تجارب هاينريش هيرتز. تجارب هيرتز الشهيرة

إن نظرية الظواهر الكهربائية والمغناطيسية، التي ابتكرتها أعمال أفضل علماء الرياضيات في النصف الأول من هذا القرن والتي قبلها جميع العلماء تقريبًا حتى وقت قريب، افترضت بشكل أساسي وجود سوائل كهربائية ومغناطيسية خاصة عديمة الوزن لها خاصية العمل عند مسافة. وظل مبدأ نيوتن في الجاذبية الكونية - "الفعل في المسافات" - مرشدًا في مذهب الكهرباء والمغناطيسية. ولكن بالفعل في الثلاثينيات من القرن الماضي، ترك فاراداي الرائع دون النظر في مسألة جوهرعبرت الكهرباء والمغناطيسية عن أفكار مختلفة تمامًا فيما يتعلق بأفعالهما الخارجية. إن تجاذب وتنافر الأجسام المكهربة، والكهربة من خلال التأثير، وتفاعل المغناطيس والتيارات، وأخيرا، ظاهرة تحريض فاراداي لا تمثل مظاهر مباشرة على مسافة من الخصائص الكامنة في السوائل الكهربائية والمغناطيسية، ولكنها مجرد نتائج ل تغييرات خاصة في حالة الوسط الذي توجد فيه هذه تؤثر بشكل مباشر على ما يبدو على الشحنات الكهربائية أو المغناطيس أو الموصلات ذات التيارات. وبما أن كل هذه الأفعال تُلاحظ بالتساوي في الفراغ، وكذلك في الفضاء المملوء بالهواء أو مادة أخرى، ثم في التغيرات الناتجة عن عمليات الكهربة والمغنطة على الهواء مباشرة،رأى فاراداي سبب هذه الظواهر. وهكذا، كما أنه من خلال ظهور اهتزازات خاصة للأثير وانتقال هذه الاهتزازات من جسيم إلى جسيم، يضيء مصدر ضوئي جسمًا بعيدًا عنه، وفي هذه الحالة فقط من خلال اضطرابات خاصة في وسط نفس الأثير و وبانتقال هذه الاضطرابات من الطبقة تنتشر جميع التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية والكهرومغناطيسية في الفضاء إلى الطبقة. وكانت فكرة مماثلة هي المبدأ التوجيهي في جميع أبحاث فاراداي؛ كانت هي التي قادته إلى كل اكتشافاته الشهيرة. ولكن لم يكن من السهل أو القريب أن تصبح تعاليم فاراداي أقوى في العلوم. لعقود من الزمن، تمكنت خلالها الظواهر التي اكتشفها من الخضوع للدراسة الأكثر شمولاً وتفصيلاً، تم تجاهل الأفكار الأساسية لفاراداي، أو اعتبرت بشكل مباشر غير مقنعة وغير مثبتة. فقط في النصف الثاني من الستينيات ظهر أتباع فاراداي الموهوب، الكاتب ماكسويل، الذي توفي مبكرًا جدًا، والذي فسر نظرية فاراداي وطورها، مما منحها طابعًا رياضيًا صارمًا. أثبت ماكسويل ضرورة وجود سرعة محدودة يتم بها انتقال تأثيرات التيار الكهربائي أو المغناطيس عبر وسط وسيط. وهذه السرعة، بحسب ماكسويل، يجب أن تكون مساوية للسرعة التي ينتشر بها الضوء في الوسط قيد النظر.ولا يمكن للوسط الذي يشارك في نقل الأفعال الكهربائية والمغناطيسية أن يكون غير نفس الأثير المسموح به في نظرية الضوء والحرارة الإشعاعية. يجب أن تكون عملية انتشار التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء مماثلة من الناحية النوعية لعملية انتشار الأشعة الضوئية. جميع القوانين المتعلقة بأشعة الضوء تنطبق بشكل كامل على الأشعة الكهربائية.يرى ماكسويل أن ظاهرة الضوء بحد ذاتها هي ظاهرة كهربائية. شعاع الضوء عبارة عن سلسلة من الاضطرابات الكهربائية، وهي تيارات كهربائية صغيرة جدًا، يتم استثارتها تباعًا في أثير الوسط. ما يتكون منه التغيير في البيئة تحت تأثير كهربة بعض الأجسام أو مغنطة الحديد أو تكوين تيار في بعض الملفات لا يزال غير معروف. نظرية ماكسويل لا تجعل من الممكن حتى الآن أن نتخيل بوضوح طبيعة التشوهات التي تفترضها. ما هو مؤكد هو ذلك أي تغييرتشوه الوسط المنتج فيه تحت تأثير كهربة الأجسام يصاحبه ظهور ظواهر مغناطيسية في هذه البيئة، وعلى العكس من ذلك، أي تغيير في بيئة من التشوهات الناتجة عنها تحت تأثير بعض العمليات المغناطيسية، يكون مصحوبًا بإثارة الإجراءات الكهربائية. إذا لوحظت في أي نقطة في الوسط، مشوهة بسبب كهربة جسم ما، قوة كهربائية في اتجاه معروف، أي في هذا الاتجاه، ستبدأ كرة مكهربة صغيرة جدًا موضوعة في مكان معين في التحرك، فإنه مع أي زيادة أو نقصان في تشوه الوسط، مع زيادة أو نقصان في القوة الكهربائية عند نقطة معينة، ستظهر فيه قوة مغناطيسية في اتجاه عمودي على القوة الكهربائية - القطب المغناطيسي الموضوع هنا سيتلقى دفعة الاتجاه العمودي على القوة الكهربائية . هذه هي النتيجة التي تتبع نظرية ماكسويل للكهرباء. على الرغم من الاهتمام الهائل بمبدأ فاراداي-ماكسويل، إلا أنه قوبل بالشك من قبل الكثيرين. انبثقت تعميمات جريئة جدًا من هذه النظرية! تجارب G. (هاينريش هيرتز)، التي أجريت في عام 1888، أكدت أخيرا صحة نظرية ماكسويل. تمكن G.، إذا جاز التعبير، من تنفيذ صيغ ماكسويل الرياضية؛ فقد تمكن بالفعل من إثبات إمكانية وجود الأشعة الكهربائية، أو بشكل صحيح، الأشعة الكهرومغناطيسية. كما ذكرنا سابقًا، وفقًا لنظرية ماكسويل، فإن انتشار شعاع الضوء هو في الأساس انتشار الاضطرابات الكهربائية التي تتشكل على التوالي في الأثير، مما يؤدي إلى تغيير اتجاهها بسرعة. الاتجاه الذي يتم فيه إثارة مثل هذه الاضطرابات، مثل التشوهات، وفقا لماكسويل، يكون عموديا على شعاع الضوء نفسه. من هنا يتضح أن الإثارة المباشرة في أي جسم من التيارات الكهربائية التي تتغير اتجاهها بسرعة كبيرة، أي أن الإثارة في موصل لتيارات كهربائية ذات اتجاه متناوب ومدة قصيرة جدًا يجب أن تسبب اضطرابات كهربائية مقابلة في الأثير المحيط بهذا الموصل، بسرعة تغيير في اتجاهها، أي أنه يجب أن يسبب ظاهرة مشابهة تمامًا لما يمثله شعاع الضوء. ولكن من المعروف منذ زمن طويل أنه عند تفريغ جسم مكهرب أو جرة ليدن، تتشكل سلسلة كاملة من التيارات الكهربائية في الموصل الذي يحدث من خلاله التفريغ، بالتناوب في اتجاه أو آخر. جسم التفريغ لا يفقد الكهرباء على الفور، بل على العكس من ذلك، أثناء التفريغ يتم إعادة شحنه عدة مرات بواحدة أو أخرى من الكهرباء حسب الإشارة. الشحنات المتعاقبة التي تظهر على الجسم تتضاءل حجمها شيئًا فشيئًا. تسمى هذه الفئات تذبذبي.مدة وجود موصل لتدفقين متتاليين من الكهرباء أثناء هذا التفريغ، أي المدة اهتزازات كهربائية,أو بخلاف ذلك، يمكن حساب الفاصل الزمني بين لحظتين يتلقى فيهما جسم التفريغ أكبر الشحنات التي تظهر عليه على التوالي، من شكل وحجم جسم التفريغ والموصل الذي يحدث من خلاله مثل هذا التفريغ. ووفقا للنظرية، فإن هذه المدة من التذبذبات الكهربائية (ت)يعبر عنها بالصيغة:

تي = 2π√(LC).

هنا معتمثل القدرة الكهربائيةتفريغ الجسم و ل - معامل الحث الذاتيالموصل الذي يحدث من خلاله التفريغ (انظر). يتم التعبير عن الكميتين وفقًا لنفس نظام الوحدات المطلقة. عند استخدام جرة ليدن عادية، يتم تفريغها من خلال سلك يربط بين لوحيها، فإن مدة الذبذبات الكهربائية، أي. تي،يتم تحديدها في 100 وحتى 10 أجزاء من الألف من الثانية. في تجاربه الأولى، قام G. بكهربة كرتين معدنيتين (قطرهما 30 سم) بشكل مختلف وسمح لهما بالتفريغ من خلال قضيب نحاسي قصير وسميك إلى حد ما، مقطوع في المنتصف، حيث تشكلت شرارة كهربائية بين الكرتين، والتي كانت مثبتة في مواجهة بعضها البعض على طرفي نصفي القضيب. تين. 1 يصور رسمًا تخطيطيًا لتجارب G. (قطر القضيب 0.5 سم، قطر الكرة بو ب" 3 سم والمسافة بين هذه الكرات حوالي 0.75 سم والمسافة بين مراكز الكرات سالخامس س"يساوي 1 م).

بعد ذلك، بدلا من الكرات، استخدم G. صفائح معدنية مربعة (40 سم على كل جانب)، والتي وضعها في مستوى واحد. تم شحن هذه الكرات أو الصفائح باستخدام ملف Ruhmkorff الفعال. تم شحن الكرات أو الصفائح عدة مرات في الثانية الواحدة من الملف ثم تفريغها من خلال قضيب نحاسي يقع بينهما، مما أدى إلى حدوث شرارة كهربائية في الفجوة بين الكرتين بو ب".تجاوزت مدة الاهتزازات الكهربائية المثارة في قضيب النحاس جزءًا صغيرًا من 100 ألف من الثانية. في تجاربه الإضافية، باستخدام أسطوانات قصيرة سميكة ذات نهايات كروية، بدلاً من صفائح بها نصفين من قضيب نحاسي، قفزت شرارة بينها، تلقى G. اهتزازات كهربائية، كانت مدتها حوالي ألف مليون فقط من الثانية. مثل هذا الزوج من الكرات أو الصفائح أو الأسطوانات، مثل هزاز،كما يسميه ج.، من وجهة نظر نظرية ماكسويل، فهو مركز ينشر الأشعة الكهرومغناطيسية في الفضاء، أي أنه يثير موجات كهرومغناطيسية في الأثير، تماما مثل أي مصدر ضوئي يثير موجات ضوئية حول نفسه. لكن مثل هذه الأشعة الكهرومغناطيسية أو الموجات الكهرومغناطيسية لا تستطيع أن يكون لها تأثير على العين البشرية. فقط في حالة انتهاء مدة كل قطار كهربائي. وتبلغ الذبذبة جزءًا واحدًا من 392 مليار جزء من الثانية فقط، وتنبهر عين الراصد بهذه الذبذبات، ويرى الراصد شعاعًا كهرومغناطيسيًا. ولكن لتحقيق مثل هذه السرعة للتذبذبات الكهربائية فمن الضروري هزاز،في الحجم المقابل للجزيئات المادية. لذلك، للكشف عن الأشعة الكهرومغناطيسية، هناك حاجة إلى وسائل خاصة، في التعبير المناسب لـ V. Thomson (الآن اللورد كلفن)، هناك حاجة إلى "عين كهربائية" خاصة. تم ترتيب هذه "العين الكهربائية" بواسطة G بأبسط طريقة، دعونا نتخيل أنه على مسافة ما من الهزاز يوجد موصل آخر. يجب أن تؤثر الاضطرابات في الأثير التي يثيرها الهزاز على حالة هذا الموصل. وسيكون هذا الموصل عرضة لسلسلة متتالية من النبضات، تميل إلى إثارة شيء مماثل لما أحدث مثل هذه الاضطرابات في الأثير، أي تميل إلى تكوين تيارات كهربائية فيه، تتغير اتجاهها حسب سرعة التذبذبات الكهربائية في الأثير. الهزاز نفسه. لكن النبضات، المتناوبة على التوالي، لا يمكنها المساهمة مع بعضها البعض إلا عندما تكون إيقاعية تمامًا مع الحركات الكهربائية التي تسببها بالفعل في مثل هذا الموصل. بعد كل شيء، فقط الوتر المضبوط في انسجام هو القادر على الاهتزاز بشكل ملحوظ من الصوت المنبعث من وتر آخر، وبالتالي يكون قادرًا على أن يصبح مصدر صوت مستقل. لذا، يجب على الموصل، إذا جاز التعبير، أن يتردد رنينًا كهربائيًا مع الهزاز. تمامًا كما أن وترًا بطول وشد معينين قادر على إحداث اهتزازات بسرعة معينة عند ضربه، كذلك يمكن للنبضة الكهربائية في كل موصل أن تنتج تذبذبات كهربائية لفترات محددة جدًا فقط. وجود سلك نحاسي مثني بأبعاد مناسبة على شكل دائرة أو مستطيل، مع ترك فجوة صغيرة فقط بين طرفي السلك مع كرات صغيرة مسروقة عليها (الشكل 2)، منها واحدة عن طريق المسمار، يمكن أن يقترب أو يبتعد عن الآخر، كما سمى مرنانإلى هزازه (في معظم تجاربه، عندما كانت الكرات أو الصفائح المذكورة أعلاه بمثابة الهزاز، استخدم G. سلكًا نحاسيًا يبلغ قطره 0.2 سم، مثنيًا على شكل دائرة يبلغ قطرها 35 سم، كرنان ).

بالنسبة للهزاز المصنوع من أسطوانات سميكة قصيرة، كان الرنان عبارة عن دائرة مماثلة من الأسلاك بسمك 0.1 سم وقطر 7.5 سم لنفس الهزاز، في تجاربه اللاحقة، قام G. ببناء مرنان ذو شكل مختلف قليلاً. سلكان مستقيمان بقطر 0.5 سم. وطولها 50 سم، تقع الواحدة فوق الأخرى والمسافة بين طرفيها 5 سم؛ من طرفي هذه الأسلاك المتقابلة، يتم رسم سلكين آخرين متوازيين قطرهما 0.1 سم بشكل عمودي على اتجاه الأسلاك. وطولها 15 سم، وهي متصلة بكرات عداد الشرر. بغض النظر عن مدى ضعف النبضات الفردية نفسها من الاضطرابات التي تحدث في الأثير تحت تأثير الهزاز، ومع ذلك، فإنها، مع تعزيز بعضها البعض في العمل، قادرة على إثارة التيارات الكهربائية الملحوظة بالفعل في الرنان، والتي تتجلى في تشكيل شرارة بين كرات الرنان. هذه الشرارات صغيرة جدًا (وصلت إلى 0.001 سم)، ولكنها كافية تمامًا لتكون معيارًا لإثارة التذبذبات الكهربائية في المرنان، وبحجمها، تعمل كمؤشر على درجة الاضطراب الكهربائي لكل من المرنان و الأثير المحيط به.

ومن خلال ملاحظة الشرر الذي يظهر في مثل هذا الرنان، قام هيرتز بفحص المساحة المحيطة بالهزاز على مسافات مختلفة وفي اتجاهات مختلفة. وبغض النظر عن تجارب G. والنتائج التي حصل عليها، فلننتقل إلى الأبحاث التي أكدت وجود ذروةسرعة انتشار الإجراءات الكهربائية. وتم تثبيت شاشة كبيرة مصنوعة من صفائح الزنك على أحد جدران الغرفة التي أجريت فيها التجارب. تم توصيل هذه الشاشة بالأرض. وعلى مسافة 13 متراً من الشاشة، تم وضع هزاز مصنوع من صفائح بحيث تكون مستويات صفائحه موازية لمستوى الشاشة ويكون الوسط بين الكرات الهزازة مقابلاً لمنتصف الشاشة. إذا قام الهزاز، أثناء تشغيله، بشكل دوري بإثارة اضطرابات كهربائية في الأثير المحيط وإذا انتشرت هذه الاضطرابات في الوسط ليس على الفور، ولكن بسرعة معينة، فبعد وصوله إلى الشاشة وانعكاسه مرة أخرى من الأخير، مثل الصوت والضوء الاضطرابات، تشكل هذه الاضطرابات، بالإضافة إلى تلك التي يتم إرسالها إلى الشاشة بواسطة الهزاز، في الأثير، في الفراغ بين الشاشة والهزاز، حالة مماثلة لتلك التي تحدث في ظروف مماثلة بسبب تداخل موجات الانتشار المضاد أي في هذا الفضاء ستأخذ الاضطرابات طابعها "الموجات الموقوفه"(انظر الأمواج). حالة الهواء في الأماكن المقابلة ل "العقد"و "المضادات"من الواضح أن مثل هذه الموجات يجب أن تختلف بشكل كبير. لاحظ G. وضع مرنانه بحيث يكون مستواه موازيًا للشاشة بحيث يكون مركزه على خط مرسوم من المنتصف بين الكرات الهزازة المتوضعة على مستوى الشاشة. على مسافات مختلفة من الرنان من الشاشة، يكون الشرر الموجود فيه مختلفًا جدًا في الطول.بالقرب من الشاشة نفسها، لا يظهر أي شرر تقريبًا في الرنان، أيضًا على مسافات تساوي 4.1 و8.5 م، وعلى العكس من ذلك، يكون البريق أكبر عند وضع الرنان على مسافات تساوي 1.72 م و6.3 م و10.8 م. خلص G. من تجاربه إلى أنه في المتوسط ​​\u200b\u200b4.5 متر يفصل عن بعضها البعض مواضع الرنان التي تبين أن الظواهر التي لوحظت فيها، أي الشرر، متطابقة إلى حد كبير. حصل G. على نفس الشيء تمامًا مع موضع مختلف لمستوى الرنان، عندما كان هذا المستوى متعامدًا مع الشاشة ويمر عبر خط عادي مرسوم على الشاشة من المنتصف بين الكرات الهزازة ومتى محاور التماثلوكان المرنان (أي قطره الذي يمر عبر المنتصف بين كراته) موازيًا لهذا الوضع الطبيعي. فقط مع هذا الموقف من مستوى الرنان ماكسيماتم الحصول على شرارات فيه حيث، في الموضع السابق للرنان، الحد الأدنى,والعودة. إذن 4.5 م يتوافق مع الطول "الموجات الكهرومغناطيسية الدائمة"تنشأ بين الشاشة والهزاز في مساحة مملوءة بالهواء (الظواهر المعاكسة التي يتم ملاحظتها في المرنان في موضعيه، أي الشرر الأقصى في موضع واحد والحد الأدنى في الموضع الآخر، يتم تفسيرها بالكامل من خلال حقيقة أنه في موضع واحد من تثير فيه الذبذبات الكهربائية الرنانة القوى الكهربائية,ما يسمى التشوهات الكهربائية في الأثير؛ في موضع آخر تحدث نتيجة لحدوثها القوى المغناطيسية,أي: يتحمسون التشوهات المغناطيسية).

على طول "الموجة الدائمة" (ل)ومع الوقت (ت)،يتوافق مع تذبذب كهربائي كامل واحد في الهزاز، بناءً على نظرية تكوين اضطرابات دورية (شبيهة بالموجة)، فمن السهل تحديد السرعة (الخامس)،والتي تنتقل بها مثل هذه الاضطرابات في الهواء. هذه السرعة

ت = (2ل)/ت.

في تجارب جي: ل= 4.5 م، ت= 0.000000028". من هنا الخامس= 320.000 (تقريباً) كم في الثانية، أي قريبة جداً من سرعة الضوء المنتشر في الهواء. درس G. انتشار الاهتزازات الكهربائية في الموصلات، أي في الأسلاك. ولهذا الغرض، تم وضع لوحة نحاسية معزولة من نفس النوع موازية للوحة هزازة واحدة، والتي يأتي منها سلك طويل ممتد أفقيًا (الشكل 3).

في هذا السلك، بسبب انعكاس الاهتزازات الكهربائية من نهايته المعزولة، تم تشكيل "موجات دائمة" أيضًا، وتم العثور على توزيع "العقد" و "المضادات" على طول السلك G. باستخدام مرنان. G. استنتج من هذه الملاحظات أن سرعة انتشار الاهتزازات الكهربائية في سلك تبلغ قيمتها 200000 كم في الثانية. لكن هذا التعريف غير صحيح. ووفقا لنظرية ماكسويل، في هذه الحالة يجب أن تكون السرعة هي نفسها بالنسبة للهواء، أي يجب أن تكون مساوية لسرعة الضوء في الهواء. (300.000 كم في الثانية). أكدت التجارب التي أجراها مراقبون آخرون بعد G. موقف نظرية ماكسويل.

بوجود مصدر للموجات الكهرومغناطيسية، وهزاز، ووسيلة للكشف عن هذه الموجات، مرنان، أثبت G. أن هذه الموجات، مثل موجات الضوء، تخضع للانعكاسات والانكسارات وأن الاضطرابات الكهربائية في هذه الموجات تكون متعامدة مع الاتجاه من انتشارهم، أي اكتشف الاستقطابفي الأشعة الكهربائية. ولهذا الغرض، وضع هزازًا ينتج تذبذبات كهربائية سريعة جدًا (هزاز مصنوع من أسطوانتين قصيرتين) في الخط البؤري لمرآة أسطوانية مكافئة مصنوعة من الزنك، وفي الخط البؤري لمرآة أخرى مماثلة، وضع مرنانًا الموصوفة أعلاه، مصنوعة من سلكين مستقيمين. ومن خلال توجيه الموجات الكهرومغناطيسية من المرآة الأولى إلى شاشة معدنية مسطحة، تمكن ج. بمساعدة مرآة أخرى من تحديد قوانين انعكاس الموجات الكهربائية، ومن خلال إجبار هذه الموجات على المرور عبر منشور كبير مصنوع من الأسفلت كما أنه حدد انكسارها. وتبين أن قوانين الانعكاس والانكسار هي نفسها بالنسبة لموجات الضوء. باستخدام نفس المرايا، أثبت G. أن الأشعة الكهربائية مستقطبعندما تكون محاور المرآتين المتقابلتين متوازيتين تحت تأثير الهزاز، لوحظ حدوث شرارات في الرنان. وعندما دارت إحدى المرايا في اتجاه الأشعة بمقدار 90 درجة، أي أن محاور المرايا صنعت زاوية قائمة مع بعضها البعض، اختفى أي أثر للشرر في الرنان.

وبهذه الطريقة أثبتت تجارب جي صحة موقف ماكسويل. هزاز G.، مثل مصدر الضوء، يبعث الطاقة إلى الفضاء المحيط، والتي تنتقل من خلال الأشعة الكهرومغناطيسية إلى كل ما هو قادر على امتصاصها، وتحويل هذه الطاقة إلى شكل آخر يمكن الوصول إليه بحواسنا. تتشابه الأشعة الكهرومغناطيسية إلى حد كبير في جودتها مع أشعة الحرارة أو الضوء. اختلافهم عن الأخير يكمن فقط في أطوال الموجات المقابلة. يتم قياس طول موجات الضوء بعشرة آلاف من المليمتر، في حين يتم التعبير عن طول الموجات الكهرومغناطيسية المثارة بواسطة الهزازات بالأمتار.كانت الظواهر التي اكتشفها ج. فيما بعد موضوع بحث للعديد من علماء الفيزياء. بشكل عام، تم تأكيد استنتاجات G. بالكامل من خلال هذه الدراسات. علاوة على ذلك، نحن نعلم الآن أن سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية، كما يلي من نظرية ماكسويل، تتغير مع التغيرات في الوسط الذي تنتشر فيه هذه الموجات. وهذه السرعة متناسبة عكسيا √ ك،أين لما يسمى ثابت العزل الكهربائي لوسط معين. نحن نعلم أنه عندما تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية على طول الموصلات، فإن الاهتزازات الكهربائية "تثبط"، وأنه عندما تنعكس الأشعة الكهربائية، فإن "جهدها" يتبع القوانين التي قدمها فريسنل لأشعة الضوء، وما إلى ذلك.

يتم الآن نشر مقالات G. المتعلقة بالظاهرة قيد النظر، المجمعة معًا، تحت عنوان: H. Hertz, "Unter suchungen über die Ausbreitung der elektrischen Kraft" (Lpts., 1892).

و. بورجمان.

  • - التي وضعتها المؤسسات البحثية في مجال الإنتاج...

    القاموس الزراعي – كتاب مرجعي

  • - تجارب على النباتات في الميدان في أوعية زراعة بدون قاع محفورة في التربة...

    قاموس المصطلحات النباتية

  • - باعث موجات الراديو الذي اقترحه. الفيزيائي ج.هيرتز الذي أثبت وجود المغناطيس الكهربائي. أمواج استخدمت شركة هيرتز قضبان النحاس مع المعدن...

    الموسوعة الفيزيائية

  • - مبدأ الانحناء الأقل، أحد الاختلافات...

    الموسوعة الفيزيائية

  • - التجارب التي يتم إجراؤها وفق مخطط ومنهجية واحدة في وقت واحد في عدد كبير من النقاط من أجل وضع مؤشرات كمية لتأثير نوع معين وجرعة وطريقة ووقت تطبيق الأسمدة أو...

    قاموس المصطلحات النباتية

  • - أبسط هوائي على شكل قضيب معدني. كرات في الأطراف وفجوة في المنتصف لتوصيل مصدر كهربائي. الاهتزازات، على سبيل المثال، ملف Ruhmkorff أو الحمل...
  • - أحد الاختلافات ...

    علم الطبيعة. القاموس الموسوعي

  • - الكاتب العسكري ب. 24 مارس 1870 الجنرال. الكمبيوتر. كولونيل...
  • - البروفيسور نيكول...

    موسوعة السيرة الذاتية الكبيرة

  • - "التجارب" - الرئيسية. مرجع سابق. مونتين...

    الموسوعة الفلسفية

  • - مدينة في منطقة جليبوكسكي بمنطقة تشيرنيفتسي. جمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية، على النهر. Gertsovka، على بعد 35 كم إلى الجنوب الشرقي. من تشيرنيفتسي وعلى بعد 8 كم من السكة الحديد. محطة نوفوسيليتسا. مصنع الخياطة والخردوات...
  • - هيرتز ثنائي القطب، أبسط هوائي استخدمه هاينريش هيرتز في التجارب التي أكدت وجود الموجات الكهرومغناطيسية. كان عبارة عن قضيب نحاسي به كرات معدنية في طرفيه، تمزق...

    الموسوعة السوفيتية الكبرى

  • - مبدأ الانحناء الأقل، وهو أحد المبادئ المتغيرة للميكانيكا، والذي ينص على أنه في حالة عدم وجود قوى نشطة، فإن كل ما هو ممكن حركيًا، أي المسارات التي تسمح بها الوصلات،...

    الموسوعة السوفيتية الكبرى

  • - تجربة كانت بمثابة برهان تجريبي على انفصال الطاقة الداخلية للذرة. تم عرضه في عام 1913 على يد جيه فرانك وجي هيرتز. في التين. 1 يوضح الرسم التخطيطي للتجربة ...

    الموسوعة السوفيتية الكبرى

  • - مدينة في أوكرانيا منطقة تشيرنيفتسي بالقرب من السكة الحديد. فن. نوفوسيليتسا. 2.4 ألف نسمة. جمعية إنتاج الخياطة والخردوات "بروت". معروف منذ عام 1408... من كتاب من مهاجر إلى مخترع المؤلف بوبين ميخائيل

    تاسعا. اكتشاف هيرتز لا بد لي من الاعتراف بأنني عندما أتيت إلى برلين لأول مرة، جلبت معي تحيزات قديمة ضد الألمان، الأمر الذي منعني إلى حد ما من التعود على الوضع الجديد. تركت التوتونية في براغ، عندما درست هناك، انطباعات لا تمحى في نفسي

    بعض التجارب الخطيرة. تجارب التشعب. النشوة من الدرجة الثالثة والرابعة.

    من كتاب اليوغا للغرب المؤلف كيرنيتس س

    بعض التجارب الخطيرة. تجارب التشعب. النشوة من الدرجة الثالثة والرابعة. جميع التجارب التالية خطيرة للغاية. ولا ينبغي للطالب أن يحاول إنتاجها قبل الأوان وخاصة قبل أن يطرد كل خوف وحتى كل خوف من

    ميكانيكا هرتزيان

    من كتاب الميكانيكا من العصور القديمة إلى يومنا هذا مؤلف غريغوريان أشوت تيجرانوفيتش

    ميكانيكا هيرز في القرن السابع عشر وضعت أعمال غاليليو ونيوتن الأسس الأساسية للميكانيكا الكلاسيكية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. وعلى هذه الأسس قام أويلر ودالمبرت ولاغرانج وهاملتون وجاكوبى وأوستروجرادسكي ببناء صرح رائع من الميكانيكا التحليلية وطورها.

    الفصل الرابع: مغامرة هيرتز وعالم نيستاد

    من كتاب انجلترا. لا حرب ولا سلام مؤلف شيروكوراد ألكسندر بوريسوفيتش

    8.6.6. حياة هاينريش هيرتز القصيرة

    من كتاب تاريخ العالم في الأشخاص مؤلف فورتوناتوف فلاديمير فالنتينوفيتش

    8.6.6. حياة هاينريش هيرتز القصيرة عاش الفيزيائي الألماني هاينريش رودولف هيرتز (1857-1894) ستة وثلاثين عامًا فقط، لكن كل تلميذ يعرف هذا الاسم، أي شخص على الأقل على دراية بالفيزياء في جامعة برلين، ومعلمي هاينريش كان العلماء المشهورون هيرمان

    هيرتز هزاز

    من كتاب الموسوعة الكبرى للتكنولوجيا مؤلف فريق من المؤلفين

    هزاز هيرتز هزاز هيرتز عبارة عن دائرة تذبذبية مفتوحة تتكون من قضيبين تفصل بينهما فجوة صغيرة. يتم توصيل القضبان بمصدر جهد عالي، مما يحدث شرارة في الفجوة بينهما في الهزاز الهيرتز.

    الفصل الرابع. 1700 - 1749. تجارب غوسبي وغراي، الآلات الكهربائية، "جرة ليدن" لموشنبرك، تجارب فرانكلين

    المؤلف كوشين فلاديمير

    الفصل الرابع. 1700 - 1749 تجارب غوسبي وغراي، الآلات الكهربائية، "جرة ليدن" موشنبريك، تجارب فرانكلين 1701 هالي في مطلع القرن الثامن عشر، قام الإنجليزي إدموند هالي بثلاث رحلات إلى المحيط الأطلسي، كان خلالها أول من وضع علامة على الأماكن على الخريطة

    الفصل 8. 1830 - 1839 تجارب فاراداي، تجارب هنري، تلغراف شيلينغ، تلغراف مورس، عنصر دانيال

    من كتاب التاريخ الشعبي - من الكهرباء إلى التلفزيون المؤلف كوشين فلاديمير

    الفصل 8. 1830 - 1839 تجارب فاراداي، تجارب هنري، تلغراف شيلينغ، تلغراف مورس، عنصر دانيال 1831 فاراداي، هنري في عام 1831، أكمل الفيزيائي مايكل فاراداي سلسلة من التجارب الناجحة، واكتشف العلاقة بين التيار والمغناطيسية وقام بإنشاء أول تخطيط

    من كتاب نظرية ريتز الباليستية وصورة الكون مؤلف سيمكوف سيرجي الكسندروفيتش

    § 4.8 تجربة فرانك هيرتز عندما يصل فرق الجهد إلى 4.9 فولت، فإن الإلكترونات الموجودة في تصادم غير مرن مع ذرات الزئبق بالقرب من الشبكة ستمنحها كل طاقتها... وأجريت تجارب مماثلة لاحقًا مع ذرات أخرى. لكل منهم، مميزة

وفقا لنظرية ماكسويل، يمكن للتذبذبات الكهرومغناطيسية الناشئة في دائرة تذبذبية أن تنتشر في الفضاء. وأظهر في أعماله أن هذه الموجات تنتشر بسرعة الضوء 300 ألف كيلومتر في الثانية. ومع ذلك، حاول العديد من العلماء دحض عمل ماكسويل، وكان أحدهم هاينريش هيرتز. لقد كان متشككًا في عمل ماكسويل وحاول إجراء تجربة لدحض انتشار المجال الكهرومغناطيسي.

يسمى المجال الكهرومغناطيسي المنتشر في الفضاء موجه كهرومغناطيسية.

في المجال الكهرومغناطيسي، يكون الحث المغناطيسي وشدة المجال الكهربائي متعامدين بشكل متبادل، ومن نظرية ماكسويل يترتب على ذلك أن مستوى الحث المغناطيسي والقوة يكونان بزاوية 90 درجة لاتجاه انتشار الموجة الكهرومغناطيسية (الشكل 1). .

أرز. 1. طائرات موقع الحث المغناطيسي وكثافته ()

حاول هاينريش هيرتز تحدي هذه الاستنتاجات. حاول في تجاربه إنشاء جهاز لدراسة الموجات الكهرومغناطيسية. من أجل الحصول على باعث للموجات الكهرومغناطيسية، قام هاينريش هيرتز ببناء ما يسمى هزاز هيرتز، والآن نسميه هوائي الإرسال (الشكل 2).

أرز. 2. هزاز هيرتز ()

دعونا نلقي نظرة على كيفية حصول هاينريش هيرتز على المبرد أو هوائي الإرسال.

أرز. 3. الدائرة التذبذبية الهيرتزية المغلقة ()

وجود دائرة تذبذبية مغلقة (الشكل 3)، بدأ هيرتز في تحريك لوحات المكثف في اتجاهات مختلفة، وفي النهاية، كانت اللوحات موجودة بزاوية 180 0، واتضح أنه إذا حدثت تذبذبات في هذا الدائرة التذبذبية، ثم قاموا بتغليف هذه الدائرة التذبذبية المفتوحة من جميع الجهات. ونتيجة لذلك، أدى المجال الكهربائي المتغير إلى إنشاء مجال مغناطيسي متناوب، والمجال المغناطيسي المتناوب أدى إلى إنشاء مجال كهربائي، وهكذا. أصبحت هذه العملية تسمى الموجة الكهرومغناطيسية (الشكل 4).

أرز. 4. انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية ()

إذا كان مصدر الجهد متصلاً بدائرة تذبذبية مفتوحة، فسوف تقفز شرارة بين السالب والموجب، وهي على وجه التحديد شحنة متسارعة. حول هذه الشحنة، التي تتحرك مع التسارع، يتم تشكيل مجال مغناطيسي متناوب، مما يخلق مجالًا كهربائيًا متناوبًا، والذي بدوره يخلق مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا، وما إلى ذلك. وبالتالي، وفقا لافتراض هاينريش هيرتز، سوف تنبعث الموجات الكهرومغناطيسية. كان الغرض من تجربة هيرتز هو ملاحظة تفاعل وانتشار الموجات الكهرومغناطيسية.

لاستقبال الموجات الكهرومغناطيسية، كان على هيرتز أن يصنع مرنانًا (الشكل 5).

أرز. 5. مرنان هيرتز ()

هذه عبارة عن دائرة تذبذبية، وهي عبارة عن موصل مغلق مقطوع ومزود بكرتين، وتم تحديد موقع هذه الكرات بالنسبة إلى

من بعضها البعض على مسافة قصيرة. قفزت شرارة بين كرتي الرنان في نفس اللحظة تقريبًا عندما قفزت الشرارة إلى الباعث (الشكل 6).

الشكل 6. انبعاث واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية ()

كان هناك انبعاث لموجة كهرومغناطيسية، وبالتالي استقبال هذه الموجة بواسطة الرنان الذي كان يستخدم كجهاز استقبال.

من هذه التجربة، يترتب على وجود الموجات الكهرومغناطيسية، فإنها تنتشر، وبالتالي، نقل الطاقة، ويمكن أن تخلق تيارا كهربائيا في دائرة مغلقة، والتي تقع على مسافة كبيرة بما فيه الكفاية من باعث الموجة الكهرومغناطيسية.

في تجارب هيرتز، كانت المسافة بين الدائرة التذبذبية المفتوحة والمرنان حوالي ثلاثة أمتار. وكان هذا كافيا لمعرفة أن الموجة الكهرومغناطيسية يمكن أن تنتشر في الفضاء. بعد ذلك، أجرى هيرتز تجاربه واكتشف كيفية انتشار الموجة الكهرومغناطيسية، وأن بعض المواد يمكن أن تتداخل مع الانتشار، على سبيل المثال، المواد التي توصل التيار الكهربائي تمنع الموجة الكهرومغناطيسية من المرور. المواد التي لا توصل الكهرباء تسمح للموجات الكهرومغناطيسية بالمرور من خلالها.

أظهرت تجارب هاينريش هيرتز إمكانية إرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية. وبعد ذلك، بدأ العديد من العلماء العمل في هذا الاتجاه. أعظم نجاح حققه العالم الروسي ألكسندر بوبوف، الذي كان أول من نقل المعلومات عن بعد في العالم. وهذا ما نسميه الآن الراديو؛ وترجمته إلى اللغة الروسية تعني كلمة "راديو" "ينبعث". تم إجراء النقل اللاسلكي للمعلومات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في 7 مايو 1895. وفي جامعة سانت بطرسبرغ، تم تركيب جهاز بوبوف، الذي استقبل أول صورة شعاعية، وكان يتألف من كلمتين فقط: هاينريش هيرتز.

والحقيقة هي أنه بحلول هذا الوقت كان التلغراف (الاتصالات السلكية) والهاتف موجودين بالفعل، وكان هناك أيضًا رمز مورس، الذي قام موظف بوبوف بنقل النقاط والشرطات، التي تم كتابتها وفك شفرتها على اللوحة أمام اللجنة . راديو بوبوف، بالطبع، ليس مثل أجهزة الاستقبال الحديثة التي نستخدمها (الشكل 7).

أرز. 7. جهاز استقبال راديو بوبوف ()

أجرى بوبوف دراساته الأولى حول استقبال الموجات الكهرومغناطيسية ليس مع بواعث للموجات الكهرومغناطيسية، ولكن مع عاصفة رعدية، واستقبال إشارات البرق، ودعا جهاز الاستقبال الخاص به إلى علامة البرق (الشكل 8).

أرز. 8. كاشف البرق بوبوف ()

تشمل مزايا بوبوف إمكانية إنشاء هوائي استقبال؛ فهو الذي أظهر الحاجة إلى إنشاء هوائي طويل خاص يمكنه استقبال كمية كبيرة بما فيه الكفاية من الطاقة من موجة كهرومغناطيسية بحيث يتم تحفيز تيار كهربائي متناوب في هذا الهوائي.

دعونا نفكر في الأجزاء التي يتكون منها جهاز استقبال بوبوف. كان الجزء الرئيسي من جهاز الاستقبال هو المتماسك (أنبوب زجاجي مملوء برادة معدنية (الشكل 9)).

تتمتع هذه الحالة من برادة الحديد بمقاومة كهربائية عالية، وفي هذه الحالة لم يمرر المتماسك تيارًا كهربائيًا، ولكن بمجرد انزلاق شرارة صغيرة عبر المتماسك (لهذا كان هناك اتصالان منفصلان)، تم تلبيد نشارة الخشب و انخفضت مقاومة المتماسك مئات المرات.

الجزء التالي من جهاز استقبال بوبوف هو الجرس الكهربائي (الشكل 10).

أرز. 10. الجرس الكهربائي في جهاز استقبال بوبوف ()

لقد كان الجرس الكهربائي هو الذي أعلن عن استقبال موجة كهرومغناطيسية. بالإضافة إلى الجرس الكهربائي، كان لدى جهاز استقبال بوبوف مصدر تيار مباشر - بطارية (الشكل 7)، والتي تضمن تشغيل جهاز الاستقبال بأكمله. وبالطبع هوائي الاستقبال الذي رفعه بوبوف بالونات (الشكل 11).

أرز. 11. هوائي الاستقبال ()

كان تشغيل جهاز الاستقبال على النحو التالي: قامت البطارية بإنشاء تيار كهربائي في الدائرة التي تم فيها توصيل المتماسك والجرس. لم يتمكن الجرس الكهربائي من الرنين، نظرًا لأن المتماسك كان يتمتع بمقاومة كهربائية عالية، ولم يمر التيار، وكان من الضروري تحديد المقاومة المطلوبة. عندما تضرب موجة كهرومغناطيسية هوائي الاستقبال، يتولد تيار كهربائي فيه، وكان التيار الكهربائي من الهوائي ومصدر الطاقة معًا كبيرًا جدًا - في تلك اللحظة قفزت شرارة، وتكلس نشارة الخشب المتماسكة، ومرر تيار كهربائي من خلاله الجهاز. بدأ الجرس يرن (الشكل 12).

أرز. 12. مبدأ تشغيل جهاز استقبال بوبوف ()

بالإضافة إلى الجرس، كان لدى جهاز استقبال بوبوف آلية ضرب مصممة بحيث تضرب الجرس والمتماسك في وقت واحد، وبالتالي تهز المتماسك. عندما وصلت الموجة الكهرومغناطيسية، رن الجرس، اهتز المتماسك - تناثرت نشارة الخشب، وفي تلك اللحظة زادت المقاومة مرة أخرى، توقف التيار الكهربائي عن التدفق عبر المتماسك. توقف الجرس عن الرنين حتى الاستقبال التالي للموجة الكهرومغناطيسية. هذه هي الطريقة التي عمل بها جهاز استقبال بوبوف.

أشار بوبوف إلى ما يلي: يمكن لجهاز الاستقبال العمل بشكل جيد على مسافات طويلة، ولكن لهذا من الضروري إنشاء باعث جيد جدًا للموجات الكهرومغناطيسية - كانت هذه مشكلة ذلك الوقت.

تم إجراء الإرسال الأول باستخدام جهاز بوبوف على مسافة 25 مترًا، وفي غضون سنوات قليلة كانت المسافة بالفعل أكثر من 50 كيلومترًا. اليوم، بمساعدة موجات الراديو، يمكننا نقل المعلومات في جميع أنحاء العالم.

لم يعمل بوبوف فقط في هذا المجال، بل تمكن العالم الإيطالي ماركوني من إدخال اختراعه إلى الإنتاج في جميع أنحاء العالم تقريبًا. لذلك، جاءت إلينا أجهزة الاستقبال الأولى من الخارج. سنلقي نظرة على مبادئ الاتصالات الراديوية الحديثة في الدروس التالية.

فهرس

  1. تيخوميروفا إس إيه، يافورسكي بي إم. الفيزياء (المستوى الأساسي) - م: منيموسين، 2012.
  2. جيندنشتاين إل إي، ديك يو.آي. الفيزياء الصف العاشر. - م: منيموسين، 2014.
  3. كيكوين آي كيه، كيكوين إيه كيه. الفيزياء-9. - م: التربية، 1990.

العمل في المنزل

  1. ما هي استنتاجات ماكسويل التي حاول هاينريش هيرتز تحديها؟
  2. أعط تعريف الموجة الكهرومغناطيسية.
  3. قم بتسمية مبدأ تشغيل جهاز استقبال Popov.
  1. بوابة الإنترنت Mirit.ru ().
  2. بوابة الإنترنت Ido.tsu.ru ().
  3. بوابة الإنترنت Reftrend.ru ().

وفقا لنظرية ماكسويل، يمكن للتذبذبات الكهرومغناطيسية الناشئة في دائرة تذبذبية أن تنتشر في الفضاء. وأظهر في أعماله أن هذه الموجات تنتشر بسرعة الضوء 300 ألف كيلومتر في الثانية. ومع ذلك، حاول العديد من العلماء دحض عمل ماكسويل، وكان أحدهم هاينريش هيرتز. لقد كان متشككًا في عمل ماكسويل وحاول إجراء تجربة لدحض انتشار المجال الكهرومغناطيسي.

يسمى المجال الكهرومغناطيسي المنتشر في الفضاء موجه كهرومغناطيسية.

في المجال الكهرومغناطيسي، يكون الحث المغناطيسي وشدة المجال الكهربائي متعامدين بشكل متبادل، ومن نظرية ماكسويل يترتب على ذلك أن مستوى الحث المغناطيسي والقوة يكونان بزاوية 90 درجة لاتجاه انتشار الموجة الكهرومغناطيسية (الشكل 1). .

أرز. 1. طائرات موقع الحث المغناطيسي وكثافته ()

حاول هاينريش هيرتز تحدي هذه الاستنتاجات. حاول في تجاربه إنشاء جهاز لدراسة الموجات الكهرومغناطيسية. من أجل الحصول على باعث للموجات الكهرومغناطيسية، قام هاينريش هيرتز ببناء ما يسمى هزاز هيرتز، والآن نسميه هوائي الإرسال (الشكل 2).

أرز. 2. هزاز هيرتز ()

دعونا نلقي نظرة على كيفية حصول هاينريش هيرتز على المبرد أو هوائي الإرسال.

أرز. 3. الدائرة التذبذبية الهيرتزية المغلقة ()

وجود دائرة تذبذبية مغلقة (الشكل 3)، بدأ هيرتز في تحريك لوحات المكثف في اتجاهات مختلفة، وفي النهاية، كانت اللوحات موجودة بزاوية 180 0، واتضح أنه إذا حدثت تذبذبات في هذا الدائرة التذبذبية، ثم قاموا بتغليف هذه الدائرة التذبذبية المفتوحة من جميع الجهات. ونتيجة لذلك، أدى المجال الكهربائي المتغير إلى إنشاء مجال مغناطيسي متناوب، والمجال المغناطيسي المتناوب أدى إلى إنشاء مجال كهربائي، وهكذا. أصبحت هذه العملية تسمى الموجة الكهرومغناطيسية (الشكل 4).

أرز. 4. انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية ()

إذا كان مصدر الجهد متصلاً بدائرة تذبذبية مفتوحة، فسوف تقفز شرارة بين السالب والموجب، وهي على وجه التحديد شحنة متسارعة. حول هذه الشحنة، التي تتحرك مع التسارع، يتم تشكيل مجال مغناطيسي متناوب، مما يخلق مجالًا كهربائيًا متناوبًا، والذي بدوره يخلق مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا، وما إلى ذلك. وبالتالي، وفقا لافتراض هاينريش هيرتز، سوف تنبعث الموجات الكهرومغناطيسية. كان الغرض من تجربة هيرتز هو ملاحظة تفاعل وانتشار الموجات الكهرومغناطيسية.

لاستقبال الموجات الكهرومغناطيسية، كان على هيرتز أن يصنع مرنانًا (الشكل 5).

أرز. 5. مرنان هيرتز ()

هذه عبارة عن دائرة تذبذبية، وهي عبارة عن موصل مغلق مقطوع ومزود بكرتين، وتم تحديد موقع هذه الكرات بالنسبة إلى

من بعضها البعض على مسافة قصيرة. قفزت شرارة بين كرتي الرنان في نفس اللحظة تقريبًا عندما قفزت الشرارة إلى الباعث (الشكل 6).

الشكل 6. انبعاث واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية ()

كان هناك انبعاث لموجة كهرومغناطيسية، وبالتالي استقبال هذه الموجة بواسطة الرنان الذي كان يستخدم كجهاز استقبال.

من هذه التجربة، يترتب على وجود الموجات الكهرومغناطيسية، فإنها تنتشر، وبالتالي، نقل الطاقة، ويمكن أن تخلق تيارا كهربائيا في دائرة مغلقة، والتي تقع على مسافة كبيرة بما فيه الكفاية من باعث الموجة الكهرومغناطيسية.

في تجارب هيرتز، كانت المسافة بين الدائرة التذبذبية المفتوحة والمرنان حوالي ثلاثة أمتار. وكان هذا كافيا لمعرفة أن الموجة الكهرومغناطيسية يمكن أن تنتشر في الفضاء. بعد ذلك، أجرى هيرتز تجاربه واكتشف كيفية انتشار الموجة الكهرومغناطيسية، وأن بعض المواد يمكن أن تتداخل مع الانتشار، على سبيل المثال، المواد التي توصل التيار الكهربائي تمنع الموجة الكهرومغناطيسية من المرور. المواد التي لا توصل الكهرباء تسمح للموجات الكهرومغناطيسية بالمرور من خلالها.

أظهرت تجارب هاينريش هيرتز إمكانية إرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية. وبعد ذلك، بدأ العديد من العلماء العمل في هذا الاتجاه. أعظم نجاح حققه العالم الروسي ألكسندر بوبوف، الذي كان أول من نقل المعلومات عن بعد في العالم. وهذا ما نسميه الآن الراديو؛ وترجمته إلى اللغة الروسية تعني كلمة "راديو" "ينبعث". تم إجراء النقل اللاسلكي للمعلومات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في 7 مايو 1895. وفي جامعة سانت بطرسبرغ، تم تركيب جهاز بوبوف، الذي استقبل أول صورة شعاعية، وكان يتألف من كلمتين فقط: هاينريش هيرتز.

والحقيقة هي أنه بحلول هذا الوقت كان التلغراف (الاتصالات السلكية) والهاتف موجودين بالفعل، وكان هناك أيضًا رمز مورس، الذي قام موظف بوبوف بنقل النقاط والشرطات، التي تم كتابتها وفك شفرتها على اللوحة أمام اللجنة . راديو بوبوف، بالطبع، ليس مثل أجهزة الاستقبال الحديثة التي نستخدمها (الشكل 7).

أرز. 7. جهاز استقبال راديو بوبوف ()

أجرى بوبوف دراساته الأولى حول استقبال الموجات الكهرومغناطيسية ليس مع بواعث للموجات الكهرومغناطيسية، ولكن مع عاصفة رعدية، واستقبال إشارات البرق، ودعا جهاز الاستقبال الخاص به إلى علامة البرق (الشكل 8).

أرز. 8. كاشف البرق بوبوف ()

تشمل مزايا بوبوف إمكانية إنشاء هوائي استقبال؛ فهو الذي أظهر الحاجة إلى إنشاء هوائي طويل خاص يمكنه استقبال كمية كبيرة بما فيه الكفاية من الطاقة من موجة كهرومغناطيسية بحيث يتم تحفيز تيار كهربائي متناوب في هذا الهوائي.

دعونا نفكر في الأجزاء التي يتكون منها جهاز استقبال بوبوف. كان الجزء الرئيسي من جهاز الاستقبال هو المتماسك (أنبوب زجاجي مملوء برادة معدنية (الشكل 9)).

تتمتع هذه الحالة من برادة الحديد بمقاومة كهربائية عالية، وفي هذه الحالة لم يمرر المتماسك تيارًا كهربائيًا، ولكن بمجرد انزلاق شرارة صغيرة عبر المتماسك (لهذا كان هناك اتصالان منفصلان)، تم تلبيد نشارة الخشب و انخفضت مقاومة المتماسك مئات المرات.

الجزء التالي من جهاز استقبال بوبوف هو الجرس الكهربائي (الشكل 10).

أرز. 10. الجرس الكهربائي في جهاز استقبال بوبوف ()

لقد كان الجرس الكهربائي هو الذي أعلن عن استقبال موجة كهرومغناطيسية. بالإضافة إلى الجرس الكهربائي، كان لدى جهاز استقبال بوبوف مصدر تيار مباشر - بطارية (الشكل 7)، والتي تضمن تشغيل جهاز الاستقبال بأكمله. وبالطبع هوائي الاستقبال الذي رفعه بوبوف بالونات (الشكل 11).

أرز. 11. هوائي الاستقبال ()

كان تشغيل جهاز الاستقبال على النحو التالي: قامت البطارية بإنشاء تيار كهربائي في الدائرة التي تم فيها توصيل المتماسك والجرس. لم يتمكن الجرس الكهربائي من الرنين، نظرًا لأن المتماسك كان يتمتع بمقاومة كهربائية عالية، ولم يمر التيار، وكان من الضروري تحديد المقاومة المطلوبة. عندما تضرب موجة كهرومغناطيسية هوائي الاستقبال، يتولد تيار كهربائي فيه، وكان التيار الكهربائي من الهوائي ومصدر الطاقة معًا كبيرًا جدًا - في تلك اللحظة قفزت شرارة، وتكلس نشارة الخشب المتماسكة، ومرر تيار كهربائي من خلاله الجهاز. بدأ الجرس يرن (الشكل 12).

أرز. 12. مبدأ تشغيل جهاز استقبال بوبوف ()

بالإضافة إلى الجرس، كان لدى جهاز استقبال بوبوف آلية ضرب مصممة بحيث تضرب الجرس والمتماسك في وقت واحد، وبالتالي تهز المتماسك. عندما وصلت الموجة الكهرومغناطيسية، رن الجرس، اهتز المتماسك - تناثرت نشارة الخشب، وفي تلك اللحظة زادت المقاومة مرة أخرى، توقف التيار الكهربائي عن التدفق عبر المتماسك. توقف الجرس عن الرنين حتى الاستقبال التالي للموجة الكهرومغناطيسية. هذه هي الطريقة التي عمل بها جهاز استقبال بوبوف.

أشار بوبوف إلى ما يلي: يمكن لجهاز الاستقبال العمل بشكل جيد على مسافات طويلة، ولكن لهذا من الضروري إنشاء باعث جيد جدًا للموجات الكهرومغناطيسية - كانت هذه مشكلة ذلك الوقت.

تم إجراء الإرسال الأول باستخدام جهاز بوبوف على مسافة 25 مترًا، وفي غضون سنوات قليلة كانت المسافة بالفعل أكثر من 50 كيلومترًا. اليوم، بمساعدة موجات الراديو، يمكننا نقل المعلومات في جميع أنحاء العالم.

لم يعمل بوبوف فقط في هذا المجال، بل تمكن العالم الإيطالي ماركوني من إدخال اختراعه إلى الإنتاج في جميع أنحاء العالم تقريبًا. لذلك، جاءت إلينا أجهزة الاستقبال الأولى من الخارج. سنلقي نظرة على مبادئ الاتصالات الراديوية الحديثة في الدروس التالية.

فهرس

  1. تيخوميروفا إس إيه، يافورسكي بي إم. الفيزياء (المستوى الأساسي) - م: منيموسين، 2012.
  2. جيندنشتاين إل إي، ديك يو.آي. الفيزياء الصف العاشر. - م: منيموسين، 2014.
  3. كيكوين آي كيه، كيكوين إيه كيه. الفيزياء-9. - م: التربية، 1990.

العمل في المنزل

  1. ما هي استنتاجات ماكسويل التي حاول هاينريش هيرتز تحديها؟
  2. أعط تعريف الموجة الكهرومغناطيسية.
  3. قم بتسمية مبدأ تشغيل جهاز استقبال Popov.
  1. بوابة الإنترنت Mirit.ru ().
  2. بوابة الإنترنت Ido.tsu.ru ().
  3. بوابة الإنترنت Reftrend.ru ().

وفي عام 1888، اكتشف هيرتز تجريبيًا الموجات الكهرومغناطيسية ودرس خصائصها.

في الأساس، كان هيرتز بحاجة إلى حل مشكلتين تجريبيتين.

1. كيف تحصل على موجة كهرومغناطيسية؟

2. كيفية الكشف عن الموجات الكهرومغناطيسية؟

للحصول على الموجات الكهرومغناطيسية، من الضروري إنشاء مجال كهربائي أو مغناطيسي متغير في منطقة ما من الفضاء. توجد مجالات مختلفة في الدائرة التذبذبية. المشكلة هي أن هذه المجالات متمركزة في مساحة صغيرة جدًا ومحدودة من الفضاء: المجال الكهربائي بين ألواح المكثف، المجال المغناطيسي داخل الملف.

يمكنك زيادة المساحة التي تشغلها الحقول عن طريق إبعاد ألواح المكثف عن بعضها البعض وتقليل عدد لفات الملف.

وفي الحد يتم تحويل الدائرة المكونة من مكثف وملف إلى قطعة من السلك، وهو ما يسمى بالدائرة التذبذبية المفتوحة أو الهزاز الهيرتزي. تحيط الخطوط المغناطيسية بالهزاز، وتبدأ خطوط المجال الكهربائي وتنتهي عند الهزاز نفسه.

كلما زادت المسافة بين ألواح المكثف، تقل قدرته الكهربائية C. يؤدي تقليل عدد لفات الملف إلى انخفاض محاثته ل. يؤدي تغيير معلمات الدائرة وفقًا لصيغة طومسون إلى انخفاض الفترة وزيادة تواتر التذبذبات في الدائرة. تقل فترة التذبذب في الدائرة كثيرًا بحيث تصبح مماثلة لوقت انتشار المجال الكهرومغناطيسي على طول السلك. وهذا يعني أن عملية تدفق التيار في دائرة تذبذبية مفتوحة لم تعد شبه ثابتة: قوة التيار في أجزاء مختلفة من الهزاز لن تكون كما هي.

العمليات التي تحدث في دائرة تذبذبية مفتوحة تعادل تذبذبات سلسلة ثابتة، حيث، كما هو معروف، يتم إنشاء موجة دائمة. يتم إنشاء موجات دائمة مماثلة للشحن والتيار في دائرة تذبذبية مفتوحة.

من الواضح أنه في نهايات الهزاز يكون التيار دائمًا صفرًا. يتغير التيار على طول الدائرة، وتكون سعته القصوى في المنتصف (حيث كان الملف في السابق).

عندما يصل التيار في الدائرة إلى الحد الأقصى، تكون كثافة الشحنة على طول الهزاز صفرًا. يوضح الشكل توزيع التيار والشحنة على طول الهزاز. لا يوجد مجال كهربائي حول الهزاز في هذه اللحظة، المجال المغناطيسي في أقصى حد له.

وبعد ربع المدة، يصبح التيار صفرًا، و"يختفي" أيضًا المجال المغناطيسي حول الهزاز. يتم ملاحظة أقصى كثافة للشحنة بالقرب من نهايات الهزاز؛ ويظهر في الشكل توزيع الشحنة. المجال الكهربائي بالقرب من الهزاز في هذه اللحظة هو الحد الأقصى.

يولد المجال المغناطيسي المتغير حول الهزاز مجالًا كهربائيًا دواميًا، ويولد المجال المغناطيسي المتغير مجالًا مغناطيسيًا. يصبح الهزاز مصدرًا للموجة الكهرومغناطيسية. تعمل الموجة في اتجاه عمودي على الهزاز؛ وتحدث تذبذبات متجه شدة المجال الكهربائي في الموجة بالتوازي مع الهزاز. يتأرجح ناقل تحريض المجال المغناطيسي في مستوى متعامد مع الهزاز.

كان الهزاز الذي استخدمه هيرتز في تجاربه عبارة عن موصل مستقيم مقطوع إلى النصف. تم فصل نصفي الهزاز بفجوة هوائية صغيرة. عن طريق ملفات الاختناق، تم توصيل نصفي الهزاز بمصدر الجهد العالي. تضمن ملفات الاختناق عملية شحن بطيئة لنصفي الهزاز. ومع تراكم الشحنة، زاد المجال الكهربائي في الفجوة. وبمجرد وصول حجم هذا المجال إلى قيمة الانهيار، قفزت شرارة بين نصفي الهزاز. وبينما أغلقت الشرارة فجوة الهواء، حدثت ذبذبات عالية التردد في الهزاز وأصدرت موجة كهرومغناطيسية.

يعتمد الطول الموجي المنبعث من الهزاز على حجمه. دعونا نستفيد من حقيقة إنشاء موجة تيار ثابتة في الهزاز. تقع عقد هذه الموجة الدائمة في نهايات الهزاز (لا يوجد تيار هنا)، والعقد العكسي للموجة الدائمة في المنتصف - هنا يكون التيار هو الحد الأقصى. المسافة بين عقدي الموجة المستقرة تساوي نصف طول الموجة، وبالتالي:

أين ل– طول الهزاز .

للكشف عن موجة كهرومغناطيسية، يمكنك الاستفادة من حقيقة أن المجال الكهربائي يعمل على الشحنات. تحت تأثير المكون الكهربائي للموجة الكهرومغناطيسية، يجب أن تتحرك الشحنات الحرة في الموصل في حركة موجهة، أي. يجب أن يظهر الحالي.

استخدم هيرتز في تجاربه هزاز استقبال بنفس حجم جهاز الإرسال. وهذا يضمن تساوي الترددات الطبيعية لاهتزاز الهزازات اللازمة للحصول على الرنين في الهزاز المستقبل. لاستقبال موجة بنجاح، يجب وضع الهزاز المستقبل بالتوازي مع متجه شدة المجال الكهربائي، بحيث يمكن للإلكترونات الموجودة في الموصل أن تتحرك في اتجاه اتجاهي تحت تأثير القوة الكهربائية. تم الكشف عن التيار عالي التردد في الموصل المستقبل من خلال توهج أنبوب تفريغ غاز صغير متصل بين نصفي هزاز الاستقبال.

يمكنك "التقاط" الموجة باستخدام دائرة استقبال، ووضعها في نفس المستوى باستخدام هزاز مشع. مع هذا الترتيب للدائرة، سيكون ناقل الحث المغناطيسي عموديًا على الدائرة، وسيكون التدفق المغناطيسي الذي يخترق الدائرة هو الحد الأقصى. عندما يتغير التدفق المغناطيسي، سيظهر تيار تحريضي في الدائرة، ويتم تقديم مؤشره مرة أخرى بواسطة أنبوب صغير لتفريغ الغاز.



لم يكتشف هيرتز الموجة الكهرومغناطيسية فحسب، بل لاحظ أيضًا خصائصها: الانعكاس، والانكسار، والتداخل، والحيود.

اختبار "الموجات الكهرومغناطيسية"

1. ما هي الموجة الكهرومغناطيسية؟

أ. عملية انتشار الاهتزازات الكهربائية في وسط مرن

ب. عملية انتشار المجال الكهربائي المتغير

ب. عملية انتشار المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتغيرة في الفضاء

د- عملية انتشار الاهتزازات الكهربائية في الفراغ

2. ما الذي يتأرجح في الموجة الكهرومغناطيسية؟

أ. الإلكترونات

ب. أي جسيمات مشحونة

ب- المجال الكهربائي

د- المجالات الكهربائية والمغناطيسية

3. ما هو نوع الموجات التي تعتبر موجة كهرومغناطيسية؟

أ- إلى العرضية

ب- طولية

ب. يمكن أن يكون المجال الكهرومغناطيسي عرضيًا وطوليًا - اعتمادًا على البيئة التي ينتشر فيها

د. يمكن أن تكون الموجات الكهرومغناطيسية مستعرضة وطولية - اعتمادًا على طريقة انبعاثها

4. كيف يتم تحديد موقع قوة المجال الكهربائي ومتجهات تحريض المجال المغناطيسي في الموجة بالنسبة لبعضهما البعض؟

5. أين يظهر بشكل صحيح الموقع النسبي لمتجهات السرعة وشدة المجال الكهربائي وتحريض المجال المغناطيسي في الموجة؟

6. ماذا يمكن أن يقال عن مراحل تذبذبات نواقل شدة المجال الكهربائي وتحريض المجال المغناطيسي في الموجة؟

أ. متجهة وتتأرجح في مرحلة واحدة

ب. ناقل ويتأرجح في الطور المضاد

ب. تتأخر تذبذبات المتجهات في الطور عن تذبذبات المتجهات بمقدار

G. تتأخر تذبذبات المتجهات في الطور عن تذبذبات المتجهات بمقدار

7. وضح العلاقة بين القيم اللحظية لمتجهات شدة المجال الكهربائي وتحريض المجال المغناطيسي في الموجة.

أ.

في.

8. قدم عبارة لحساب سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في الفراغ.

أ. بي.في.جي.

9. نسبة سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الوسط إلى سرعة الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ...

أ> 1 ب.< 1 В. = 1

G. في بعض البيئات > 1، في بيئات أخرى< 1.

10. من بين موجات الراديو ذات المدى الطويل والقصير والقصير جدًا، تتمتع الموجات بأعلى سرعة انتشار في الفراغ...

أ- بعيدة المدى

ب- المدى القصير

V. نطاق القصر الفائق

د. سرعات انتشار الموجات في جميع النطاقات هي نفسها

11. تحمل الموجة الكهرومغناطيسية...

مادة

ب. الطاقة

ب. الاندفاع

د- الطاقة والزخم

12. في أي حالة يحدث إشعاع الموجة الكهرومغناطيسية؟

أ. يتحرك الإلكترون بشكل منتظم ومستقيم

ب. يتدفق التيار المتردد على طول دوامة المصباح المتوهج

ب. يتدفق تيار مباشر على طول دوامة مصباح يدوي

ز- كرة مشحونة تطفو في الزيت

13. تنبعث من الشحنة المتذبذبة موجة كهرومغناطيسية. كيف ستتغير سعة تذبذبات متجه شدة المجال الكهربائي إذا زادت سعة تذبذبات الشحنة بمقدار مرتين عند تردد ثابت؟

أ. سوف تزيد 2 مرات

ب- سيزيد 4 مرات

G. سينخفض ​​بمقدار مرتين

د- لن يتغير

14. تنبعث من الشحنة المتذبذبة موجة كهرومغناطيسية. كيف ستتغير سعة تذبذبات متجه شدة المجال الكهربائي إذا زاد تردد تذبذبات الشحنة بمقدار مرتين عند سعة ثابتة؟

أ- لن يتغير

ب. سوف تزيد 2 مرات

V. سوف تزيد 4 مرات

G. سوف تزيد 8 مرات

15. تنبعث من الشحنة المتذبذبة موجة كهرومغناطيسية. كيف ستتغير شدة الموجة المنبعثة إذا تضاعف تردد تذبذبات الشحنة عند سعة ثابتة؟

أ- لن يتغير

ب. سوف تزيد 2 مرات

V. سوف تزيد 4 مرات

G. سوف تزيد 8 مرات

16. في أي اتجاه تكون شدة الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة من هزاز الهيرتز الحد الأقصى؟

أ. شدة الموجة واحدة في جميع الاتجاهات

ب. على طول محور الهزاز

ب. في اتجاهات على طول الخطوط المتعامدة المتوسطة مع الهزاز

د- تعتمد الإجابة على الأبعاد الهندسية للهزاز

17. يبلغ الطول الموجي الذي ترسل به السفن إشارة الاستغاثة SOS 600 متر، وبأي تردد ترسل هذه الإشارات؟

A. 1، 8∙10 11 هرتز B. 2∙10 -6 هرتز C. 5∙10 5 هرتز D. 2∙10 5 هرتز

18. إذا تم استبدال سطح المرآة الذي تسقط عليه الموجة الكهرومغناطيسية بسطح أسود تمامًا، فإن الضغط الناتج عن الموجة على السطح...

أ. سوف تزيد 2 مرات

ب. سينخفض ​​بمقدار مرتين

V. سينخفض ​​بمقدار 4 مرات

ز. لن يتغير

19. عند تشغيل الرادار - جهاز يستخدم لتحديد المسافة إلى جسم ما - يتم استخدام الظاهرة...

هل أعجبتك الصفحة؟ مثل للأصدقاء:

وفقا لنظرية ماكسويل، يمكن للتذبذبات الكهرومغناطيسية الناشئة في دائرة تذبذبية أن تنتشر في الفضاء. وأظهر في أعماله أن هذه الموجات تنتشر بسرعة الضوء 300 ألف كيلومتر في الثانية. ومع ذلك، حاول العديد من العلماء دحض عمل ماكسويل، وكان أحدهم هاينريش هيرتز. لقد كان متشككًا في عمل ماكسويل وحاول إجراء تجربة لدحض انتشار المجال الكهرومغناطيسي.

يسمى المجال الكهرومغناطيسي المنتشر في الفضاء موجه كهرومغناطيسية.

في المجال الكهرومغناطيسي، يكون الحث المغناطيسي وشدة المجال الكهربائي متعامدين بشكل متبادل، ومن نظرية ماكسويل يترتب على ذلك أن مستوى الحث المغناطيسي والقوة يكونان بزاوية 90 درجة لاتجاه انتشار الموجة الكهرومغناطيسية (الشكل 1). .

أرز. 1. طائرات موقع الحث المغناطيسي وكثافته ()

حاول هاينريش هيرتز تحدي هذه الاستنتاجات. حاول في تجاربه إنشاء جهاز لدراسة الموجات الكهرومغناطيسية. من أجل الحصول على باعث للموجات الكهرومغناطيسية، قام هاينريش هيرتز ببناء ما يسمى هزاز هيرتز، والآن نسميه هوائي الإرسال (الشكل 2).

أرز. 2. هزاز هيرتز ()

دعونا نلقي نظرة على كيفية حصول هاينريش هيرتز على المبرد أو هوائي الإرسال.

أرز. 3. الدائرة التذبذبية الهيرتزية المغلقة ()

وجود دائرة تذبذبية مغلقة (الشكل 3)، بدأ هيرتز في تحريك لوحات المكثف في اتجاهات مختلفة، وفي النهاية، كانت اللوحات موجودة بزاوية 180 0، واتضح أنه إذا حدثت تذبذبات في هذا الدائرة التذبذبية، ثم قاموا بتغليف هذه الدائرة التذبذبية المفتوحة من جميع الجهات. ونتيجة لذلك، أدى المجال الكهربائي المتغير إلى إنشاء مجال مغناطيسي متناوب، والمجال المغناطيسي المتناوب أدى إلى إنشاء مجال كهربائي، وهكذا. أصبحت هذه العملية تسمى الموجة الكهرومغناطيسية (الشكل 4).

أرز. 4. انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية ()

إذا كان مصدر الجهد متصلاً بدائرة تذبذبية مفتوحة، فسوف تقفز شرارة بين السالب والموجب، وهي على وجه التحديد شحنة متسارعة. حول هذه الشحنة، التي تتحرك مع التسارع، يتم تشكيل مجال مغناطيسي متناوب، مما يخلق مجالًا كهربائيًا متناوبًا، والذي بدوره يخلق مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا، وما إلى ذلك. وبالتالي، وفقا لافتراض هاينريش هيرتز، سوف تنبعث الموجات الكهرومغناطيسية. كان الغرض من تجربة هيرتز هو ملاحظة تفاعل وانتشار الموجات الكهرومغناطيسية.

لاستقبال الموجات الكهرومغناطيسية، كان على هيرتز أن يصنع مرنانًا (الشكل 5).

أرز. 5. مرنان هيرتز ()

هذه عبارة عن دائرة تذبذبية، وهي عبارة عن موصل مغلق مقطوع ومزود بكرتين، وتم تحديد موقع هذه الكرات بالنسبة إلى

من بعضها البعض على مسافة قصيرة. قفزت شرارة بين كرتي الرنان في نفس اللحظة تقريبًا عندما قفزت الشرارة إلى الباعث (الشكل 6).

الشكل 6. انبعاث واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية ()

كان هناك انبعاث لموجة كهرومغناطيسية، وبالتالي استقبال هذه الموجة بواسطة الرنان الذي كان يستخدم كجهاز استقبال.

من هذه التجربة، يترتب على وجود الموجات الكهرومغناطيسية، فإنها تنتشر، وبالتالي، نقل الطاقة، ويمكن أن تخلق تيارا كهربائيا في دائرة مغلقة، والتي تقع على مسافة كبيرة بما فيه الكفاية من باعث الموجة الكهرومغناطيسية.

في تجارب هيرتز، كانت المسافة بين الدائرة التذبذبية المفتوحة والمرنان حوالي ثلاثة أمتار. وكان هذا كافيا لمعرفة أن الموجة الكهرومغناطيسية يمكن أن تنتشر في الفضاء. بعد ذلك، أجرى هيرتز تجاربه واكتشف كيفية انتشار الموجة الكهرومغناطيسية، وأن بعض المواد يمكن أن تتداخل مع الانتشار، على سبيل المثال، المواد التي توصل التيار الكهربائي تمنع الموجة الكهرومغناطيسية من المرور. المواد التي لا توصل الكهرباء تسمح للموجات الكهرومغناطيسية بالمرور من خلالها.

أظهرت تجارب هاينريش هيرتز إمكانية إرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية. وبعد ذلك، بدأ العديد من العلماء العمل في هذا الاتجاه. أعظم نجاح حققه العالم الروسي ألكسندر بوبوف، الذي كان أول من نقل المعلومات عن بعد في العالم. وهذا ما نسميه الآن الراديو؛ وترجمته إلى اللغة الروسية تعني كلمة "راديو" "ينبعث". تم إجراء النقل اللاسلكي للمعلومات باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في 7 مايو 1895. وفي جامعة سانت بطرسبرغ، تم تركيب جهاز بوبوف، الذي استقبل أول صورة شعاعية، وكان يتألف من كلمتين فقط: هاينريش هيرتز.

والحقيقة هي أنه بحلول هذا الوقت كان التلغراف (الاتصالات السلكية) والهاتف موجودين بالفعل، وكان هناك أيضًا رمز مورس، الذي قام موظف بوبوف بنقل النقاط والشرطات، التي تم كتابتها وفك شفرتها على اللوحة أمام اللجنة . راديو بوبوف، بالطبع، ليس مثل أجهزة الاستقبال الحديثة التي نستخدمها (الشكل 7).

أرز. 7. جهاز استقبال راديو بوبوف ()

أجرى بوبوف دراساته الأولى حول استقبال الموجات الكهرومغناطيسية ليس مع بواعث للموجات الكهرومغناطيسية، ولكن مع عاصفة رعدية، واستقبال إشارات البرق، ودعا جهاز الاستقبال الخاص به إلى علامة البرق (الشكل 8).

أرز. 8. كاشف البرق بوبوف ()

تشمل مزايا بوبوف إمكانية إنشاء هوائي استقبال؛ فهو الذي أظهر الحاجة إلى إنشاء هوائي طويل خاص يمكنه استقبال كمية كبيرة بما فيه الكفاية من الطاقة من موجة كهرومغناطيسية بحيث يتم تحفيز تيار كهربائي متناوب في هذا الهوائي.

دعونا نفكر في الأجزاء التي يتكون منها جهاز استقبال بوبوف. كان الجزء الرئيسي من جهاز الاستقبال هو المتماسك (أنبوب زجاجي مملوء برادة معدنية (الشكل 9)).

تتمتع هذه الحالة من برادة الحديد بمقاومة كهربائية عالية، وفي هذه الحالة لم يمرر المتماسك تيارًا كهربائيًا، ولكن بمجرد انزلاق شرارة صغيرة عبر المتماسك (لهذا كان هناك اتصالان منفصلان)، تم تلبيد نشارة الخشب و انخفضت مقاومة المتماسك مئات المرات.

الجزء التالي من جهاز استقبال بوبوف هو الجرس الكهربائي (الشكل 10).

أرز. 10. الجرس الكهربائي في جهاز استقبال بوبوف ()

لقد كان الجرس الكهربائي هو الذي أعلن عن استقبال موجة كهرومغناطيسية. بالإضافة إلى الجرس الكهربائي، كان لدى جهاز استقبال بوبوف مصدر تيار مباشر - بطارية (الشكل 7)، والتي تضمن تشغيل جهاز الاستقبال بأكمله. وبالطبع هوائي الاستقبال الذي رفعه بوبوف بالونات (الشكل 11).

أرز. 11. هوائي الاستقبال ()

كان تشغيل جهاز الاستقبال على النحو التالي: قامت البطارية بإنشاء تيار كهربائي في الدائرة التي تم فيها توصيل المتماسك والجرس. لم يتمكن الجرس الكهربائي من الرنين، نظرًا لأن المتماسك كان يتمتع بمقاومة كهربائية عالية، ولم يمر التيار، وكان من الضروري تحديد المقاومة المطلوبة. عندما تضرب موجة كهرومغناطيسية هوائي الاستقبال، يتولد تيار كهربائي فيه، وكان التيار الكهربائي من الهوائي ومصدر الطاقة معًا كبيرًا جدًا - في تلك اللحظة قفزت شرارة، وتكلس نشارة الخشب المتماسكة، ومرر تيار كهربائي من خلاله الجهاز. بدأ الجرس يرن (الشكل 12).

أرز. 12. مبدأ تشغيل جهاز استقبال بوبوف ()

بالإضافة إلى الجرس، كان لدى جهاز استقبال بوبوف آلية ضرب مصممة بحيث تضرب الجرس والمتماسك في وقت واحد، وبالتالي تهز المتماسك. عندما وصلت الموجة الكهرومغناطيسية، رن الجرس، اهتز المتماسك - تناثرت نشارة الخشب، وفي تلك اللحظة زادت المقاومة مرة أخرى، توقف التيار الكهربائي عن التدفق عبر المتماسك. توقف الجرس عن الرنين حتى الاستقبال التالي للموجة الكهرومغناطيسية. هذه هي الطريقة التي عمل بها جهاز استقبال بوبوف.

أشار بوبوف إلى ما يلي: يمكن لجهاز الاستقبال العمل بشكل جيد على مسافات طويلة، ولكن لهذا من الضروري إنشاء باعث جيد جدًا للموجات الكهرومغناطيسية - كانت هذه مشكلة ذلك الوقت.

تم إجراء الإرسال الأول باستخدام جهاز بوبوف على مسافة 25 مترًا، وفي غضون سنوات قليلة كانت المسافة بالفعل أكثر من 50 كيلومترًا. اليوم، بمساعدة موجات الراديو، يمكننا نقل المعلومات في جميع أنحاء العالم.

لم يعمل بوبوف فقط في هذا المجال، بل تمكن العالم الإيطالي ماركوني من إدخال اختراعه إلى الإنتاج في جميع أنحاء العالم تقريبًا. لذلك، جاءت إلينا أجهزة الاستقبال الأولى من الخارج. سنلقي نظرة على مبادئ الاتصالات الراديوية الحديثة في الدروس التالية.

فهرس

  1. تيخوميروفا إس إيه، يافورسكي بي إم. الفيزياء (المستوى الأساسي) - م: منيموسين، 2012.
  2. جيندنشتاين إل إي، ديك يو.آي. الفيزياء الصف العاشر. - م: منيموسين، 2014.
  3. كيكوين آي كيه، كيكوين إيه كيه. الفيزياء-9. - م: التربية، 1990.

العمل في المنزل

  1. ما هي استنتاجات ماكسويل التي حاول هاينريش هيرتز تحديها؟
  2. أعط تعريف الموجة الكهرومغناطيسية.
  3. قم بتسمية مبدأ تشغيل جهاز استقبال Popov.
  1. بوابة الإنترنت Mirit.ru ().
  2. بوابة الإنترنت Ido.tsu.ru ().
  3. بوابة الإنترنت Reftrend.ru ().