povrchu vodiča bez toho, aby prenikol do jeho objemu. Frekvencia takýchto prúdov presahuje 10 000 Hz.
Na získanie prúdov s frekvenciou viac ako niekoľko desiatok kilohertzov sa používajú elektrické strojové generátory, ktoré obsahujú stator a rotor. Na ich povrchoch privrátených k sebe sú zuby, ktorých vzájomným pohybom dochádza k pulzácii. magnetické pole. Konečná frekvencia prúdu prijatého na výstupe sa rovná súčinu rýchlosti rotora a počtu zubov na ňom.
Na získanie HDTV sa tiež používajú oscilačné obvody, napríklad elektrický obvod, ktorý zahŕňa indukčnosť a kapacitu. Na získanie HDTV frekvencií v miliardách hertzov sa používajú inštalácie s dutým oscilačným obvodom (WOF, TWT, magnetrón, klystron).
Ak je vodič umiestnený v magnetickom poli cievky, v ktorej preteká vysokofrekvenčný prúd, potom vo vodiči vzniknú veľké vírivé prúdy, ktoré ho zohrejú. Teplotu a intenzitu ohrevu je možné regulovať zmenou prúdu v cievkach. Vďaka tejto vlastnosti sa HDTV používa v mnohých oblastiach ľudskej činnosti: v indukčných peciach, v metalurgii na povrchové kalenie dielov, medicíne, poľnohospodárstve, domácich spotrebičoch ( mikrovlny, rôzne zariadenia na varenie), rádiokomunikácie, radar, televízia atď.
Príklady použitia vysokofrekvenčných prúdov
Pomocou HDTV v indukčných peciach je možné roztaviť akékoľvek kovy. Výhoda tohto typu tavenia spočíva v možnosti tavenia v podmienkach úplného vákua, kedy je vylúčený kontakt s atmosférou. To umožňuje vyrábať zliatiny, ktoré sú čisté z hľadiska nekovových inklúzií a nenasýtené plynmi (vodík, dusík).
Na kaliacich strojoch pomocou HDTV je možné kaliť oceľové výrobky len v povrchovej vrstve vďaka kožnému efektu. To umožňuje získať diely s tvrdým povrchom, ktoré znesú značné zaťaženie a súčasne bez zníženia odolnosti proti opotrebovaniu a ťažnosti, pretože jadro zostáva mäkké.
V medicíne sa vysokofrekvenčné prúdy už dlho používajú v zariadeniach UHF, kde sa zahrievanie akýchkoľvek ľudských orgánov uskutočňuje zahrievaním dielektrika. HDTV aj veľmi vysokého prúdu je pre človeka neškodné, pretože prúdi výlučne do najpovrchnejších vrstiev kože. Aj v medicíne sa používajú elektronože založené na vysokofrekvenčnom prúde, pomocou ktorých sa „varia“ krvné cievy a režú tkanivá.
KATEDRA ŠKOLSTVA A VEDY KEMEROVSKÉHO KRAJA
Štát vzdelávacia inštitúcia stred odborné vzdelanie
odborná škola technická v Kemerove
Vysokofrekvenčné prúdy.
Spracovali: učitelia fyziky
Shcherbunova Evgenia Olegovna a
Kolabina Galina Alekseevna
Kemerovo
Čo sú to vysokofrekvenčné prúdy?
Prúdy s frekvenciou nad 10 000 Hz sa nazývajú vysokofrekvenčné prúdy (HF). Získavajú sa s elektronické zariadenia.
Ak je vodič umiestnený vo vnútri cievky, cez ktorú preteká vysokofrekvenčný prúd, potom vo vodiči vzniknú vírivé prúdy. Vírivé prúdy ohrievajú vodič. Rýchlosť ohrevu a teplotu možno jednoducho upraviť zmenou prúdu v cievke.
Najviac žiaruvzdorné kovy možno roztaviť v indukčnej peci. Na získanie vysoko čistých látok je možné tavenie uskutočniť vo vákuu a dokonca aj bez téglika suspendovaním roztaveného kovu v magnetickom poli. Vysoká rýchlosť ohrevu je veľmi vhodná na valcovanie a kovanie kovov. Výberom tvaru cievok je možné najlepšie spájkovať a zvárať diely teplotný režim.
indukčná taviaca pec
Prúd i pretekajúci vodičom vytvára magnetické pole B. Pri veľmi vysokých frekvenciách sa prejaví vplyv vírivého elektrického poľa E generovaného zmenou poľa B.
Vplyv poľa E zvyšuje prúd na povrchu vodiča a v strede ho oslabuje. Pri dostatočne vysokej frekvencii prúd tečie len v povrchovej vrstve vodiča.
Spôsob povrchového kalenia oceľových výrobkov vynašiel a navrhol ruský vedec V.P. Vologdin. Pri vysokej frekvencii indukčný prúd ohrieva iba povrchovú vrstvu dielu. Po rýchlom ochladení sa získa nekrehký produkt s tvrdým povrchom.
kaliaci stroj
Pozrite si viac tu: Indukčné ohrievacie a kaliace zariadenia
Pôsobenie vysokofrekvenčných prúdov na dielektrikum
Na dielektrika pôsobí vysokofrekvenčné elektrické pole, ktoré ich umiestňuje medzi dosky kondenzátora. Časť energie elektrického poľa sa v tomto prípade minie na ohrev dielektrika. Ohrev pomocou HDTV je obzvlášť dobrý, ak je tepelná vodivosť látky nízka.
Vysokofrekvenčný ohrev dielektrika (dielektrický ohrev) je široko používaný na sušenie a lepenie dreva, na výrobu gumy a plastov.
Vysokofrekvenčné prúdy v medicíne
UHF terapia je dielektrické zahrievanie telesných tkanív. Smrteľný pre človeka je konštantný a nízkofrekvenčný prúd presahujúci niekoľko miliampérov. Vysokofrekvenčný prúd (≈ 1 MHz), dokonca aj pri sile 1 A, spôsobuje iba zahrievanie tkaniva a používa sa na liečbu.
Elektronôž je vysokofrekvenčný prístroj široko používaný v medicíne. Reže tkanivo a „varí“ krvné cievy.
Iné aplikácie vysokofrekvenčných prúdov
Zrno ošetrené HDTV pred sejbou výrazne zvyšuje úrodu.
Indukčný ohrev plynovej plazmy umožňuje získať vysoké teploty.
2400 MHz pole v mikrovlnnej rúre uvarí polievku priamo v miske za 2-3 minúty.
Činnosť detektora mín je založená na zmene parametrov oscilačného obvodu pri privedení cievky ku kovovému predmetu.
Vysokofrekvenčné prúdy sa používajú aj na rádiovú komunikáciu, televíziu a radar.
Zoznam zdrojov:
1. Dmitrieva, V.F. Fyzika: učebnica pre študentské vzdelávacie inštitúcie stredného odborného vzdelávania [Text] / V.F. Dmitriev. – 6. vydanie. stereotyp. - M .: Akadémia vydavateľského centra, 2005. - 280-288.
Internetové zdroje:
Jediné okno prístupu k vzdelávacím zdrojom [ Elektronický zdroj]. - Režim prístupu: http:// okno. edu. en/ okno, zadarmo. - Zagl. z obrazovky. - (Dátum ošetrenia: 11.11.2014).
Elektronický knižničný systém "KnigaFond" [Elektronický zdroj]. - Režim prístupu: http://www.knigafund.ru/, pre prístup k informáciám. zdroje vyžadujú autorizáciu. - Zagl. z obrazovky. - (Dátum ošetrenia: 11.11.2014).
Portál prírodných vied » [Elektronický zdroj]. - Režim prístupu: http://e-science.ru/physics, zadarmo. - Zagl. z obrazovky. - (Dátum ošetrenia: 11.11.2014).
Darsonvalizácia je použitie vysokofrekvenčného prúdu (110 kHz) a napätia (25-30 kV) s nízkou intenzitou prúdu, modulovaného v sérii oscilácií s trvaním 100 μs, nasledujúcich pri frekvencii 100 Hz, po dobu terapeutický účel. Prúd je taký vysoké napätie zoslabne pri prechode riedeným vzduchom sklenenej elektródy, pričom vo vrstve vzduchu medzi povrchom tela a stenou elektródy sa vytvorí vysokofrekvenčný korónový výboj. Mechanizmus terapeutického účinku je určený prechodom vysokofrekvenčného prúdu cez tkanivá a dopadom elektrických výbojov na kožné receptory a povrchové tkanivá. Výsledkom je rozšírenie povrchových krvných ciev a zvýšenie prietoku krvi cez ne, rozšírenie spasticky zúžených a so zvýšeným tonusom ciev a obnovenie narušeného prietoku krvi v nich. To vedie k zániku ischémie tkaniva a ňou spôsobených bolestí, pocitov necitlivosti, parestézie, zlepšeniu trofizmu tkanív vrátane cievnych stien.
Terapeutické využitie prúdov supratonálnej frekvencie (TNCH) spočíva vo vystavení tela vysokofrekvenčnému striedavému prúdu (22 kHz) pri napätí 4,5-5 kV. Autor: vzhľad, technika vykonávania postupov a techník, metóda je veľmi podobná lokálnej darsonvalizácii. Rozdiel je v tom, že sa nepoužíva pulzný, ale kontinuálny prúd nižšej frekvencie a napätia a prechádza cez sklenenú elektródu naplnenú neónom. To všetko určuje rozdiely v terapeutickom účinku. V dôsledku kontinuity prúdu v tkanivách dochádza k väčšej tvorbe tepla - pacienti pociťujú teplo v mieste expozície. Nižšie napätie eliminuje dráždivý účinok iskrového výboja, účinky sú pacientmi lepšie znášané, a preto je metóda častejšie využívaná v pediatrickej praxi.
Prevádzkové režimy transformátora
· nečinný režim. Tento režim je charakterizovaný otvoreným sekundárnym obvodom transformátora, v dôsledku čoho v ňom nepreteká žiadny prúd. Pomocou skúseností bez zaťaženia je možné určiť účinnosť transformátora, transformačný pomer, ako aj straty ocele.
· Režim načítania. Tento režim je charakterizovaný uzavretím sekundárneho okruhu transformátora na záťaži. Tento režim je hlavným prevádzkovým režimom transformátora.
· Režim skratu. Tento režim sa dosiahne skratovaním sekundárneho okruhu. Pomocou neho môžete určiť stratu užitočného výkonu na ohrev vodičov v obvode transformátora. Toto sa berie do úvahy v ekvivalentnom obvode skutočného transformátora pomocou aktívneho odporu.
28) Oscilačný obvod- oscilátor, ktorý je elektrický obvod obsahujúci pripojený induktor a kondenzátor. V takomto obvode môžu byť vzrušené kolísanie prúdu a napätia.
Princíp fungovania
Kondenzátor s kapacitou C nech sa nabije na napätie . Energia uložená v kondenzátore je
Keď je kondenzátor pripojený k induktoru, v obvode bude prúdiť prúd, ktorý spôsobí elektromotorickú silu (EMF) samoindukcie v cievke zameranú na zníženie prúdu v obvode. Prúd spôsobený týmto EMF (pri absencii strát v indukčnosti) v počiatočnom momente sa bude rovnať vybíjaciemu prúdu kondenzátora, to znamená, že výsledný prúd bude rovný nule. Magnetická energia cievky v tomto (počiatočnom) momente je nulová.
Potom sa výsledný prúd v obvode zvýši a energia z kondenzátora bude prechádzať do cievky, kým sa kondenzátor úplne nevybije. V tomto bode je elektrická energia kondenzátora. Magnetická energia sústredená v cievke je naopak maximálna a rovná sa , kde je indukčnosť cievky,
Maximálna hodnota prúdu.
Potom sa začne dobíjanie kondenzátora, to znamená nabíjanie kondenzátora napätím inej polarity. Nabíjanie bude prebiehať dovtedy, kým sa magnetická energia cievky nepremení na elektrickú energiu kondenzátora. Kondenzátor sa v tomto prípade opäť nabije na napätie.
V dôsledku toho vznikajú v obvode oscilácie, ktorých trvanie bude nepriamo úmerné energetickým stratám v obvode.
Vo všeobecnosti sa vyššie opísané procesy v paralelnom oscilačnom obvode nazývajú prúdová rezonancia, čo znamená, že cez indukčnosť a kapacitu preteká prúd viac ako prúd prechádzajúci celým obvodom a tieto prúdy sú niekoľkonásobne väčšie. čo sa nazýva faktor kvality. Tieto veľké prúdy neopúšťajú limity obvodu, pretože sú mimo fázy a kompenzujú sa. Za zmienku tiež stojí, že odpor paralelného oscilačného obvodu má tendenciu k nekonečnu pri rezonančnej frekvencii (na rozdiel od sériového oscilačného obvodu, ktorého odpor pri rezonančnej frekvencii má tendenciu k nule), a to z neho robí nevyhnutný filter.
Stojí za zmienku, že okrem jednoduchého oscilačného obvodu existujú aj oscilačné obvody prvého, druhého a tretieho druhu, ktoré zohľadňujú straty a majú ďalšie vlastnosti.
29) Indukčný alternátor- Na rozdiel od iných generátorov nie je prevádzka indukčného generátora založená na rotujúcom magnetickom poli, ale na pulzujúcom poli, inými slovami, pole sa mení nie ako funkcia posunu, ale ako funkcia času, čo v konečnom dôsledku ( indukcia EMF) dáva rovnaký výsledok.
Konštrukcia indukčných generátorov zahŕňa umiestnenie konštantného poľa a cievok na indukciu EMF na stator, zatiaľ čo rotor zostáva bez vinutia, ale nevyhnutne má ozubený tvar, pretože všetka práca generátora je založená na ozubených harmonických rotora.
Vysokofrekvenčné prúdy a ich použitie.
Vysokofrekvenčné prúdy sú také prúdy, ktorých frekvencia, teda počet kmitov, dosahuje jeden milión za jednu sekundu. Tento typ prúdy našiel svoje uplatnenie v strojárstve, kde je potrebný na zváranie a tepelné spracovanie povrchov dielcov a v hutníctve, kde sa používa na tavenie rôznych kovov.
Použitie vysokofrekvenčných prúdov prinieslo odvetvia ako strojárstvo a hutníctvo na novú úroveň. Tepelné spracovanie dielov, vykonávané pomocou vysokonapäťových prúdov, zvyšuje ich životnosť, zvyšuje odolnosť proti opotrebeniu, pevnosť a tvrdosť kovu. Práca s vysokofrekvenčnými prúdmi nielen zefektívňuje prácu, ale výrazne zlepšuje aj úroveň kvality výsledných produktov.
Maxwellove postuláty
Prvý postulát: okolo každého striedavého magnetického poľa je vírivé elektrické pole.
Smer vírivého elektrického poľa je určený pravidlom ľavej skrutky, ak sa magnetické pole zvyšuje.
Ak sa magnetické pole zmenšuje, potom sa najprv určí smer vírivého elektrického poľa podľa pravidla ľavej skrutky. Potom sa zmení na opačný - to bude smer vírivého elektrického poľa pre klesajúce magnetické pole.
Druhý postulát: okolo každého striedavého elektrického poľa je magnetické pole.
Smer čiar magnetickej indukcie je určený pravidlom pravej skrutky, ak sa intenzita elektrického poľa zvyšuje.
Ak sa intenzita elektrického poľa zníži, potom sa najprv určí smer magnetických indukčných čiar podľa pravidla pravej skrutky. Potom sa zmení na opačný - to bude smer magnetických indukčných čiar pre klesajúce elektrické pole.
33) Frank-Hertzova skúsenosť- pokus, ktorý bol experimentálnym dôkazom diskrétnosti vnútornej energie atómu. Umiestnené v roku 1913 J. Frankom a G. Hertzom.
Na obrázku je znázornená schéma experimentu. Na katódu K a mriežku C1 elektrovákuovej trubice naplnenej parami Hg (ortuťou), urýchľovacími elektrónmi sa privedie potenciálny rozdiel V a odstráni sa závislosť prúdu I od V. Na mriežku C2 a anódu sa aplikuje rozdiel potenciálov spomaľujúci. A. Elektróny zrýchlené v oblasti I zažívajú kolízie s atómami Hg v oblasti II. Ak je energia elektrónov po zrážke dostatočná na prekonanie retardačného potenciálu v oblasti III, potom padnú na anódu. V dôsledku toho údaje galvanometra G závisia od straty energie elektrónov pri náraze.
V experimente bol pozorovaný monotónny nárast I so zvýšením urýchľovacieho potenciálu až na 4,9 V, teda elektrónov s energiou 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) Vynález rádiovej komunikácie- jeden z najvýznamnejších výdobytkov ľudského myslenia a vedecko-technického pokroku. Potreba zlepšiť komunikačné prostriedky, najmä zriadenie komunikácie bez drôtov, bola obzvlášť akútna na konci 19. storočia, keď sa plošné zavádzanie elektrickej energie do priemyslu, poľnohospodárstva, spojov, dopravy (predovšetkým námornej) atď. .
História vedy a techniky potvrdzuje, že všetky vynikajúce objavy a vynálezy boli po prvé historicky podmienené a po druhé, výsledkom tvorivého úsilia vedcov a inžinierov z rôznych krajín.
Rádiotelegrafická komunikácia - telekomunikácie, v ktorých sa pomocou rádiových vĺn prenášajú diskrétne správy – abecedné, numerické a znakové. Na vysielacej stanici vstupujú elektrické kmity modulované telegrafnou správou do rádiotelegrafného komunikačného vedenia a z neho do prijímacej stanice. Po detekcii a zosilnení je telegrafná správa prijatá sluchom alebo zaznamenaná prijímacím telegrafným prístrojom s priamou tlačou.
35) Rádio telefonickú komunikáciu- telekomunikácie, v ktorých sa telefonické (hlasové) správy prenášajú pomocou rádiových vĺn. Informácie vstupujú do rádiotelefónnej linky cez mikrofón a z nej - zvyčajne cez telefón. Mikrofón a telefón sú pripojené priamo k rádiovým staniciam alebo sú k nim pripojené telefónne linky.
Amplitúdová modulácia - typ modulácie, pri ktorej je premenlivým parametrom nosného signálu jeho amplitúda
Modulátor amplitúdy - volá sa zariadenie, ktorého obálka vysokofrekvenčného signálu na výstupe je úmerná nízkofrekvenčnému modulačnému kmitaniu. Zvážte prípad najjednoduchšej harmonickej modulačnej oscilácie:,
Na vstupe modulátora je signál:
kde hĺbka amplitúdovej modulácie M by mala byť úmerná amplitúde .
V dôsledku vplyvu vstupného signálu na nelineárny prvok s po častiach lineárnou aproximáciou sa v prúde tohto prvku objavia harmonické a kombinačné zložky. vstupné signály, a to komponenty s frekvenciami: Komponenty s frekvenciami 
a vytvárajú požadovanú amplitúdovo modulovanú osciláciu. Musí byť oddelené pásmovým filtrom so strednou frekvenciou rovnou nosnej a šírkou pásma dostatočnou na oddelenie komponentov s frekvenciami.
36) detekcia - Konverzia elektromagnetického tvaru vlny na vytvorenie napätia alebo prúdu, ktorého veľkosť je určená parametrami tvaru vlny, s cieľom extrahovať informácie obsiahnuté v zmenách týchto parametrov
Zariadenie a obsluha najjednoduchších detektorových prijímačov - najjednoduchší, najzákladnejší typ rádiového prijímača. Pozostáva z oscilačného obvodu, ku ktorému je pripojená anténa a zem, a diódového (v staršej verzii kryštalického) detektora, ktorý demoduluje amplitúdovo modulovaný signál. Signál frekvencia zvuku z výstupu detektora sa spravidla reprodukuje vysokoimpedančnými slúchadlami.
Dokonca aj na príjem výkonných rádiových staníc vyžaduje detektorový prijímač čo najdlhšiu a vysoko zavesenú anténu (najlepšie desiatky metrov), ako aj správne uzemnenie. Niekoľkými dôležitými výhodami detektorového prijímača je, že nevyžaduje zdroj energie, je veľmi lacný a môže byť zostavený z improvizovaných prostriedkov. Pripojením akéhokoľvek externého nízkofrekvenčného zosilňovača na výstup prijímača získate prijímač priame zosilnenie s oveľa lepšími parametrami. Vďaka týmto výhodám boli detektorové prijímače široko používané nielen v prvých desaťročiach vysielania.
37) Šírenie rádiových vĺn - fenomén prenosu energie elektromagnetických kmitov v oblasti rádiovej frekvencie (pozri rádiové vyžarovanie). Rôzne aspekty tohto javu študujú rôzne technické disciplíny, ktoré sú sekciami rádiového inžinierstva. Najvšeobecnejšie otázky a problémy zvažuje rádiofyzika. O šírení rádiových vĺn v špeciálnych technických objektoch, ako sú káble, anténne vlnovody, uvažujú špecialisti na aplikovanú elektrodynamiku, prípadne špecialisti na anténnu a napájaciu techniku. Technická disciplína šírenie rádiových vĺn berie do úvahy len tie úlohy rádiového vyžarovania, ktoré sú spojené so šírením rádiových vĺn v prírodnom prostredí, to znamená vplyv atmosféry a blízkozemského priestoru na rádiové vlny zemského povrchu, šírenie rádiových vĺn v prírodných nádržiach , ako aj v človekom vytvorenej krajine
Druhy rádiových vĺn 
-
Vlastnosti rádiových vĺn -Šírenie rádiových vĺn v zemskom priestore závisí od vlastností zemského povrchu a vlastností atmosféry. Podmienky šírenia rádiových vĺn po zemskom povrchu do značnej miery závisia od terénu, elektrických parametrov zemského povrchu a vlnovej dĺžky. Rovnako ako ostatné vlny, aj rádiové vlny sa vyznačujú difrakciou, t.j. fenomén vyhýbania sa prekážkam. Difrakcia je najvýraznejšia, keď sú geometrické rozmery prekážok úmerné vlnovej dĺžke. Rádiové vlny, ktoré sa šíria blízko zemského povrchu a čiastočne v dôsledku difrakcie obklopujú vydutie zemegule, sa nazývajú pozemské alebo povrchové rádiové vlny.
Aplikácia rádiových vĺn- Na prenos rôznych dát, signálov a iných informácií cez zdroj a prijímač rádiových vĺn. Napríklad bunkový jeho rôzne štandardy fungujú na rôznych rádiových frekvenciách, tiež WI-FI, ethernetové rádio a mnohé ďalšie.
38) Krátky príbeh vývoj názorov na povahu svetla - V druhej polovici 17. storočia boli položené základy fyzickej optiky. F. Grimaldi objavuje fenomén difrakcie svetla (ohýbanie svetla okolo prekážok, t. j. jeho odchýlku od priamočiareho šírenia) a naznačuje vlnovú povahu svetla. V „Pojednaní o svetle“ publikovanom v roku 1690 H. Huygensom sa sformoval princíp, podľa ktorého každý bod priestoru, ktorý dosiahol v r. tento momentšíriaca sa vlna sa stáva zdrojom elementárnych sférických vĺn a na jej základe odvodil zákony odrazu a lomu svetla. Huygens zaviedol fenomén polarizácie svetla - jav, ktorý sa vyskytuje u lúča svetla pri jeho odraze, lomu (najmä pri dvojitom lomu) a spočíva v tom, že kmitavý pohyb vo všetkých bodoch lúča prebieha len v jednej rovine prechádzajúcej cez smer lúča, kým v V nepolarizovanom lúči dochádza ku kmitaniu vo všetkých smeroch, kolmo na lúč. Huygens, ktorý rozvinul Grimaldiho myšlienku, že svetlo sa šíri nielen priamočiaro s lomom a odrazom, ale aj s štiepením (difrakciou), podal vysvetlenie pre všetky známe optické javy. Tvrdí, že svetelné vlny sa šíria v éteri, čo je jemná hmota prenikajúca do všetkých telies.
39) Rýchlosť svetla vo vákuu - absolútna hodnota rýchlosti šírenia elektromagnetických vĺn vo vákuu. Vo fyzike sa tradične označuje latinským písmenom „ c» (vyslovuje sa ako [tse]). Rýchlosť svetla vo vákuu je základná konštanta, nezávislá od výberu inerciálnej referenčnej sústavy (ISR). Vzťahuje sa na základné fyzikálne konštanty, ktoré charakterizujú nielen jednotlivé telá alebo polia, ale aj vlastnosti časopriestoru ako celku. Podľa moderných koncepcií je rýchlosť svetla vo vákuu obmedzujúcou rýchlosťou častíc a šírenia interakcií.
Rýchlosť svetla v priehľadnom médiu je rýchlosť, ktorou sa svetlo šíri v inom prostredí ako vo vákuu. V médiu s disperziou sa rozlišuje fázová a skupinová rýchlosť.
Fázová rýchlosť súvisí s frekvenciou a vlnovou dĺžkou monochromatického svetla v médiu (λ = c/ν). Táto rýchlosť je zvyčajne (ale nie nevyhnutne) nižšia c. Pomer fázovej rýchlosti svetla vo vákuu k rýchlosti svetla v médiu sa nazýva index lomu média. Skupinová rýchlosť svetla v rovnovážnom prostredí je vždy menšia c. V nerovnovážnych médiách však môže prekročiť c. V tomto prípade sa však predná hrana impulzu stále pohybuje rýchlosťou nepresahujúcou rýchlosť svetla vo vákuu. V dôsledku toho zostáva nadsvetelný prenos informácií nemožný.
40) Rušenie svetla- prerozdelenie intenzity svetla v dôsledku superpozície (superpozície) viacerých svetelných vĺn. Tento jav sprevádzajú striedajúce sa maximá a minimá intenzity v priestore. Jeho rozloženie sa nazýva interferenčný obrazec.
Newtonove prstene
Ďalšou metódou na získanie stabilného interferenčného obrazca pre svetlo je použitie vzduchových medzier, založených na rovnakom rozdiele v dráhe dvoch častí vlny: jedna - okamžite odrazená od vnútorného povrchu šošovky a druhá - prechádzajúca cez vzduchová medzera pod ním a až potom sa odráža. Dá sa získať umiestnením plankonvexnej šošovky na sklenenú platňu konvexnou stranou nadol. Pri osvetlení šošovky zhora monochromatickým svetlom sa v mieste dostatočne hustého kontaktu šošovky a platničky vytvorí tmavá škvrna obklopená striedajúcimi sa tmavými a svetlými sústrednými prstencami rôznej intenzity. Tmavé krúžky zodpovedajú interferenčným minimám a svetlé krúžky zodpovedajú maximám, tmavé aj svetlé krúžky sú izolíny rovnakej hrúbky vzduchovej vrstvy. Meraním polomeru svetlého alebo tmavého prstenca a určením jeho sériového čísla od stredu je možné určiť vlnovú dĺžku monochromatického svetla. Čím je povrch šošovky strmší, najmä bližšie k okrajom, tým menšia je vzdialenosť medzi susednými svetlými alebo tmavými prstencami.
41) Zákony odrazu:
1. Lúče dopadajúce, odrazené a kolmé na hranicu dvoch prostredí v bode dopadu lúča ležia v rovnakej rovine.
2. Uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu:
42) Zákony lomu
Čím nižšia je rýchlosť svetla v médiu, tým je opticky hustejšie. O médiu s vyšším absolútnym indexom lomu sa hovorí, že je opticky hustejšie.
Ak svetlo prechádza z opticky menej hustého média do opticky hustejšieho (napríklad zo vzduchu do vody alebo skla), potom uhol dopadu je väčší ako uhol lomu.
Naopak, ak svetlo prechádza z vody alebo skla do vzduchu, potom sa láme od kolmice: uhol dopadu je menší ako uhol lomu
Ponorte palicu do jazierka. Hladina vody by mala stúpať. Ale tento nárast je taký nevýznamný, že je ťažké ho odhaliť. A ak palicu striedavo ponoríte do vody a vytiahnete, potom po vode prebehnú vlny. Sú viditeľné v značnej vzdialenosti od miesta pôvodu. Tento mechanický pohyb vody možno prirovnať k elektromagnetickým javom. Okolo vodiča s priamy prúd existuje konštantné elektromagnetické pole. Je ťažké ho zistiť mimo vodiča s prúdom.
Ak však vodičom prechádza striedavý elektrický prúd, elektromagnetické sily okolo vodiča sa budú neustále meniť, t.j. elektromagnetické pole okolo neho sa bude vlniť. Elektromagnetické vlny vychádzajú z vodiča striedavého prúdu.
Vzdialenosť medzi dvoma najbližšími vrcholmi vĺn na rybníku je vlnová dĺžka. Označuje sa gréckym písmenom λ (lambda). Čas, počas ktorého ktorákoľvek časť zvlnenej hladiny vody stúpa, klesá a opäť sa na ňu vracia počiatočná poloha je perióda oscilácie T. Recipročná sa nazýva frekvencia kmitov a označuje sa písmenom f. Frekvencia oscilácií sa meria v periódach za sekundu. Jednotka merania frekvencie oscilácií, ktorá zodpovedá jednej perióde za sekundu, sa nazýva hertz (Hz) - na počesť Heinricha Rudolfa Hertza (1857 - 1894), slávneho výskumníka oscilácií a vĺn (1 tisíc hertzov \u003d 1 kilohertz, 1 milión hertzov \u003d 1 megahertz) .
Rýchlosť vlny ( s) je vzdialenosť, na ktorú sa vlny šíria za jednu sekundu. Počas jednej periódy T sa vlnový pohyb stihne šíriť práve o dĺžke jednej vlny X. Pre vlnový pohyb platia nasledujúce vzťahy:
s T = A; c/f = λ
Tieto vzťahy medzi frekvenciou kmitov, vlnovou dĺžkou a rýchlosťou vĺn platia nielen pre vlny na vode, ale aj pre akékoľvek kmity a vlny.
Je potrebné hneď zdôrazniť jednu vlastnosť elektromagnetických kmitov. Keď sa šíria v prázdnom priestore, bez ohľadu na ich frekvenciu, akúkoľvek vlnovú dĺžku, rýchlosť ich šírenia je vždy rovnaká -300 000 km/s. Viditeľné svetlo je jedným z typov elektromagnetických oscilácií (s vlnovou dĺžkou 0,4 až 0,7 milimikrónov a frekvenciou 10 14 - 10 15 Hz). Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn je rýchlosť svetla (3 10 10 cm/s).
Vo vzduchu a v iných plynoch je rýchlosť šírenia elektromagnetických kmitov len o niečo menšia ako vo vákuu. A v rôznych kvapalných a pevných médiách to môže byť niekoľkonásobne menej ako vo vákuu; okrem toho tu záleží na frekvencii kmitov.
| Najmenšia a najväčšia Existuje veľa jednotiek energie: erg, joule, kalórie atď. Najmenší z nich je elektrónvolt: elektrón zrýchlený v elektrickom poli medzi bodmi s rozdielom potenciálov 1 V bude mať energiu 1 elektrónvolt. Najväčšiu jednotku energie nedávno navrhol indický vedec Homi Baba na výpočet svetových energetických zásob. Jeho jednotka sa rovná tepelnej energii, ktorá sa uvoľní pri spaľovaní 33 miliárd ton uhlia. Vedec vzal toto množstvo uhlia, pretože za posledných 20 rokov, počas ktorých sa veľa uhlia vyťažilo a spálilo, sa z útrob zeme vyťažilo presne 33 miliárd ton. |
Žiarenie a žiariče
Žijeme vo svete elektromagnetických oscilácií. Slnečné svetlo a záhadné prúdy kozmických lúčov dopadajúce na Zem z medzihviezdnych priestorov a teplo vyžarované horúcou pecou a elektrický prúd cirkulujúci v energetických sieťach - to všetko sú elektromagnetické oscilácie. Všetky sa šíria vo forme vĺn, vo forme lúčov.
Každý predmet, každé teleso, ktoré generuje vlny, sa nazýva žiarič. Palica používaná na chatovanie v jazierku je vysielač vodnej vlny. Voda odoláva jej pohybu. Ak chcete pohnúť palicou, musíte vynaložiť energiu. Tento výkon prenášaný do vody sa číselne rovná súčinu druhej mocniny rýchlosti palice a odporu voči pohybu. Časť tejto energie sa premení na teplo – ide na ohrev vody a časť ide na tvorbu vĺn.
Dá sa to povedať impedancia, ktorý prežíva palica, je súčtom dvoch odporov: jedným z nich je odpor voči vytváraniu tepla a druhým odpor voči tvorbe vĺn - odpor žiarenia, ako sa bežne nazýva.
Rovnaké zákony platia pre elektromagnetické javy. Výkon, ktorý elektrický prúd spotrebuje vo vodiči, sa rovná súčinu odporu vodiča a druhej mocniny prúdu v ňom. Ak vezmete prúd v ampéroch a odpor v ohmoch, potom bude výkon vo wattoch.
V elektrickom odpore akéhokoľvek vodiča (ako v mechanickej odolnosti vody voči pohybu palice) možno rozlíšiť dve zložky: odolnosť proti vzniku tepla - ohmický odpor a radiačnú odolnosť - odpor spôsobený tvorbou elektromagnetických vĺn okolo vodič, ktorý so sebou prenáša energiu.
Vezmite si napríklad elektrickú varnú dosku, ktorej ohmický odpor je 20 ohmov a prúd je 5 A. Výkon premenený na teplo v tejto dlaždici bude 500 wattov (0,5 kW). Na výpočet výkonu vĺn vychádzajúcich z žiariča je potrebné vynásobiť druhú mocninu prúdu vo vodiči odporom žiarenia tohto vodiča.
Odolnosť žiarenia je v komplexnej závislosti od tvaru vodiča, od jeho rozmerov, od dĺžky vyžarovaného elektromagnetická vlna. Ale pre jeden priamočiary vodič, v ktorom je vo všetkých bodoch prúd rovnakého smeru a rovnakej sily, je odpor žiarenia (v ohmoch) vyjadrený relatívne jednoduchým vzorcom:
R izl \u003d 3200 (l / λ) 2
Tu l je dĺžka vodiča a λ - dĺžka elektromagnetickej vlny (tento vzorec platí pre l výrazne menšie ako λ ).
S približnými odhadmi možno tento vzorec použiť na akékoľvek elektrické konštrukcie, akékoľvek stroje a zariadenia, napríklad na vykurovaciu platňu, v ktorej drôt nie je rovný, ale stočený do špirály uloženej cikcak. Ale ako l vo vzorci pre radiačnú odolnosť je potrebné nahradiť nie celú dĺžku vodiča, ale jeden z daných rozmerov uvažovanej konštrukcie. Na vykurovanie obkladov l približne rovnaký ako priemer dlaždice.
generované v centrálnych elektrárňach striedavý prúd s frekvenciou 50 Hz. Tento prúd zodpovedá elektromagnetickej vlne s dĺžkou 6 tisíc km. Nielen elektrické sporáky, ale aj najväčšie elektrické stroje a prístroje a dokonca aj diaľkové elektrické vedenia majú rozmery l mnohonásobne menšia ako dĺžka tejto elektromagnetickej vlny. Odolnosť voči žiareniu najväčších elektrických strojov a zariadení pre prúd s frekvenciou 50 Hz sa meria v zanedbateľných zlomkoch ohmov. Dokonca aj pri prúdoch tisícok ampérov je vyžiarený menej ako jeden watt.
Preto v praxi pri použití priemyselného prúdu s frekvenciou 50 Hz nie je potrebné brať do úvahy jeho vlnové vlastnosti. Energia tohto prúdu je pevne „priviazaná“ k drôtom. Na pripojenie spotrebiča (lampy, kachle, motory atď.) je potrebný priamy kontakt s vodičmi pod prúdom.
S nárastom frekvencie prúdu sa dĺžka elektromagnetickej vlny zmenšuje. Napríklad pre prúd s frekvenciou 50 MHz sú to 3 m. Pri takejto vlne môže mať aj malý vodič značný radiačný odpor a pri relatívne malých prúdoch vyžaruje značné množstvo energie.
Podľa rafinovaných výpočtov polvlnový vodič (l=λ/2) má radiačnú odolnosť R izd. asi 73 ohmov. Pri prúde povedzme 10 a bude vyžiarený výkon 7,3 kW. Vodič schopný vyžarovať elektromagnetickú energiu sa nazýva anténa. Tento termín si elektrikári vypožičali koncom minulého storočia z entomológie – anténa sa u hmyzu nazýva anténa-chápadlo.
Pri počiatkoch rádiotechniky
Elektromagnetické oscilácie, ktoré sa vyskytujú s frekvenciou miliónov miliárd hertzov, naše videnie vníma ako svetlo. Tisíckrát pomalšie vibrácie môže pokožka pocítiť ako tepelné lúče.
Elektromagnetické kmity, ktorých frekvencia sa pohybuje od niekoľkých kilohertzov až po tisíce megahertzov, nevnímame zmyslami, no v našom živote majú veľký význam. Tieto vibrácie sa môžu šíriť podobne ako svetlo a teplo vo forme lúčov. V latinčine je slovo pre "lúč" "polomer". Z tohto koreňa je vytvorené slovo "rádiové vlny". Ide o oscilácie generované vysokofrekvenčnými prúdmi. Ich hlavnou a najdôležitejšou aplikáciou je bezdrôtová telegrafná a telefónna komunikácia. Prvýkrát na svete bezdrôtový prenos signálov rádiovými vlnami prakticky uskutočnil ruský vedec Alexander Stepanovič Popov. 7. mája (25. apríla) 1895 na stretnutí fyzikálneho oddelenia Ruskej fyzikálnej a chemickej spoločnosti predviedol príjem rádiových vĺn.
V súčasnosti môžete pomocou rádia nadviazať bezdrôtové spojenie medzi akýmkoľvek bodom na zemeguli. Vznikli nové odvetvia vysokofrekvenčnej techniky – radar, televízia. Rádiotechnika sa začala používať v rôznych priemyselných odvetviach.
Je správne začať preskúmanie vysokofrekvenčnej techniky metódami na získanie vysokofrekvenčných striedavých prúdov.
Najstarší a najjednoduchší spôsob vytvárania vysokofrekvenčných elektromagnetických oscilácií je vybitie kondenzátora cez iskru. Prvé rádiové vysielače A. S. Popova mali generátory iskier s takýmito jednoduchými iskristami v podobe dvoch guľôčok oddelených vzduchovou medzerou.
 |
| Strojový vysokofrekvenčný generátor prúdu. |
Začiatkom nášho storočia sa objavili vylepšené iskriská, ktoré dávali vysokofrekvenčné kmity s výkonom až 100 kW. Mali však veľkú stratu energie. V súčasnosti existujú pokročilejšie zdroje vysokofrekvenčných prúdov (HF).
Na získanie prúdov s frekvenciou do niekoľkých kilohertzov sa zvyčajne používajú strojové generátory. Takýto generátor pozostáva z dvoch hlavných častí - pevného statora a rotujúceho rotora. Plochy rotora a statora smerujúce k sebe sú ozubené. Keď sa rotor otáča, vzájomný pohyb týchto zubov spôsobuje pulzáciu magnetického toku. V pracovnom vinutí generátora položenom na statore je premenlivá elektromotorická sila (emf). Frekvencia prúdu sa rovná súčinu počtu zubov rotora a počtu otáčok za sekundu. Napríklad pri 50 zuboch na rotore a jeho rýchlosti otáčania 50 ot./min. sa získa prúdová frekvencia 2500 Hz.
V súčasnosti sa vyrábajú HDTV strojové generátory s výkonom až niekoľko stoviek kilowattov. Poskytujú frekvencie od niekoľkých stoviek hertzov do 10 kHz.
Jeden z najbežnejších modernými spôsobmi príjem HDTV je aplikácia oscilačné obvody pripojené k elektricky ovládaným ventilom.
Načítava...