Струми високої частоти. Резонансний трансформатор. Лекція Тесла про струми високої частоти. Розділ шостий Токи високої частоти. Резонанс-трансформатор. Чи безпечний електричний струм? Лекція Тесла про струми високої частоти Де застосовуються струми високої частоти

Струменями високої частоти (ТВЧ) прийнято вважати струми, для яких не виконується умова квазістаціонарності, наслідком чого є сильно виражений скін-ефект. За цією причиною протікає по поверхні провідника, не проникаючи в його об'єм. таких струмів перевищує 10 000 Гц.

Щоб отримати струми з частотою більше кількох десятків кілогерців, використовуються електромашинні генератори, до складу яких входить статор і ротор. На їх звернених одна до одної поверхнях є зубці, через взаємне переміщення яких виникає пульсація магнітного поля. Підсумкова одержуваного на виході струму дорівнює добутку частоти обертання ротора на число зубців на ньому.

Також для отримання ТВЧ використовуються коливальні контури, наприклад, електричний ланцюг, у складі якого є індуктивність та ємність. Щоб отримати ТВЧ частоти в мільярди герц, застосовуються установки з порожнистим коливальним контуром (ЛОВ, ЛБВ, клістрон).

Якщо провідник розмістити в магнітному полі котушки, в якій тече високої частоти, то у провіднику виникнуть великі вихрові струми, які нагріватимуть його. Температуру та інтенсивність нагріву можна регулювати, змінюючи в котушки. Завдяки цій властивості ТВЧ використовують у багатьох галузях людської діяльності: в індукційних печах, в металургії для поверхневого загартування деталей, медицині, сільському господарстві, в побутових приладах (мікрохвильові печі, різні пристрої для приготування їжі), радіозв'язку, радіолокації, телебачення та ін.

Приклади використання струмів високої частоти

За допомогою ТВЧ в індукційних печах можна розплавляти будь-які метали. Перевага цього виду виплавки полягає у можливості виплавки в умовах повного вакууму, коли виключається контакт з атмосферою. Це дозволяє виробляти сплави, чисті по неметалевим включенням і ненасичені газами (воднем, азотом).

На гартувальних верстатах за допомогою ТВЧ вдається виконувати гартування сталевих виробів тільки в поверхневому шарі через скін ефекту. Це дає можливість отримати деталі з твердою поверхнею, здатні чинити опір значним навантаженням і в той же час без зниження зносостійкості та пластичності, оскільки серцевина залишається м'якою.

У медицині струми високої частоти вже давно застосовуються у приладах УВЧ, де за допомогою нагрівання діелектрика здійснюється прогрівання будь-яких органів людини. ТВЧ навіть дуже великої сили струму нешкідливі для людини, оскільки протікають виключно в поверхневих шарах шкіри. Також у медицині використовуються електроножи, засновані на ТВЧ, за допомогою яких «заварюють» кровоносні судини та розрізають тканини.

Струми високої частоти знаходять нині широке застосування у промисловості, зв'язку, радіомовленні, на транспорті, соціальній та медицині (высокочастотная терапія). Розрізняють струми надвисокої частоти (НВЧ), ультрависокої частоти (УВЧ) та високої частоти (ВЧ).

Працюючи зі струмами високої частоти має місце вплив організм радіочастотного випромінювання.

У генераторів високих та ультрависоких частот людина піддається впливу електричних та магнітних полів, які періодично змінюють один одного. Під час робіт у генераторів надвисоких частот людина піддається опроміненню потоку енергії хвиль.

Патологічні зміни в організмі, спричинені високочастотними струмами

Працюючи зі струмами високої частоти у несприятливі умови можуть розвинутися патологічні зміни у організмі.

У цих випадках працюючі скаржаться на головний біль, запаморочення, підвищену стомлюваність, ослаблення пам'яті, дратівливість, безсоння вночі, сонливість вдень, парестезії, біль у кінцівках, зниження апетиту, спрагу, біль в епігастральній ділянці, неприємні відчуття в області серця в ряді випадків іррадіацією в ліву руку, зниження працездатності. У жінок відзначається порушення менструального циклу, чоловіки іноді страждають на імпотенцію. Найчастіше, проте, відзначаються скарги на слабкість, біль голови, порушення сну (сонливість вдень і безсоння вночі), підвищену стомлюваність, біль у серці.

Найбільш виражені суб'єктивні розлади мають місце в осіб із значним стажем роботи. Серед них відносно частіше відзначаються скарги серцевого характеру.

Найбільш характерний клінічний прояв тривалого впливу радіочастотного випромінювання на організм у несприятливих виробничих умовах є функціональним розладом центральної нервової системи у формі вегетативної дистонії, нерідко на астенічному тлі. Відзначається порушення терморегуляції, пітливість, стійкий червоний дермографізм, підвищена збуджуваність вестибулярного апарату, легкий тремор витягнутих рук. У деяких осіб спостерігається ціаноз дистальних відділів кінцівок із зниженням шкірної чутливості за поліневритичним типом. Іноді мають місце порушення трофіки: випадання волосся, ламкість нігтів, схуднення.

Фізіологічними дослідженнями, проведеними на виробництві в осіб, які мають справу зі струмами високої частоти, встановлено, що у них спостерігаються зміни вищої нервової діяльності, що виражаються в порушенні рівноваги між процесами збудження та гальмування.

У працюючих із струмами високої частоти також відзначаються зміни з боку внутрішніх органів. Насамперед привертає увагу лабільність серцево-судинної системи, схильність до брадикардії, артеріальної гіпотензії, особливо щодо систолічного тиску.

При тривалому впливі радіохвиль, особливо діапазонів надвисоких частот значної інтенсивності, відзначаються явні зміни із боку серця. На електрокардіограмі нерідко виявляється синусова аритмія, подовження внутрішньопередсердної та внутрішньошлуночкової провідності, зниження вольтажу зубців R і T у стандартних та грудних відведеннях). Таким чином, поряд з явними екстракардіальними впливами ваготонічного типу зазвичай відзначаються і певні зміни з боку серцевого м'яза типу міокардіодистрофії.

Можуть спостерігатись і коронарні порушення.

У ряді випадків у осіб, які зазнавали впливу радіохвиль, виявляються ендокринні порушення, зокрема гіперфункція щитовидної залози у жінок.

Не зовсім з'ясованим є характер змін крові у працюючих із струмами високої частоти. У всякому разі можна вважати, що зміни з боку крові в випадках носять неспецифічний, маловиражений і нестійкий характер. Відзначається тенденція до еритроцитозу та ретикулоцитозу.

При роботах із струмами надвисоких частот в умовах значної інтенсивності опромінення спостерігаються зрушення з боку білої крові (лейкопенія, або лейкоцитоз, лімфопенія, еозинофілія, підвищений вміст нейтрофілів із патологічною зернистістю протоплазми).

Для працюючих із струмами високої частоти характерна нестійкість окремих показників білої крові. Найчастіше відзначається лейкопенія, спостерігається і тромбопенія.

Зміни з боку крові, що відзначаються в осіб, які працюють із струмами високої частоти, скоріше є вираженням нейрорегуляторних порушень, ніж розладів кровотворних органів. Є вказівки на наявність у відповідних осіб деяких зрушень біохімічного характеру: підвищення РВЕ, вміст цукру та гістаміну в крові, зниження альбумін-глобулінового коефіцієнта за рахунок підвищення глобулінових фракцій.

За наявними клінічними спостереженнями, при роботах із сантиметровими хвилями можуть розвинутися зміни в кришталику. У літературі є поодинокі вказівки, що жінки чутливіші до впливу радіохвиль.

У працюючих за умов впливу НВЧ відзначаються зміни у стані здоров'я, які характеризуються астенічним симптомокомплексом, рядом ваготонічних реакцій, порушеннями ендокринно-гуморальних процесів. Відзначаються зміни збудливості нюхового аналізатора, незначні та нестійкі відхилення у складі периферичної крові, зміни в кришталику.

При випадковому контакті з провідниками струму високої частоти (100 кілоциклів та вище) можуть мати опіки шкіри. Ці опіки зазвичай бувають глибокими і болючими, але спочатку вони менш болючі, ніж опіки від вогню. Іноді такі опіки розвиваються під шкірою або під одягом, що залишається незміненим. В області епіфізів кісток, наприклад, на кінцевих фалангах пальців, опіки мають більш виражений характер, ніж на ділянках з розвиненими м'якими тканинами.

Механізм дії радіочастотного випромінювання на організм

Механізм дії радіочастотного випромінювання на організм ще може вважатися остаточно з'ясованим. Безперечно, вони мають термічну дію внаслідок поглинання тканинами високочастотної енергії та перетворення її на тепло.

Поряд з термічною дією радіохвилі, очевидно, чинять на організм і специфічний вплив, сутність якого ще не з'ясована.

Характер змін, що відзначаються в організмі при впливі електромагнітних полів різних частотних діапазонів, однаковий, проте виразність їхньої дії зростає зі збільшенням потужності електромагнітного поля, тривалості впливу та укорочення довжини хвилі.

Поряд із загальними ознаками впливу радіохвиль відзначаються і деякі особливості, характерні для різних діапазонів хвиль. Так, наприклад, у тих, хто працює з міліметровими хвилями, зміни з боку серцево-судинної системи є найбільш вираженими.

Як показують експериментальні дані, при дії НВЧ на організм тварин розвиваються помірні дегенеративні та проліферативні процеси в нервовій системі та внутрішніх органах, що наростають із збільшенням інтенсивності опромінення.

Експериментальні дані свідчать також про зміни обміну речовин під впливом опромінення НВЧ (вуглеводний обмін).

У сучасних виробничих умовах зустрічаються технологічні процеси, за яких працюючі з генераторами струмів високої частоти піддаються опроміненню як електромагнітних полів радіочастот, а й рентгеновими променями. У цих випадках у працюючих відзначаються більш виражені функціональні порушення з боку центральної нервової системи та більш демонстративні зміни з боку крові (лейкопенія, тромбопенія, анемія, якісні зміни білої та червоної крові).

Складний характер впливу електромагнітних полів на організм дає можливість за певних умов успішно використовувати їх для терапевтичних цілей. Струми УВЧ мають протизапальну та болезаспокійливу дію. Болезаспокійливий ефект особливо виражений при запальних процесах. Встановлено також судинорозширювальну дію УВЧ терапії. Найбільший ефект відзначається при використанні УВЧ при гострих гнійних процесах (фурункули тощо), остеомієлітах, інфікованих ранах та відмороженнях. УВЧ терапія показана при ангіоспастичних явищах, бронхіальній астмі, облітеруючому ендартеріїті та хворобі Рейно.

Протипоказаннями є злоякісні пухлини, гіпотонія, активний туберкульоз.

Лікувально-профілактичні заходи

З урахуванням характеру клінічних явищ, що розвиваються при тривалому впливі радіохвиль, проводиться курс вливань розчину глюкози з вітаміном В1 та аскорбіновою кислотою у поєднанні з прийомом невеликих доз брому та кофеїну, призначається глутамінова кислота (1 г 3 рази на день), гідротерапія, надалі - загальне санаторно-курортне лікування.

Важливим лікувально-профілактичним заходом є перерва у роботі, тривалість якого залежить стану хворого.

Зміни, що розвиваються при впливі радіохвиль, зазвичай носять нестійкий функціональний характер і найчастіше ліквідуються після тимчасового переведення на іншу роботу та відповідного лікування. Однак звертає на себе увагу стійкість змін, що відзначається іноді з боку серцево-судинної системи, в деяких випадках схильних навіть до прогресування після припинення впливу. У таких випадках, а також за наявності інших обтяжливих обставин, особливо, якщо не проведено необхідних оздоровчих заходів на виробництві, повернення на колишню роботу слід вважати протипоказаним. Якщо переклад на іншу роботу пов'язаний із значним зниженням кваліфікації, хворий має бути направлений на ВТЕК. для визначення групи інвалідності (професійної). Особи із змінами, викликаними впливом радіохвиль, потребують тривалого спостереження. Усі вступники працювати зі струмами високої частоти підлягають попередньому медичному огляду, а працюючі - періодичному огляду раз на рік.

З лабораторних досліджень обов'язковими є аналізи крові на гемоглобін, лейкоцити та РОЕ. За показаннями проводиться електрокардіографія.

Протипоказаннями до прийому на роботу з високою струмами є:

1) усі хвороби крові та виражене вторинне недокрів'я (гемоглобін нижче 60%);

2) органічні захворювання нервової системи;

3) виражені ендокринно-вегетативні захворювання;

4) епілепсія;

5) виражені астенічні стани;

6) виражені неврози;

7) катаракта;

8) загальні хронічні захворювання.

Виражені зміни з боку серцево-судинної системи також мають бути протипоказанням. Ці зміни є протипоказанням до продовження роботи з ТВЧ.

Ефективним методом захисту працюючих є екранування установок - генераторів струмів високої частоти, а також деякі методи індивідуальної профілактики - захисні окуляри з дрібної сітки латунної або з металевої решітки. За високих інтенсивностей ТВЧ рекомендується застосування захисного шолома з сітки.

Струм із частотою вище 10000 гц називають струмами високої частоти (ТВЧ). Їх одержують за допомогою електронних пристроїв.

Якщо помістити провідник всередину котушки, якою тече струм високої частоти, то провіднику виникнуть . Вихрові струми нагрівають провідник. Швидкість нагріву та температуру легко регулювати, змінюючи струм у котушці.

В індукційній печі можна плавити тугоплавкі метали. Для отримання особливо чистих речовин плавку можна вести у вакуумі і навіть без тигля, підвісивши метал у магнітному полі. Висока швидкість нагрівання дуже зручна при прокатуванні та кованні металу. Підбираючи форму котушок, можна вести пайку та зварювання деталей за найкращого температурного режиму.

Струм i , поточний по провіднику, створює магнітне поле B. На дуже високих частотах стає помітним вплив вихрового електричного поля Е, що породжується зміною поля.

Вплив поля Е посилює струм лежить на поверхні провідника і послаблює у середині. При досить великій частоті струм тече лише поверхневому шарі провідника.

Метод поверхневого гарту сталевих виробів придумав і запропонував російський вчений В. П. Вологдін. На високій частоті індукційний струм нагріває лише поверхневий шар деталі. Після швидкого охолодження виходить некрихкий виріб із твердою поверхнею.

Гартувальний верстат

Дія струмів високої частоти на діелектрики

Діелектрики діють високочастотним електричним полем, поміщаючи їх між пластинами конденсатора. Частина енергії електричного поля витрачається у своїй на нагрівання діелектрика. Нагрівання за допомогою ТВЧ особливо хороше, якщо теплопровідність речовини мала.

) широко застосовується для сушіння та склеювання деревини, для виробництва гуми та пластмас.

УВЧ-терапія - це діелектричне нагрівання тканин тіла. Смертельно небезпечний для людини постійний та низькочастотний струм понад декілька міліамперів. Струм високої частоти ( ≈ 1 МГц), навіть при силі 1 А, викликає лише розігрів тканин та використовується для лікування.

"Електроніж" - високочастотний апарат, що широко застосовується в медицині. Він розрізає тканини та "заварює" кровоносні судини.

Інші застосування струмів високої частоти

Зерно, оброблене перед посівом ТВЧ, помітно збільшує врожайність.

Індукційне нагрівання газової плазми дозволяє отримати високі температури.

Поле частотою 2400 МГц у мікрохвильовій електропечі варить суп у тарілці за 2-3 хвилини.

На зміні параметрів коливального контуру при піднесенні котушки до металевого предмета заснована дія миношукача.

Струми високої частоти застосовуються також для радіозв'язку, телебачення та радіолокації.

Режими роботи трансформатора

· Режим холостого ходу.Даний режим характеризується розімкненим вторинним ланцюгом трансформатора, внаслідок чого струм у ньому не тече. За допомогою досвіду холостого ходу можна визначити ККД трансформатора, коефіцієнт трансформації, а також втрати сталі.

· Навантажувальний режим.Цей режим характеризується замкненим на навантаженні вторинного ланцюга трансформатора. Цей режим є основним робочим для трансформатора.

· Режим короткого замикання.Цей режим виходить внаслідок замикання вторинного ланцюга коротко. З його допомогою можна визначити втрати корисної потужності на нагрівання дротів у ланцюзі трансформатора. Це враховується у схемі заміщення реального трансформатора за допомогою активного опору.

28) Коливальний контур- осцилятор, що є електричним ланцюгом, що містить з'єднані котушку індуктивності і конденсатор. У такому ланцюзі можуть збуджуватися коливання струму та напруги.

Принцип дії

Нехай конденсатор ємністю C заряджений до напруги. Енергія, запасена в конденсаторі складає

При з'єднанні конденсатора з котушкою індуктивності в ланцюгу потече струм, що викличе в котушці електрорушійну силу (ЕРС) самоіндукції, спрямовану на зменшення струму в ланцюгу. Струм, викликаний цією ЕРС (за відсутності втрат в індуктивності) в початковий момент дорівнюватиме струму розряду конденсатора, тобто результуючий струм дорівнюватиме нулю. Магнітна енергія котушки у цей (початковий) момент дорівнює нулю.

Потім результуючий струм у ланцюзі зростатиме, а енергія з конденсатора переходитиме в котушку до розряду конденсатора. У цей момент електрична енергія конденсатора. Магнітна енергія, зосереджена в котушці, навпаки, максимальна і дорівнює , де - індуктивність котушки,

Максимальне значення струму.

Після цього почнеться перезаряджання конденсатора, тобто заряд конденсатора напругою іншої полярності. Перезаряджання буде проходити доти, доки магнітна енергія котушки не перейде в електричну енергію конденсатора. Конденсатор у цьому випадку знову буде заряджений до напруги.

В результаті в ланцюзі виникають коливання, тривалість яких буде обернено пропорційна втрат енергії в контурі.

Загалом, описані вище процеси в паралельному коливальному контурі називаються резонанс струмів, що означає, що через індуктивність і ємність протікають струми, більше струму, що проходить через весь контур, причому ці струми більше певну кількість разів, яке називається добротністю. Ці великі струми не залишають меж контуру, оскільки вони протифазні і компенсують. Варто також зауважити, що опір паралельного коливального контуру на резонансній частоті прагне нескінченності (на відміну від послідовного коливального контуру, опір якого на резонансній частоті прагне нуля), а це робить його незамінним фільтром.

Крім простого коливального контуру, є ще коливальні контури першого, другого і третього роду, що враховують втрати і мають інші особливості.

29) Індукційний генератор змінного струму- На відміну від інших генераторів, в основі роботи індукційного генератора лежить магнітне поле, що не обертається, а пульсуюче, інакше кажучи поле змінюється не в функції переміщення, а в функції часу, що в кінцевому рахунку (наведення ЕРС) дає такий же результат.

Конструкція індукційних генераторівпередбачає розміщення і постійного поля і котушок для наведення ЕРС на статорі, ротор залишається вільним від обмоток, але обов'язково має зубцеву форму, так як вся робота генератора заснована на зубцевих гармоніках ротора.

Струми високої частоти та їх застосування.

Струмами високої частоти є такі струми, частота яких, тобто число коливань, досягає в одну секунду одного мільйона. Даний вид струмів знайшов своє застосування в машинобудуванні, де він необхідний для зварювання та термообробки поверхонь деталей, та в металургії, де він використовується для плавки різних металів.

Використання струмів високої частоти вивело такі галузі як машинобудування та металургію на новий рівень. Термообробка деталей, проведена за допомогою струмів високої напруги, збільшує термін їх експлуатації, збільшує зносостійкість, міцність та твердість металу. Робота зі струмами високої частоти не тільки робить роботу більш ефективною, а й значно покращує рівень якості виробів, що отримуються.

Постулати Максвелла

Перший постулат: навколо змінного магнітного поля існує вихрове електричне поле.

Напрямок вихрового електричного поля визначають за правилом лівого гвинта, якщо магнітне поле зростає.

Якщо магнітне поле зменшується, то спочатку напрямок вихрового електричного поля визначають за правилом лівого гвинта. Потім його міняють на протилежне - це і буде напрямок вихрового електричного поля для спадного магнітного поля.

Другий постулат: навколо змінного електричного поля існує магнітне поле.

Напрям ліній магнітної індукції визначають за правилом правого гвинта, якщо напруженість електричного поля зростає.

Якщо напруженість електричного поля зменшується, то спочатку напрямок ліній магнітної індукції визначають за правилом правого гвинта. Потім його змінюють на протилежне - це і буде напрямок ліній магнітної індукції для спадного електричного поля.

33) Досвід Франка – Герца- Досвід, що був експериментальним доказом дискретності внутрішньої енергії атома. Поставлений у 1913 Дж. Франком та Г. Герцем.

На малюнку наведено схему досвіду. До катода і сітці C1 електровакуумної трубки, наповненої парами Hg (ртуті), прикладається різницю потенціалів V, що прискорює електрони, і знімається залежність сили струму I від V. До сітки C2 і анода А прикладається сповільнююча різниця потенціалів. Прискорені області I електрони відчувають зіткнення з атомами Hg області II. Якщо енергія електронів після зіткнення достатня для подолання уповільнюючого потенціалу області III, вони потраплять на анод. Отже, показання гальванометра Р залежить від втрати електронами енергії при ударі.

У досвіді спостерігалося монотонне зростання I при збільшенні прискорюючого потенціалу аж до 4,9 В, тобто електрони з енергією Е< 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) Винахід радіозв'язку– одне з найвидатніших досягнень людської думки та науково-технічного прогресу. Потреба у вдосконаленні засобів зв'язку, зокрема встановленні зв'язку без проводів, особливо гостро проявилася наприкінці ХІХ ст., коли почалося широке впровадження електричної енергії у промисловість, сільське господарство, зв'язок, на транспорті (насамперед морському) тощо.
Історія науки і техніки підтверджує, що всі видатні відкриття та винаходи були, по-перше, історично зумовленими, по-друге, результатом творчих зусиль науковців та інженерів різних країн.

Радіотелеграфний зв'язок -електрозв'язок, при якому за допомогою радіохвиль передаються дискретні повідомлення - літерні, цифрові та знакові. На передавальній станції електричні коливання, модульовані телеграфним повідомленням, надходять у лінію радіотелеграфного зв'язку і з неї - на приймальну станцію. Після детектування та посилення телеграфне повідомлення приймається на слух або записується приймальним теледрукарським апаратом.

35) Радіотелефонний зв'язок-електрозв'язок, коли через радіохвиль передаються телефонні (мовні) повідомлення. Інформація надходить у лінію радіотелефонного зв'язку через мікрофон, та якщо з неї - зазвичай через телефон. Мікрофон та телефон підключають до радіостанцій безпосередньо або пов'язують із ними телефонні лінії.

Амплітудна модуляція - вид модуляції, при якій параметром несучого сигналу, що змінюється, є його амплітуда

Амплітудний модулятор -називається пристрій, що огинає високочастотного сигналу на виході якого пропорційна низькочастотного модулюючого коливання. Розглянемо випадок найпростішого гармонійного модулюючого коливання:,

На вході модулятора діє сигнал:

де глибина амплітудної модуляції М має бути пропорційна амплітуді.

Внаслідок впливу вхідного сигналу на нелінійний елемент із кусково-лінійною апроксимацією в струмі останнього з'являються гармоніки та комбінаційні складові вхідних сигналів, а саме складові з частотами: Складові з частотами і утворюють необхідне амплітудно-модульоване коливання. Воно має бути виділено смуговим фільтром із середньою частотою, що дорівнює несучій, та смугою пропускання, достатньою для виділення складових з частотами .

36) Детектування - Перетворення електромагнітного коливання для отримання напруги або струму, величина якого визначається параметрами коливання, з метою отримання інформації, що міститься в змінах цих параметрів

Влаштування та дія найпростіших детекторних приймачів -найпростіший, базовий, вид радіоприймача. Складається з коливального контуру, до якого підключені антена і заземлення, і діодного (у більш ранньому варіанті кристалічного) детектора, що виконує демодуляцію сигналу амплітудно-модульованого. Сигнал звукової частоти з виходу детектора зазвичай відтворюється високоомними навушниками.

Навіть для прийому потужних радіостанцій детектор приймач вимагає якомога довшої і високо підвішеної антени (бажано десятки метрів), а також правильного заземлення. Небагато важливих переваг детекторного приймача - він не вимагає джерела живлення, дуже дешевий і може бути зібраний з підручних засобів. Підключивши до виходу приймача будь-який зовнішній підсилювач низької частоти, можна отримати приймач прямого посилення з кращими параметрами. Завдяки цим перевагам детекторні приймачі широко застосовувалися у перші десятиліття радіомовлення.

37) Розповсюдження радіохвиль -явище перенесення енергії електромагнітних коливань у діапазоні радіочастот (див. Радіовипромінювання). Різні аспекти цього явища вивчаються різними технічними дисциплінами, які є розділами радіотехніки. Найбільш загальні питання та завдання розглядає радіофізика. Поширення радіохвиль у спеціальних технічних об'єктах, таких як кабелі, хвилеводи антени, розглядають фахівці з прикладної електродинаміки, або фахівці з техніки антен і фідерів. Технічна дисципліна поширення радіохвильрозглядає ті завдання радіовипромінювання, які пов'язані з поширенням радіохвиль в природних середовищах, тобто вплив на радіохвилі поверхні Землі атмосфери і навколоземного простору, поширення радіохвиль у природних водоймах, а також у техногенних ландшафтах

Види радіохвиль -

Властивості радіохвильПоширення радіохвиль у земному просторі залежить від властивостей поверхні землі та властивостей атмосфери. Умови поширення радіохвиль вздовж поверхні землі значною мірою залежить від рельєфу місцевості, електричних параметрів земної поверхні та довжини хвилі. Подібно до інших хвиль радіохвиль властива дифракція, тобто. явище огинання перешкод. Найбільш сильно дифракція позначається у разі, коли геометричні розміри перешкод можна порівняти з довжиною хвилі. Радіохвилі, що поширюються біля поверхні землі і частково за рахунок дифракції, що обгинають опуклість земної кулі, називаються земними, або поверхневими радіохвилями.

Застосування радіохвиль- Для передачі різних даних, сигналів та ін. інформації за допомогою джерела та приймача радіохвиль. Наприклад стільниковий зв'язок різні її стандарти працюють на різних частотах радіозв'язку, а також WI-FI, радіо ethernet та багато інших.

38) коротка історія розвитку поглядів на природу світлаУ другій половині XVII століття було закладено основи фізичної оптики. Ф. Гримальді відкриває явище дифракції світла (огинання світлом перешкод тобто відхилення його від прямолінійного поширення) і висловлює припущення про хвильову природу світла. В опублікованому в 1690 р. "Трактаті про світло" Х.Гюйгенсом був сформований принцип, згідно з яким кожна точка простору, якої досягла в даний момент хвиля, що поширюється, стає джерелом елементарних сферичних хвиль, і на його основі вивів закони відображення і заломлення світла. Гюйгенсом було встановлено явище поляризації світла - явище, що відбувається з променем світла при його відображенні, заломленні (особливо при подвійному заломленні) і полягає в тому, що коливальний рух у всіх точках променя відбувається лише в одній площині, що проходить через напрямок променя, тоді як у неполяризованому промені коливання відбуваються у всіх напрямках, перпендикулярно до променя. Гюйгенс, розробивши ідею Гримальді у тому, що світло поширюється як прямолінійно з заломленням і відбитком, а й з розбиттям (дифракція), дав пояснення всім відомим оптичним явищам. Він стверджує, що світлові хвилі поширюються в ефірі, що являє собою тонку матерію, що пронизує всі тіла.

39) Швидкість світлау вакуумі – абсолютна величина швидкості поширення електромагнітних хвиль у вакуумі. У фізиці традиційно позначається латинською літерою. c»(вимовляється як [це]). Швидкість світла у вакуумі - фундаментальна постійна, яка залежить від вибору інерційної системи відліку (ІСО). Вона відноситься до фундаментальних фізичних постійних, які характеризують не просто окремі тіла чи поля, а властивості простору-часу в цілому. За сучасними уявленнями, швидкість світла у вакуумі - гранична швидкість руху частинок та поширення взаємодій.

Швидкість світла у прозорому середовищі- швидкість, з якою світло поширюється серед, відмінної від вакууму. У середовищі, що володіє дисперсією, розрізняють фазову та групову швидкість.

Фазова швидкість пов'язує частоту та довжину хвилі монохроматичного світла в середовищі (λ = c/?). Ця швидкість зазвичай (але не обов'язково) менша c. Відношення фазової швидкості світла у вакуумі до швидкості світла у середовищі називається показником заломлення середовища. Групова швидкість світла в рівноважному середовищі завжди менша c. Однак у нерівноважних середовищах вона може перевищувати c. При цьому, однак, передній фронт імпульсу все одно рухається зі швидкістю, яка не перевищує швидкості світла у вакуумі. В результаті надсвітлова передача інформації залишається неможливою.

40) Інтерференція світла- перерозподіл інтенсивності світла внаслідок накладання (суперпозиції) кількох світлових хвиль. Це супроводжується що чергуються у просторі максимумами і мінімумами інтенсивності. Її розподіл називається інтерференційною картиною.

Кільця Ньютона

Іншим методом отримання стійкої інтерференційної картини для світла служить використання повітряних прошарків, засноване на однаковій різниці ходу двох частин хвилі: однієї - відразу відбитої від внутрішньої поверхні лінзи та іншої - що пройшла повітряний прошарок під нею і лише потім відбилася. Її можна отримати, якщо покласти плоскопуклу лінзу на скляну пластину опуклістю вниз. При освітленні лінзи зверху монохроматичним світлом утворюється темна пляма в місці досить щільного дотику лінзи і пластинки, оточена темними і світлими концентричними кільцями, що чергуються різної інтенсивності. Темні кільця відповідають інтерференційним мінімумам, а світлі - максимумам, одночасно темні та світлі кільця є ізолініями рівної товщини повітряного прошарку. Вимірявши радіус світлого чи темного кільця та визначивши його порядковий номер від центру, можна визначити довжину хвилі монохроматичного світла. Чим крутіша поверхня лінзи, особливо ближче до країв, тим менша відстань між сусідніми світлими або темними кільцями.

41) Закони відображення:

1.Промені падаючий, відбитий і перпендикуляр, відновлений до межі двох середовищ у точці падіння променя, лежать в одній площині.

2. Кут відображення дорівнює куту падіння:

42) Закони заломлення

Чим менша швидкість світла у середовищі, тим паче оптично щільною її вважають. Середовище з великим абсолютним показником заломлення називають оптично щільнішим.

Якщо світло переходить з оптично менш щільного середовища в оптично більш щільне (наприклад, повітря у воду або скло), то кут падіння більше кута заломлення.

Навпаки, якщо світло проходить з води або зі скла в повітря, то воно переломлюється від перпендикуляра: кут падіння менше кута заломлення

Струменями високої частоти (ТВЧ) прийнято вважати струми, для яких не виконується умова квазістаціонарності, наслідком чого є сильно виражений скін-ефект

Струменями високої частоти (ТВЧ) прийнято вважати струми, для яких не виконується умова квазістаціонарності, наслідком чого є сильно виражений скін-ефект. Тому струм протікає по поверхні провідника, не проникаючи в його об'єм. Частота таких струмів перевищує 10 000 Гц.

Щоб отримати струми з частотою більше кількох десятків кілогерців, використовуються електромашинні генератори, до складу яких входить статор і ротор. На їх звернених одна до одної поверхнях є зубці, через взаємне переміщення яких виникає пульсація магнітного поля. Підсумкова частота одержуваного на виході струму дорівнює добутку частоти обертання ротора на число зубців на ньому.

Якщо провідник розмістити в магнітному полі котушки, в якій тече струм високої частоти, то у провіднику виникнуть великі вихрові струми, які його нагріватимуть. Температуру та інтенсивність нагріву можна регулювати, змінюючи струм у котушки. Завдяки цій властивості ТВЧ використовують у багатьох галузях людської діяльності: в індукційних печах, в металургії для поверхневого загартування деталей, медицині, сільському господарстві, в побутових приладах (мікрохвильові печі, різні пристрої для приготування їжі), радіозв'язку, радіолокації, телебачення та ін.

Приклади використання струмів високої частоти

У медицині струми високої частоти вже давно застосовуються у приладах УВЧ, де за допомогою нагрівання діелектрика здійснюється прогрівання будь-яких органів людини. ТВЧ навіть дуже великої сили струму нешкідливі для людини, оскільки протікають виключно в поверхневих шарах шкіри. Також у медицині використовуються електроножи, засновані на ТВЧ, за допомогою яких "заварюють" кровоносні судини та розрізають тканини.