Heinrich Hertz'in deneyleri. Hertz'in ünlü deneyleri

Bu yüzyılın ilk yarısının en iyi matematikçilerinin çalışmalarıyla oluşturulan ve yakın zamana kadar hemen hemen tüm bilim adamları tarafından kabul edilen elektrik ve manyetik olaylar teorisi, temel olarak, hareket etme özelliğine sahip özel ağırlıksız elektrik ve manyetik akışkanların varlığını varsayıyordu. uzaklık. Newton'un evrensel çekim doktrini ilkesi - "actio in distans" - elektrik ve manyetizma doktrininde yol gösterici olmaya devam etti. Ama zaten 30'lu yıllarda parlak Faraday, soruyu dikkate almadan bırakıyor. öz elektrik ve manyetizma, dış eylemleriyle ilgili tamamen farklı düşünceleri dile getirdi. Elektrikli cisimlerin çekilmesi ve itilmesi, etki yoluyla elektriklenme, mıknatısların ve akımların etkileşimi ve son olarak Faraday indüksiyonu olgusu, elektrik ve manyetik sıvılarda bulunan özelliklerin doğrudan belli bir mesafedeki tezahürlerini temsil etmez, yalnızca Elektrik yüklerini, mıknatısları veya akımlı iletkenleri görünüşte doğrudan etkileyen bunların bulunduğu ortamın durumundaki özel değişiklikler. Tüm bu tür eylemler boşlukta, hava veya başka maddelerle dolu uzayda eşit olarak gözlemlendiğinden, elektriklenme ve mıknatıslanma süreçlerinin ürettiği değişikliklerde yayında, Faraday bu olayların nedenini gördü. Böylece, tıpkı esirin özel titreşimlerinin ortaya çıkması ve bu titreşimlerin parçacıktan parçacığa iletilmesi yoluyla, bir ışık kaynağının kendisinden uzaktaki bir nesneyi aydınlatması gibi ve bu durumda yalnızca aynı eterin ortamındaki özel rahatsızlıklar yoluyla ve Bu bozulmaların katmandan iletilmesiyle tüm elektriksel, manyetik ve elektromanyetik etkiler uzayda katmana yayılır. Benzer bir fikir, Faraday'ın tüm araştırmalarında yol gösterici ilkeydi; Onu tüm ünlü keşiflerine en önemlisi yönlendiren oydu. Ancak Faraday'ın öğretilerinin bilimde güçlenmesi kısa sürede ve kolay olmadı. Onun keşfettiği fenomenlerin en kapsamlı ve ayrıntılı incelemeden geçmeyi başardığı onlarca yıl boyunca, Faraday'ın temel fikirleri ya göz ardı edildi ya da doğrudan ikna edici olmadığı ve kanıtlanmadığı düşünüldü. Faraday'ın teorisini yorumlayıp geliştiren ve ona tam anlamıyla matematiksel bir karakter kazandıran, Faraday'ın çok erken ölen yetenekli takipçisi Clerk Maxwell ancak altmışlı yılların ikinci yarısında ortaya çıktı. Maxwell, elektrik akımının veya mıknatısın etkilerinin bir ara ortam aracılığıyla aktarımının gerçekleştiği sonlu bir hızın varlığının gerekliliğini kanıtladı. Maxwell'e göre bu hız, ışığın söz konusu ortamda yayılma hızına eşit olmalıdır. Elektriksel ve manyetik olayların iletilmesinde rol alan ortam, ışık ve radyant ısı teorisinin izin verdiği aynı eterden başkası olamaz. Uzayda elektriksel ve manyetik eylemlerin yayılma süreci, ışık ışınlarının yayılma süreciyle niteliksel olarak aynı olmalıdır. Işık ışınlarıyla ilgili tüm yasalar tam olarak geçerlidir. elektrik ışınları. Maxwell'e göre ışık olgusunun kendisi elektriksel bir olgudur. Bir ışık ışını, ortamın eterinde art arda uyarılan bir dizi elektriksel bozulma, çok küçük elektrik akımlarıdır. Bir cismin elektrifikasyonunun, demirin mıknatıslanmasının veya bazı bobinlerde akım oluşumunun etkisi altında ortamdaki değişimin nelerden oluştuğu hala bilinmemektedir. Maxwell'in teorisi, varsaydığı deformasyonların doğasını açıkça hayal etmeyi henüz mümkün kılmıyor. Kesin olan şu ki herhangi bir değişiklik Bedenlerin elektrifikasyonunun etkisi altında içinde üretilen ortamın deformasyonuna, bu ortamda manyetik olayların ortaya çıkması eşlik eder ve bunun tersi de, herhangi bir değişiklik Bazı manyetik süreçlerin etkisi altında ortaya çıkan deformasyonların olduğu bir ortamda, buna elektriksel eylemlerin uyarılması eşlik eder. Ortamın herhangi bir noktasında, bir cismin elektrifikasyonuyla deforme olursa, bilinen bir yönde bir elektrik kuvveti gözlemlenirse, yani belirli bir yere yerleştirilen çok küçük bir elektrikli top bu yönde hareket etmeye başlayacaksa, o zaman herhangi bir artışla veya ortamın deformasyonunda bir azalma, belirli bir noktada elektrik kuvvetinin artması veya azalmasıyla birlikte, içinde elektrik kuvvetine dik yönde bir manyetik kuvvet görünecektir - buraya yerleştirilen manyetik kutup bir itme alacaktır. yön elektrik kuvvetine diktir. Maxwell'in elektrik teorisinden çıkan sonuç budur. Faraday-Maxwell doktrinine olan büyük ilgiye rağmen birçok kişi tarafından şüpheyle karşılandı. Bu teoriden çok cesur genellemeler çıktı! G.'nin (Heinrich Hertz) 1888'de gerçekleştirdiği deneyleri sonunda Maxwell'in teorisinin doğruluğunu doğruladı. G., deyim yerindeyse, Maxwell'in matematiksel formüllerini uygulamayı başardı; aslında elektriğin, daha doğrusu elektromanyetik ışınların var olma olasılığını kanıtlamayı başardı. Daha önce de belirtildiği gibi, Maxwell'in teorisine göre, bir ışık ışınının yayılması, esasen, eterde art arda oluşan ve yönlerini hızla değiştiren elektriksel bozuklukların yayılmasıdır. Maxwell'e göre deformasyonlar gibi bu tür bozuklukların ortaya çıktığı yön, ışık ışınının kendisine diktir. Buradan, yönü çok hızlı değişen herhangi bir elektrik akımı gövdesindeki doğrudan uyarımın, yani alternatif yönde ve çok kısa süreli bir elektrik akımı iletkenindeki uyarımın, bu iletkeni çevreleyen eterde hızlı bir şekilde karşılık gelen elektriksel bozulmalara neden olması gerektiği açıktır. yani, bir ışık ışınının temsil ettiği şeye niteliksel olarak oldukça benzer bir olguya neden olmalıdır. Ancak, elektrikli bir gövde veya Leyden kavanozu boşaltıldığında, iletkende, dönüşümlü olarak bir yönde veya diğer yönde boşaltmanın meydana geldiği bir dizi elektrik akımının oluştuğu uzun zamandır bilinmektedir. Deşarj yapan bir cisim elektriğini hemen kaybetmez, aksine deşarj sırasında işarete göre elektriklerden biriyle veya diğeriyle birkaç kez şarj edilir. Vücutta art arda ortaya çıkan yüklerin büyüklüğü yalnızca azar azar azalır. Bu tür kategoriler denir salınımlı. Böyle bir deşarj sırasında birbirini takip eden iki elektrik akışının bir iletkende bulunma süresi, yani süre elektriksel titreşimler, veya aksi takdirde, boşaltan bir cismin üzerinde art arda görünen en büyük yükleri aldığı iki an arasındaki zaman aralığı, boşaltan cismin ve böyle bir deşarjın meydana geldiği iletkenin şekli ve boyutundan hesaplanabilir. Teoriye göre elektriksel salınımların bu süresi (T) formülle ifade edilir:

T = 2π√(LC).

Burada İLE anlamına gelir elektrik kapasitesi boşaltma gövdesi ve L - kendi kendine indüksiyon katsayısı deşarjın gerçekleştiği iletken (bkz.). Her iki miktar da aynı mutlak birim sistemine göre ifade edilir. İki plakasını birbirine bağlayan bir tel aracılığıyla boşaltılan sıradan bir Leyden kavanozu kullanıldığında, elektriksel salınımların süresi, yani. T, saniyenin 100 hatta 10 binde biri kadar bir sürede belirlenir. G., ilk deneylerinde, iki metal topu (30 cm çapında) farklı şekilde elektriklendirdi ve bunların, iki top arasında bir elektrik kıvılcımının oluştuğu, ortasından kesilmiş kısa ve oldukça kalın bir bakır çubuktan boşalmasına izin verdi. Çubuğun iki yarısının uçları birbirine bakacak şekilde monte edilir. İncir. Şekil 1, G.'nin deneylerinin bir diyagramını göstermektedir (çubuk çapı 0,5 cm, top çapı B Ve B" 3 cm, bu topların arasındaki boşluk yaklaşık 0,75 cm ve topların merkezleri arasındaki mesafe yaklaşık 0,75 cm'dir. S V S" 1 m'ye eşittir).

Daha sonra G., toplar yerine tek bir düzleme yerleştirdiği kare metal levhalar (her iki tarafta 40 cm) kullandı. Bu tür topların veya tabakaların şarj edilmesi, çalışan bir Ruhmkorff bobini kullanılarak gerçekleştirildi. Toplar veya levhalar, bobinden saniyede birçok kez yükleniyor ve ardından aralarında bulunan bir bakır çubuk aracılığıyla boşaltılarak iki top arasındaki boşlukta bir elektrik kıvılcımı yaratılıyor. B Ve B". Bakır çubukta uyarılan elektriksel salınımların süresi saniyenin 100 binde biri kadar küçüktü. G., yarım bakır çubuğun bağlı olduğu levhalar yerine, aralarında bir kıvılcımın sıçradığı küresel uçlu kısa kalın silindirler kullanan sonraki deneylerinde, süresi yalnızca bin milyonda bir olan elektriksel titreşimler aldı. bir saniye. Böyle bir çift top, tabaka veya silindir, vibratör, G.'nin dediği gibi, Maxwell teorisi açısından, uzayda elektromanyetik ışınları yayan, yani kendi etrafında ışık dalgalarını harekete geçiren herhangi bir ışık kaynağı gibi, eterdeki elektromanyetik dalgaları harekete geçiren bir merkezdir. Ancak bu tür elektromanyetik ışınlar veya elektromanyetik dalgaların insan gözüne etki etmesi mümkün değildir. Sadece her elektrikli trenin süresinin olması durumunda. salınım saniyenin 392 milyarda birine ulaşacak, gözlemcinin gözü bu salınımlardan etkilenecek ve gözlemci elektromanyetik bir ışın görecekti. Ancak elektriksel salınımların bu kadar hızlı olmasını sağlamak için gereklidir. vibratör, fiziksel parçacıklara karşılık gelen boyutta. Yani elektromanyetik ışınları tespit etmek için özel araçlara ihtiyaç vardır; V. Thomson'un (şimdiki Lord Kelvin) yerinde ifadesiyle, özel bir "elektrik göze" ihtiyaç vardır. Böyle bir "elektrik göz" G tarafından en basit şekilde düzenlenmiştir. Titreşimden biraz uzakta başka bir iletken olduğunu hayal edelim. Vibratörün heyecanlandırdığı eterdeki rahatsızlıklar bu iletkenin durumunu etkilemelidir. Bu iletken, eterdeki bu tür rahatsızlıklara neden olan şeye benzer bir şeyi kendisinde uyarma eğiliminde olan, yani içinde elektrik akımları oluşturma eğiliminde olan, içindeki elektriksel salınımların hızına göre yön değiştiren bir dizi ardışık darbeye maruz kalacaktır. vibratörün kendisi. Ancak art arda değişen darbeler, ancak böyle bir iletkende gerçekte neden oldukları elektriksel hareketlerle tamamen ritmik olduklarında birbirlerine katkıda bulunabilirler. Sonuçta, yalnızca uyum içinde akort edilmiş bir tel, başka bir tel tarafından yayılan sesten fark edilir derecede titreşebilir ve bu nedenle bağımsız bir ses kaynağı olarak görünebilir. Yani iletkenin, tabiri caizse, vibratörle elektriksel olarak rezonansa girmesi gerekir. Belirli bir uzunluk ve gerilime sahip bir ipin vurulduğunda hız cinsinden bilinen salınımlar yapabilmesi gibi, her iletkende bir elektrik darbesi yalnızca iyi tanımlanmış periyotlarda elektriksel salınımlar üretebilir. Uygun boyuttaki bakır telin daire veya dikdörtgen şeklinde bükülmesi, telin uçları arasında sadece küçük bir boşluk bırakılması ve üzerlerinde küçük topların çalınması (Şekil 2), bunlardan biri vida vasıtasıyla, G., söylediği gibi, diğerine yaklaşabileceğini ya da uzaklaşabileceğini anladı rezonatör vibratörüne (deneylerinin çoğunda, yukarıda bahsedilen toplar veya tabakalar vibratör görevi gördüğünde, G. rezonatör olarak 0,2 cm çapında, 35 cm çapında bir daire şeklinde bükülmüş bakır tel kullandı) ).

Kısa kalın silindirlerden oluşan bir vibratör için rezonatör, 0,1 cm kalınlığında ve 7,5 cm çapında benzer bir tel daireydi. G. daha sonraki deneylerinde aynı vibratör için biraz farklı bir şekle sahip bir rezonatör yaptı. İki düz tel, 0,5 cm çapında. ve 50 cm uzunluğunda, uçları arasında 5 cm mesafe olacak şekilde üst üste yerleştirilmiş; bu tellerin birbirine bakan her iki ucundan tellerin yönüne dik olarak 0,1 cm çapında iki paralel tel daha çekilir. ve kıvılcım ölçer toplarına tutturulan 15 cm uzunluğunda. Bir vibratörün etkisi altında eterde meydana gelen rahatsızlıklardan kaynaklanan bireysel dürtüler ne kadar zayıf olursa olsun, yine de birbirlerini eylem halinde teşvik ederek, rezonatörde halihazırda gözle görülür elektrik akımlarını uyarabilirler. rezonatörün topları arasında kıvılcım. Bu kıvılcımlar çok küçüktür (0,001 cm'ye ulaşmışlardır), ancak rezonatördeki elektriksel salınımların uyarılması için bir kriter olmak için oldukça yeterlidirler ve boyutlarına göre hem rezonatörün hem de rezonatörün elektriksel bozulma derecesinin bir göstergesi olarak hizmet ederler. onu çevreleyen eter.

Hertz, böyle bir rezonatörde ortaya çıkan kıvılcımları gözlemleyerek vibratörün etrafındaki alanı farklı mesafelerde ve farklı yönlerde inceledi. G.'nin bu deneylerini ve elde ettiği sonuçları bir kenara bırakıp, varlığı doğrulayan araştırmalara geçelim. nihai elektriksel eylemlerin yayılma hızı. Deneylerin yapıldığı odanın duvarlarından birine çinko levhalardan yapılmış büyük bir ekran takıldı. Bu ekran yere bağlandı. Eleğe 13 metre mesafede plakalardan oluşan bir vibratör, plakalarının düzlemleri elek düzlemine paralel olacak ve vibratör topları arasındaki ortası ekranın ortasının karşısına gelecek şekilde yerleştirildi. Bir vibratör, çalışması sırasında periyodik olarak çevredeki eterde elektriksel bozulmalar yaratırsa ve bu bozulmalar ortamda anında değil, belirli bir hızda yayılırsa, o zaman ekrana ulaşıp ses ve ışık gibi ekrandan geri yansır. Bu bozulmalar, bir vibratör tarafından ekrana gönderilenlerle birlikte, ekran ile vibratör arasındaki boşlukta, eterde, karşı yayılan dalgaların girişimi nedeniyle benzer koşullar altında meydana gelen duruma benzer bir durum oluşturur. , yani bu alanda rahatsızlıklar karaktere bürünecek "duran dalgalar"(bkz. Dalgalar). Karşılık gelen yerlerdeki havanın durumu "düğümler" Ve "antinotlar" Açıkçası, bu tür dalgaların önemli ölçüde farklı olması gerekir. G., rezonatörünü, düzlemi ekrana paralel ve merkezi, ekran düzlemine dik vibratör toplarının ortasından çizilen bir çizgi üzerinde olacak şekilde yerleştirirken, şunu gözlemledi: rezonatörün ekrandan farklı mesafelerinde, içindeki kıvılcımların uzunlukları çok farklıdır. Ekranın yakınında, rezonatörde 4,1 ve 8,5 m'ye eşit mesafelerde neredeyse hiç kıvılcım görünmüyor. Aksine, rezonatör ekrandan 1,72 m, 6,3 m ve 10,8 m'ye eşit mesafelere yerleştirildiğinde kıvılcımlar en fazladır. G. deneylerinden, rezonatörün içinde gözlemlenen olayların, yani kıvılcımların konumlarının birbirinden ortalama 4,5 m ayrı olduğu sonucuna vardı. G. rezonatör düzleminin farklı bir konumuyla tamamen aynı şeyi elde etti; bu düzlem ekrana dik olduğunda ve vibratör toplarının ortasından ekrana çizilen normal bir çizgiden geçtiğinde ve simetri ekseni rezonatör (yani toplarının ortasından geçen çapı) bu normale paraleldi. Sadece rezonatör düzleminin bu konumuyla maksimum rezonatörün önceki konumunda kıvılcımlar elde edildi, minimum, ve geri. Yani 4,5 m uzunluğa karşılık gelir "duran elektromanyetik dalgalar" havayla dolu bir alanda ekran ile vibratör arasında ortaya çıkan (rezonatörün iki konumunda gözlemlenen zıt olaylar, yani bir konumda maksimum kıvılcımlar ve diğerinde minimum kıvılcımlar), bir konumda rezonatörün elektriksel salınımları içinde uyarılır elektriksel kuvvetler, Lafta eterde meydana gelen elektriksel deformasyonların başka bir pozisyonda meydana gelmesi; manyetik kuvvetler, yani heyecanlanıyorlar manyetik deformasyonlar).

"Duran dalga"nın uzunluğu boyunca (ben) ve zamanla (T), Periyodik (dalga benzeri) bozuklukların oluşumu teorisine dayanarak, vibratördeki tam bir elektrik salınımına karşılık gelen hızı belirlemek kolaydır (v), bu tür rahatsızlıkların havada iletildiği. Bu hız

v = (2l)/T.

G.'nin deneylerinde: ben= 4,5m, T= 0,000000028". Buradan v= Saniyede 320.000 (yaklaşık) km, yani ışığın havada yayılma hızına çok yakın. G. iletkenlerdeki, yani tellerdeki elektriksel titreşimlerin yayılımını inceledi. Bu amaçla, aynı tipte yalıtımlı bir bakır plaka, yatay olarak gerilmiş uzun bir telin geldiği bir vibratör plakasına paralel olarak yerleştirildi (Şekil 3).

Bu telde, elektriksel titreşimlerin yalıtımlı ucundan yansıması nedeniyle, G.'nin tel boyunca bir rezonatör kullanarak bulduğu "düğümlerin" ve "antinotların" dağılımını belirleyen "duran dalgalar" da oluştu. G. bu gözlemlerden, bir teldeki elektriksel titreşimlerin yayılma hızı için saniyede 200.000 km'ye eşit bir değer elde etti. Fakat bu tanım doğru değildir. Maxwell'in teorisine göre bu durumda hızın havadaki hıza eşit olması, yani ışığın havadaki hızına eşit olması gerekir. (saniyede 300.000 km). G.'den sonra diğer gözlemciler tarafından yapılan deneyler Maxwell'in teorisinin konumunu doğruladı.

Bir elektromanyetik dalga kaynağına, bir vibratöre ve bu dalgaları tespit etmek için bir araç olan bir rezonatöre sahip olan G., bu tür dalgaların, ışık dalgaları gibi yansımalara ve kırılmalara maruz kaldığını ve bu dalgalardaki elektriksel bozuklukların yöne dik olduğunu kanıtladı. onların yayılmasının, yani keşfetti kutuplaşma elektrik ışınlarında. Bu amaçla çinkodan yapılmış parabolik silindirik bir aynanın odak çizgisine çok hızlı elektriksel salınımlar üreten bir vibratör (iki kısa silindirden oluşan bir vibratör) yerleştirdi; benzer bir başka aynanın odak çizgisine ise bir rezonatör yerleştirdi. Yukarıda açıklanan, iki düz telden yapılmıştır. G., birinci aynadan elektromanyetik dalgaları düz bir metal ekrana yönlendirerek, başka bir aynanın yardımıyla elektrik dalgalarının yansıma yasalarını belirleyebildi ve bu dalgaları asfalttan yapılmış büyük bir prizmadan geçmeye zorladı. ayrıca kırılmalarını da belirledi. Yansıma ve kırılma yasalarının ışık dalgalarıyla aynı olduğu ortaya çıktı. G. aynı aynaları kullanarak elektrik ışınlarının polarize, Bir vibratörün etkisi altında karşılıklı yerleştirilen iki aynanın eksenleri paralel olduğunda rezonatörde kıvılcımlar gözlendi. Aynalardan biri ışınların yönü etrafında 90° döndürüldüğünde, yani aynaların eksenleri birbirine dik açı yaptığında, rezonatördeki kıvılcım izleri ortadan kayboluyordu.

Bu şekilde G.'nin deneyleri Maxwell'in konumunun doğruluğunu kanıtladı. G. vibratörü, bir ışık kaynağı gibi, çevredeki alana enerji yayar ve bu enerji, elektromanyetik ışınlar aracılığıyla onu emebilen her şeye iletilir ve bu enerjiyi duyularımızın erişebileceği başka bir forma dönüştürür. Elektromanyetik ışınlar kalite olarak ısı veya ışık ışınlarına oldukça benzer. İkincisinden farkı yalnızca karşılık gelen dalgaların uzunluklarında yatmaktadır. Işık dalgalarının uzunluğu milimetrenin on binde biri cinsinden ölçülürken, vibratörler tarafından uyarılan elektromanyetik dalgaların uzunluğu metre cinsinden ifade edilir. G.'nin keşfettiği fenomen daha sonra birçok fizikçinin araştırma konusu oldu. Genel olarak G.'nin vardığı sonuçlar bu çalışmalarla tamamen doğrulanmaktadır. Artık biliyoruz ki, Maxwell'in teorisine göre elektromanyetik dalgaların yayılma hızı, bu dalgaların yayıldığı ortamdaki değişikliklerle birlikte değişmektedir. Bu hız ters orantılıdır √K, Nerede İLE Belirli bir ortamın sözde dielektrik sabiti. Elektromanyetik dalgalar iletkenler boyunca yayıldığında elektriksel titreşimlerin "sönümlendiğini", elektrik ışınları yansıtıldığında "gerilimlerinin" Fresnel tarafından ışık ışınları için verilen yasalara uyduğunu vb. biliyoruz.

G.'nin ele alınan olayla ilgili makaleleri bir araya toplanarak şu başlık altında yayınlanmaktadır: H. Hertz, “Untersuchungen über die Ausbreitung der elektrischen Kraft” (Lpts., 1892).

VE. Borgman.

  • - üretimdeki araştırma kurumları tarafından ortaya konmuştur...

    Tarımsal sözlük-referans kitabı

  • - Toprağa kazılmış dipsiz yetiştirme kaplarında tarlada bitkilerle yapılan deneyler...

    Botanik terimler sözlüğü

  • - onun önerdiği bir radyo dalgası yayıcı. Elektrik mıknatıslarının varlığını kanıtlayan fizikçi G. Hertz. dalgalar Hertz metalle bakır çubuklar kullandı...

    Fiziksel ansiklopedi

  • - varyasyonlardan biri olan en az eğrilik ilkesi...

    Fiziksel ansiklopedi

  • - Gübre veya gübrenin belirli bir türünün, dozunun, yönteminin ve uygulama zamanının etkisinin nicel göstergelerini oluşturmak için tek bir şema ve metodolojiye göre aynı anda çok sayıda noktada gerçekleştirilen deneyler.

    Botanik terimler sözlüğü

  • - metal çubuk şeklindeki en basit anten. uçlarında toplar ve ortada bir elektrik kaynağına bağlanmak için bir boşluk var. titreşimler, örneğin bir Ruhmkorff bobini veya bir yük...
  • - varyasyonlardan biri...

    Doğal bilim. ansiklopedik sözlük

  • - askeri yazar, b. 24 Mart 1870, Org. PC. Albay...
  • - Prof. Nikol...

    Büyük biyografik ansiklopedi

  • - “DENEYLER” – ana. Op. Montaigne...

    Felsefi Ansiklopedi

  • - Çernivtsi bölgesinin Glyboksky bölgesinde bir şehir. Ukrayna SSC, nehirde. Gertsovka, 35 km güneydoğuda. Chernivtsi'den ve demiryolundan 8 km. Novoselitsa istasyonu. Dikiş ve tuhafiye fabrikası...
  • - Hertz dipolü, Heinrich Hertz'in elektromanyetik dalgaların varlığını doğrulayan deneylerde kullandığı en basit anten. Uçlarında metal bilyalar olan bakır bir çubuktu, koptuğu zaman...

    Büyük Sovyet Ansiklopedisi

  • - mekaniğin değişken ilkelerinden biri olan en az eğrilik ilkesi; aktif kuvvetlerin yokluğunda, kinematik olarak mümkün olan tüm yolların, yani bağlantıların izin verdiği yörüngelerin...

    Büyük Sovyet Ansiklopedisi

  • - Atomun iç enerjisinin ayrıklığının deneysel kanıtı olan bir deneyim. 1913'te J. Frank ve G. Hertz tarafından sahnelendi. İncirde. Şekil 1 deneyin diyagramını göstermektedir...

    Büyük Sovyet Ansiklopedisi

  • - Ukrayna'nın Çernivtsi bölgesinde, demiryolunun yakınında bir şehir. Sanat. Novoselitsa. 2,4 bin nüfus. Dikiş ve tuhafiye üretim birliği "Prut". 1408'den beri biliniyor... Göçmen'den Mucit'e kitabından yazar Pupin Mikhail

    IX. Hertz'in Keşfi İtiraf etmeliyim ki, Berlin'e ilk geldiğimde Almanlara karşı eski önyargılarımı da yanımda getirmiştim ve bu da yeni duruma alışmamı bir ölçüde engellemişti. Prag'da Cermencilik orada okurken benim üzerimde silinmez izlenimler bıraktı.

    Bazı tehlikeli deneyimler. Çatallanma deneyleri. Üçüncü ve dördüncü derecelerin coşkusu.

    Batı için Yoga kitabından yazar Kerneyts S

    Bazı tehlikeli deneyimler. Çatallanma deneyleri. Üçüncü ve dördüncü derecelerin coşkusu. Aşağıdaki deneylerin tümü son derece tehlikelidir. Öğrenci bunları zamanından önce ve özellikle de tüm korkuyu ve hatta tüm kaygıyı uzaklaştırmadan önce üretmeye çalışmamalıdır.

    HERSİYA MEKANİĞİ

    Antik Çağdan Günümüze Mekanik kitabından yazar Grigoryan Aşot Tigranoviç

    17. YÜZYILDA HERZ MEKANİĞİ Galileo ve Newton'un çalışmaları 18. ve 19. yüzyıllarda klasik mekaniğin temellerini attı. Euler, d'Alembert, Lagrange, Hamilton, Jacobi, Ostrogradsky bu temellere dayanarak analitik mekaniğin muhteşem bir yapısını inşa ettiler ve onu geliştirdiler.

    Bölüm 4 HERTZ'İN MACERASI VE NISTADT DÜNYASI

    İngiltere kitabından. Savaş yok, barış yok yazar Shirokorad Alexander Borisoviç

    8.6.6. Heinrich Hertz'in kısa hayatı

    Kişilerde Dünya Tarihi kitabından yazar Fortunatov Vladimir Valentinoviç

    8.6.6. Heinrich Hertz'in kısa hayatı Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz (1857–1894) yalnızca otuz altı yıl yaşadı, ancak her okul çocuğu, fiziğe en azından biraz aşina olan herkes bu ismi bilir. Berlin Üniversitesi'nde Heinrich'in öğretmenleri. ünlü bilim adamları Hermann'dı

    Hertz vibratör

    Büyük Teknoloji Ansiklopedisi kitabından yazar Yazarlar ekibi

    Hertz vibratörü Hertz vibratörü, küçük bir boşlukla ayrılmış iki çubuktan oluşan açık bir salınım devresidir. Çubuklar, aralarındaki boşlukta bir kıvılcım oluşturan yüksek bir voltaj kaynağına bağlanır.

    Bölüm 4. 1700 - 1749. Gauxby ve Gray'in deneyleri, elektrikli makineler, Muschenbreck'in “Leyden kavanozu”, Franklin'in deneyleri

    yazar Kuchin Vladimir

    Bölüm 4. 1700 - 1749 Gauxby ve Gray'in Deneyleri, elektrikli makineler, “Leyden kavanozu” Muschenbreck, Franklin'in deneyleri 1701 Halley 18. yüzyılın başında İngiliz Edmund Halley, Atlantik Okyanusu'na üç yolculuk yaptı ve bu yolculuk sırasında Haritadaki yerleri ilk işaretleyen kişi

    Bölüm 8. 1830 - 1839 Faraday'ın deneyleri, Henry'nin deneyleri, Schilling telgrafı, Mors telgrafı, Daniel öğesi

    Popüler Tarih kitabından - elektrikten televizyona yazar Kuchin Vladimir

    Bölüm 8. 1830 - 1839 Faraday'ın deneyleri, Henry'nin deneyleri, Schilling telgrafı, Morse telgrafı, Daniel elementi 1831 Faraday, Henry 1831'de fizikçi Michael Faraday bir dizi başarılı deneyi tamamladı, akım ile manyetizma arasındaki bağlantıyı keşfetti ve ilk düzeni oluşturdu.

    Ritz'in Balistik Teorisi ve Evrenin Resmi kitabından yazar Semikov Sergey Aleksandroviç

    § 4.8 Frank-Hertz deneyi Potansiyel fark 4,9 V'a ulaştığında, ızgara yakınındaki cıva atomlarıyla esnek olmayan bir çarpışmaya giren elektronlar, onlara tüm enerjilerini verecektir... Daha sonra diğer atomlarla da benzer deneyler gerçekleştirildi. Hepsi için karakteristik

Maxwell'in teorisine göre, bir salınım devresinde ortaya çıkan elektromanyetik salınımlar uzayda yayılabilir. Çalışmalarında bu dalgaların ışık hızının 300.000 km/s olduğunu gösterdi. Ancak pek çok bilim adamı Maxwell'in çalışmasını çürütmeye çalıştı; bunlardan biri Heinrich Hertz'di. Maxwell'in çalışmasına şüpheyle yaklaştı ve elektromanyetik alanın yayılımını çürütecek bir deney yapmaya çalıştı.

Uzayda yayılan elektromanyetik alana ne ad verilir? elektromanyetik dalga.

Bir elektromanyetik alanda, manyetik indüksiyon ve elektrik alan kuvveti karşılıklı olarak diktir ve Maxwell'in teorisinden, manyetik indüksiyon ve kuvvet düzleminin, elektromanyetik dalganın yayılma yönüne 90 0 açıda olduğu anlaşılmıştır (Şekil 1). .

Pirinç. 1. Manyetik indüksiyon ve yoğunluğun konum düzlemleri ()

Heinrich Hertz bu sonuçlara meydan okumaya çalıştı. Deneylerinde elektromanyetik dalgaları incelemek için bir cihaz yaratmaya çalıştı. Heinrich Hertz, elektromanyetik dalga yayıcısı elde etmek için Hertz vibratörünü yaptı, şimdi ona verici anten diyoruz (Şekil 2).

Pirinç. 2. Hertz vibratör ()

Heinrich Hertz'in radyatörünü veya verici antenini nasıl aldığına bakalım.

Pirinç. 3. Kapalı Hertz salınım devresi ()

Kapalı bir salınım devresine sahip olan Hertz, kapasitörün plakalarını farklı yönlerde hareket ettirmeye başladı ve sonunda plakalar 180 0 açıyla yerleştirildi ve bunda salınımlar meydana gelirse ortaya çıktı salınım devresini kurdular, sonra bu açık salınım devresini her taraftan sardılar. Bunun sonucunda, değişen bir elektrik alanı, alternatif bir manyetik alan yarattı ve alternatif bir manyetik alan, bir elektrik alanı yarattı ve bu böyle devam etti. Bu sürece elektromanyetik dalga adı verildi (Şekil 4).

Pirinç. 4. Elektromanyetik dalga emisyonu ()

Açık bir salınım devresine bir voltaj kaynağı bağlanırsa, eksi ve artı arasında bir kıvılcım atlayacaktır, bu tam olarak hızlanan bir yüktür. Bu yükün etrafında, ivmeyle hareket ederek, alternatif bir girdap elektrik alanı oluşturan, alternatif bir manyetik alan oluşturan alternatif bir manyetik alan oluşur ve bu böyle devam eder. Böylece Heinrich Hertz'in varsayımına göre elektromanyetik dalgalar yayılacaktır. Hertz deneyinin amacı elektromanyetik dalgaların etkileşimini ve yayılmasını gözlemlemekti.

Elektromanyetik dalgaları alabilmek için Hertz'in bir rezonatör yapması gerekiyordu (Şekil 5).

Pirinç. 5. Hertz rezonatörü ()

Bu, iki topla donatılmış kesik kapalı bir iletken olan bir salınım devresidir ve bu toplar birbirine göre konumlandırılmıştır.

kısa bir mesafede birbirlerinden. Kıvılcım yayıcıya sıçradığında neredeyse aynı anda iki rezonatör topu arasında bir kıvılcım atladı (Şekil 6).

Şekil 6. Elektromanyetik dalgaların emisyonu ve alımı ()

Elektromanyetik bir dalganın yayılması ve buna bağlı olarak bu dalganın alıcı olarak kullanılan rezonatör tarafından alınması meydana geldi.

Bu deneyimden, elektromanyetik dalgaların var olduğu, buna göre enerji aktardıkları ve elektromanyetik dalganın yayıcısından yeterince büyük bir mesafede bulunan kapalı bir devrede bir elektrik akımı oluşturabilecekleri anlaşıldı.

Hertz'in deneylerinde açık salınım devresi ile rezonatör arasındaki mesafe yaklaşık üç metreydi. Bu, elektromanyetik bir dalganın uzayda yayılabileceğini öğrenmek için yeterliydi. Daha sonra Hertz deneylerini gerçekleştirdi ve elektromanyetik dalganın nasıl yayıldığını, bazı malzemelerin yayılmaya müdahale edebildiğini, örneğin elektrik akımını ileten malzemelerin elektromanyetik dalganın geçmesine izin vermediğini buldu. Elektriği iletmeyen malzemeler elektromanyetik dalganın geçmesine izin verdi.

Heinrich Hertz'in deneyleri elektromanyetik dalgaların iletilmesi ve alınması olasılığını gösterdi. Daha sonra birçok bilim adamı bu yönde çalışmaya başladı. En büyük başarı, dünyada uzaktan bilgi aktaran ilk kişi olan Rus bilim adamı Alexander Popov tarafından elde edildi. Şimdi buna radyo diyoruz; Rusçaya çevrildiğinde “radyo” “yaymak” anlamına geliyor. Elektromanyetik dalgalar kullanılarak bilginin kablosuz iletimi 7 Mayıs 1895'te gerçekleştirildi. Popov'un ilk radyogramı alan cihazı St. Petersburg Üniversitesi'ne kuruldu; yalnızca iki kelimeden oluşuyordu: Heinrich Hertz.

Gerçek şu ki, bu zamana kadar telgraf (kablolu iletişim) ve telefon zaten mevcuttu ve Popov'un çalışanının komisyonun önünde tahtaya yazılan ve deşifre edilen noktalar ve çizgiler ilettiği Mors kodu da mevcuttu. . Popov'un radyosu elbette kullandığımız modern alıcılara benzemiyor (Şekil 7).

Pirinç. 7. Popov'un radyo alıcısı ()

Popov, elektromanyetik dalgaların alımı üzerine ilk çalışmalarını elektromanyetik dalga yayıcılarla değil, fırtınayla, yıldırım sinyallerini alarak gerçekleştirdi ve alıcısına yıldırım işareti adını verdi (Şekil 8).

Pirinç. 8. Popov yıldırım dedektörü ()

Popov'un yararları arasında bir alıcı anten yaratma olasılığı yer alıyor; bu antende alternatif bir elektrik akımının indüklenmesi için bir elektromanyetik dalgadan yeterince büyük miktarda enerji alabilecek özel bir uzun anten yaratma ihtiyacını gösteren oydu.

Popov'un alıcısının hangi parçalardan oluştuğunu düşünelim. Alıcının ana kısmı birleştiriciydi (metal talaşlarıyla doldurulmuş bir cam tüp (Şekil 9)).

Demir talaşlarının bu hali yüksek bir elektrik direncine sahiptir, bu durumda birleştiriciden elektrik akımı geçmemiştir, ancak birleştiriciden küçük bir kıvılcım kayar kaymaz (bunun için ayrılan iki kontak vardı), talaş sinterlenmiş ve tutarlının direnci yüzlerce kez azaldı.

Popov alıcısının bir sonraki kısmı elektrikli bir zildir (Şek. 10).

Pirinç. 10. Popov alıcısındaki elektrikli zil ()

Elektromanyetik dalganın alındığını bildiren elektrikli zildi. Popov'un alıcısında, elektrikli zile ek olarak, tüm alıcının çalışmasını sağlayan bir doğru akım kaynağı - bir pil (Şekil 7) vardı. Ve tabii ki Popov'un balonlarla kaldırdığı alıcı anten (Şek. 11).

Pirinç. 11. Alıcı anten ()

Alıcının çalışması şu şekildeydi: Batarya, koherer ve zilin bağlandığı devrede bir elektrik akımı yarattı. Kohererin elektrik direnci yüksek olduğundan elektrik zili çalmıyordu, akım geçmiyordu ve istenilen direncin seçilmesi gerekiyordu. Bir elektromanyetik dalga alıcı antene çarptığında, içinde bir elektrik akımı indüklendi, antenden ve güç kaynağından gelen elektrik akımı oldukça büyüktü - o anda bir kıvılcım sıçradı, tutarlı talaş sinterlendi ve içinden bir elektrik akımı geçti. cihaz. Zil çalmaya başladı (Şek. 12).

Pirinç. 12. Popov alıcısının çalışma prensibi ()

Popov'un alıcısında zile ek olarak, zile ve uyumluya aynı anda vuracak ve böylece uyumluyu sarsacak şekilde tasarlanmış bir vurma mekanizması da vardı. Elektromanyetik dalga geldiğinde zil çaldı, bağdaştırıcı sarsıldı - talaş dağıldı ve o anda direnç yeniden arttı, elektrik akımı bağdaştırıcıdan akmayı bıraktı. Bir sonraki elektromanyetik dalga alımına kadar zil çalmayı bıraktı. Popov'un alıcısı bu şekilde çalıştı.

Popov şuna dikkat çekti: Alıcı uzun mesafelerde oldukça iyi çalışabilir, ancak bunun için çok iyi bir elektromanyetik dalga yayıcısı oluşturmak gerekir - bu o zamanın sorunuydu.

Popov'un cihazıyla ilk iletim 25 metrelik bir mesafede gerçekleşti ve sadece birkaç yıl içinde mesafe 50 kilometreyi aştı. Bugün radyo dalgalarının yardımıyla dünyanın her yerine bilgi aktarabiliyoruz.

Sadece Popov bu alanda çalışmadı, İtalyan bilim adamı Marconi de buluşunu neredeyse tüm dünyada üretime sokmayı başardı. Bu nedenle ilk radyo alıcıları yurt dışından bize geldi. Sonraki derslerde modern radyo iletişiminin ilkelerine bakacağız.

Kaynakça

  1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizik (temel seviye) - Yüksek Lisans: Mnemosyne, 2012.
  2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizik 10. sınıf. - M.: Mnemosyne, 2014.
  3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizik-9. - M.: Eğitim, 1990.

Ev ödevi

  1. Heinrich Hertz, Maxwell'in hangi sonuçlarına itiraz etmeye çalıştı?
  2. Elektromanyetik dalganın tanımını veriniz.
  3. Popov alıcısının çalışma prensibini adlandırın.
  1. İnternet portalı Mirit.ru ().
  2. İnternet portalı Ido.tsu.ru ().
  3. İnternet portalı Reftrend.ru ().

Maxwell'in teorisine göre, bir salınım devresinde ortaya çıkan elektromanyetik salınımlar uzayda yayılabilir. Çalışmalarında bu dalgaların ışık hızının 300.000 km/s olduğunu gösterdi. Ancak pek çok bilim adamı Maxwell'in çalışmasını çürütmeye çalıştı; bunlardan biri Heinrich Hertz'di. Maxwell'in çalışmasına şüpheyle yaklaştı ve elektromanyetik alanın yayılımını çürütecek bir deney yapmaya çalıştı.

Uzayda yayılan elektromanyetik alana ne ad verilir? elektromanyetik dalga.

Bir elektromanyetik alanda, manyetik indüksiyon ve elektrik alan kuvveti karşılıklı olarak diktir ve Maxwell'in teorisinden, manyetik indüksiyon ve kuvvet düzleminin, elektromanyetik dalganın yayılma yönüne 90 0 açıda olduğu anlaşılmıştır (Şekil 1). .

Pirinç. 1. Manyetik indüksiyon ve yoğunluğun konum düzlemleri ()

Heinrich Hertz bu sonuçlara meydan okumaya çalıştı. Deneylerinde elektromanyetik dalgaları incelemek için bir cihaz yaratmaya çalıştı. Heinrich Hertz, elektromanyetik dalga yayıcısı elde etmek için Hertz vibratörünü yaptı, şimdi ona verici anten diyoruz (Şekil 2).

Pirinç. 2. Hertz vibratör ()

Heinrich Hertz'in radyatörünü veya verici antenini nasıl aldığına bakalım.

Pirinç. 3. Kapalı Hertz salınım devresi ()

Kapalı bir salınım devresine sahip olan Hertz, kapasitörün plakalarını farklı yönlerde hareket ettirmeye başladı ve sonunda plakalar 180 0 açıyla yerleştirildi ve bunda salınımlar meydana gelirse ortaya çıktı salınım devresini kurdular, sonra bu açık salınım devresini her taraftan sardılar. Bunun sonucunda, değişen bir elektrik alanı, alternatif bir manyetik alan yarattı ve alternatif bir manyetik alan, bir elektrik alanı yarattı ve bu böyle devam etti. Bu sürece elektromanyetik dalga adı verildi (Şekil 4).

Pirinç. 4. Elektromanyetik dalga emisyonu ()

Açık bir salınım devresine bir voltaj kaynağı bağlanırsa, eksi ve artı arasında bir kıvılcım atlayacaktır, bu tam olarak hızlanan bir yüktür. Bu yükün etrafında, ivmeyle hareket ederek, alternatif bir girdap elektrik alanı oluşturan, alternatif bir manyetik alan oluşturan alternatif bir manyetik alan oluşur ve bu böyle devam eder. Böylece Heinrich Hertz'in varsayımına göre elektromanyetik dalgalar yayılacaktır. Hertz deneyinin amacı elektromanyetik dalgaların etkileşimini ve yayılmasını gözlemlemekti.

Elektromanyetik dalgaları alabilmek için Hertz'in bir rezonatör yapması gerekiyordu (Şekil 5).

Pirinç. 5. Hertz rezonatörü ()

Bu, iki topla donatılmış kesik kapalı bir iletken olan bir salınım devresidir ve bu toplar birbirine göre konumlandırılmıştır.

kısa bir mesafede birbirlerinden. Kıvılcım yayıcıya sıçradığında neredeyse aynı anda iki rezonatör topu arasında bir kıvılcım atladı (Şekil 6).

Şekil 6. Elektromanyetik dalgaların emisyonu ve alımı ()

Elektromanyetik bir dalganın yayılması ve buna bağlı olarak bu dalganın alıcı olarak kullanılan rezonatör tarafından alınması meydana geldi.

Bu deneyimden, elektromanyetik dalgaların var olduğu, buna göre enerji aktardıkları ve elektromanyetik dalganın yayıcısından yeterince büyük bir mesafede bulunan kapalı bir devrede bir elektrik akımı oluşturabilecekleri anlaşıldı.

Hertz'in deneylerinde açık salınım devresi ile rezonatör arasındaki mesafe yaklaşık üç metreydi. Bu, elektromanyetik bir dalganın uzayda yayılabileceğini öğrenmek için yeterliydi. Daha sonra Hertz deneylerini gerçekleştirdi ve elektromanyetik dalganın nasıl yayıldığını, bazı malzemelerin yayılmaya müdahale edebildiğini, örneğin elektrik akımını ileten malzemelerin elektromanyetik dalganın geçmesine izin vermediğini buldu. Elektriği iletmeyen malzemeler elektromanyetik dalganın geçmesine izin verdi.

Heinrich Hertz'in deneyleri elektromanyetik dalgaların iletilmesi ve alınması olasılığını gösterdi. Daha sonra birçok bilim adamı bu yönde çalışmaya başladı. En büyük başarı, dünyada uzaktan bilgi aktaran ilk kişi olan Rus bilim adamı Alexander Popov tarafından elde edildi. Şimdi buna radyo diyoruz; Rusçaya çevrildiğinde “radyo” “yaymak” anlamına geliyor. Elektromanyetik dalgalar kullanılarak bilginin kablosuz iletimi 7 Mayıs 1895'te gerçekleştirildi. Popov'un ilk radyogramı alan cihazı St. Petersburg Üniversitesi'ne kuruldu; yalnızca iki kelimeden oluşuyordu: Heinrich Hertz.

Gerçek şu ki, bu zamana kadar telgraf (kablolu iletişim) ve telefon zaten mevcuttu ve Popov'un çalışanının komisyonun önünde tahtaya yazılan ve deşifre edilen noktalar ve çizgiler ilettiği Mors kodu da mevcuttu. . Popov'un radyosu elbette kullandığımız modern alıcılara benzemiyor (Şekil 7).

Pirinç. 7. Popov'un radyo alıcısı ()

Popov, elektromanyetik dalgaların alımı üzerine ilk çalışmalarını elektromanyetik dalga yayıcılarla değil, fırtınayla, yıldırım sinyallerini alarak gerçekleştirdi ve alıcısına yıldırım işareti adını verdi (Şekil 8).

Pirinç. 8. Popov yıldırım dedektörü ()

Popov'un yararları arasında bir alıcı anten yaratma olasılığı yer alıyor; bu antende alternatif bir elektrik akımının indüklenmesi için bir elektromanyetik dalgadan yeterince büyük miktarda enerji alabilecek özel bir uzun anten yaratma ihtiyacını gösteren oydu.

Popov'un alıcısının hangi parçalardan oluştuğunu düşünelim. Alıcının ana kısmı birleştiriciydi (metal talaşlarıyla doldurulmuş bir cam tüp (Şekil 9)).

Demir talaşlarının bu hali yüksek bir elektrik direncine sahiptir, bu durumda birleştiriciden elektrik akımı geçmemiştir, ancak birleştiriciden küçük bir kıvılcım kayar kaymaz (bunun için ayrılan iki kontak vardı), talaş sinterlenmiş ve tutarlının direnci yüzlerce kez azaldı.

Popov alıcısının bir sonraki kısmı elektrikli bir zildir (Şek. 10).

Pirinç. 10. Popov alıcısındaki elektrikli zil ()

Elektromanyetik dalganın alındığını bildiren elektrikli zildi. Popov'un alıcısında, elektrikli zile ek olarak, tüm alıcının çalışmasını sağlayan bir doğru akım kaynağı - bir pil (Şekil 7) vardı. Ve tabii ki Popov'un balonlarla kaldırdığı alıcı anten (Şek. 11).

Pirinç. 11. Alıcı anten ()

Alıcının çalışması şu şekildeydi: Batarya, koherer ve zilin bağlandığı devrede bir elektrik akımı yarattı. Kohererin elektrik direnci yüksek olduğundan elektrik zili çalmıyordu, akım geçmiyordu ve istenilen direncin seçilmesi gerekiyordu. Bir elektromanyetik dalga alıcı antene çarptığında, içinde bir elektrik akımı indüklendi, antenden ve güç kaynağından gelen elektrik akımı oldukça büyüktü - o anda bir kıvılcım sıçradı, tutarlı talaş sinterlendi ve içinden bir elektrik akımı geçti. cihaz. Zil çalmaya başladı (Şek. 12).

Pirinç. 12. Popov alıcısının çalışma prensibi ()

Popov'un alıcısında zile ek olarak, zile ve uyumluya aynı anda vuracak ve böylece uyumluyu sarsacak şekilde tasarlanmış bir vurma mekanizması da vardı. Elektromanyetik dalga geldiğinde zil çaldı, bağdaştırıcı sarsıldı - talaş dağıldı ve o anda direnç yeniden arttı, elektrik akımı bağdaştırıcıdan akmayı bıraktı. Bir sonraki elektromanyetik dalga alımına kadar zil çalmayı bıraktı. Popov'un alıcısı bu şekilde çalıştı.

Popov şuna dikkat çekti: Alıcı uzun mesafelerde oldukça iyi çalışabilir, ancak bunun için çok iyi bir elektromanyetik dalga yayıcısı oluşturmak gerekir - bu o zamanın sorunuydu.

Popov'un cihazıyla ilk iletim 25 metrelik bir mesafede gerçekleşti ve sadece birkaç yıl içinde mesafe 50 kilometreyi aştı. Bugün radyo dalgalarının yardımıyla dünyanın her yerine bilgi aktarabiliyoruz.

Sadece Popov bu alanda çalışmadı, İtalyan bilim adamı Marconi de buluşunu neredeyse tüm dünyada üretime sokmayı başardı. Bu nedenle ilk radyo alıcıları yurt dışından bize geldi. Sonraki derslerde modern radyo iletişiminin ilkelerine bakacağız.

Kaynakça

  1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizik (temel seviye) - Yüksek Lisans: Mnemosyne, 2012.
  2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizik 10. sınıf. - M.: Mnemosyne, 2014.
  3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizik-9. - M.: Eğitim, 1990.

Ev ödevi

  1. Heinrich Hertz, Maxwell'in hangi sonuçlarına itiraz etmeye çalıştı?
  2. Elektromanyetik dalganın tanımını veriniz.
  3. Popov alıcısının çalışma prensibini adlandırın.
  1. İnternet portalı Mirit.ru ().
  2. İnternet portalı Ido.tsu.ru ().
  3. İnternet portalı Reftrend.ru ().

1888'de Hertz deneysel olarak elektromanyetik dalgaları keşfetti ve özelliklerini inceledi.

Aslında Hertz'in iki deneysel problemi çözmesi gerekiyordu.

1. Elektromanyetik dalga nasıl elde edilir?

2. Elektromanyetik dalga nasıl tespit edilir?

Elektromanyetik dalgaların elde edilebilmesi için uzayın bir bölgesinde değişen bir elektrik veya manyetik alan yaratılması gerekmektedir. Bir salınım devresinde değişen alanlar mevcuttur. Sorun, bu alanların çok küçük, sınırlı bir alanda lokalize olmasıdır: kapasitörün plakaları arasındaki elektrik alanı, bobinin içindeki manyetik alan.

Kapasitör plakalarını birbirinden ayırarak ve bobinin dönüş sayısını azaltarak alanların kapladığı alanı artırabilirsiniz.

Limitte, bir kapasitör ve bir bobinden oluşan devre, açık salınım devresi veya Hertz vibratörü adı verilen bir tel parçasına dönüştürülür. Manyetik çizgiler vibratörü çevreler, elektrik alan çizgileri vibratörün kendisinde başlar ve biter.

Kapasitör plakaları arasındaki mesafe arttıkça elektrik kapasitesi C azalır. Bobinin sarım sayısının azaltılması endüktansının azalmasına neden olur L. Devrenin parametrelerinin Thomson formülüne göre değiştirilmesi, periyodun azalmasına ve devredeki salınım frekansının artmasına neden olur. Devredeki salınım periyodu o kadar azalır ki, elektromanyetik alanın tel boyunca yayılma süresiyle karşılaştırılabilir hale gelir. Bu, açık bir salınım devresindeki akım akış sürecinin neredeyse sabit olmaktan çıktığı anlamına gelir: vibratörün farklı kısımlarındaki akım gücü artık aynı olmayacaktır.

Açık bir salınım devresinde meydana gelen işlemler, bilindiği gibi içinde bir duran dalganın oluşturulduğu sabit bir dizinin salınımlarına eşdeğerdir. Açık bir salınım devresinde yük ve akım için benzer duran dalgalar oluşturulur.

Vibratörün uçlarında akımın her zaman sıfır olduğu açıktır. Akım devre boyunca değişir, genliği ortada (bobinin olduğu yerde) maksimumdur.

Devredeki akım maksimum olduğunda vibratör boyunca yük yoğunluğu sıfırdır. Şekil vibratör boyunca akımın ve yükün dağılımını göstermektedir. Şu anda vibratörün çevresinde elektrik alanı yoktur, manyetik alan maksimumdadır.

Dönemin dörtte birinden sonra akım sıfır olur ve vibratörün etrafındaki manyetik alan da "yok olur". Maksimum yük yoğunluğu vibratörün uçlarına yakın yerlerde gözlenir; yük dağılımı şekilde gösterilmiştir. Vibratörün yakınındaki elektrik alanı şu anda maksimumdadır.

Vibratörün etrafındaki değişen manyetik alan bir girdap elektrik alanı oluşturur ve değişen manyetik alan bir manyetik alan oluşturur. Vibratör bir elektromanyetik dalga kaynağı haline gelir. Dalga, vibratöre dik bir yönde ilerler; dalgadaki elektrik alan kuvveti vektörünün salınımları, vibratöre paralel olarak meydana gelir. Manyetik alan indüksiyon vektörü vibratöre dik bir düzlemde salınır.

Hertz'in deneylerinde kullandığı vibratör, ikiye kesilmiş düz bir iletkendi. Vibratörün yarımları küçük bir hava boşluğuyla ayrıldı. Vibratörün yarımları, şok bobinleri aracılığıyla yüksek voltaj kaynağına bağlandı. Kısma bobinleri, vibratör yarımları için yavaş bir şarj işlemi sağladı. Yük biriktikçe boşluktaki elektrik alanı arttı. Bu alanın büyüklüğü arıza değerine ulaştığında vibratörün yarıları arasında bir kıvılcım sıçradı. Kıvılcım hava boşluğunu kapatırken vibratörde yüksek frekanslı salınımlar meydana geldi ve elektromanyetik dalga yaydı.

Bir vibratörün yaydığı dalga boyu boyutuna bağlıdır. Vibratörde sabit bir akım dalgasının oluşması gerçeğinden yararlanalım. Bu duran dalganın düğümleri vibratörün uçlarında bulunur (burada akım yoktur), duran dalganın antinodu ortadadır - burada akım maksimumdur. Duran bir dalganın düğümleri arasındaki mesafe dalga boyunun yarısına eşittir, bu nedenle,

Nerede L– vibratörün uzunluğu.

Bir elektromanyetik dalgayı tespit etmek için elektrik alanının yüklere etki etmesinden yararlanabilirsiniz. Elektromanyetik dalganın elektriksel bileşeninin etkisi altında, iletkendeki serbest yükler yönlendirilmiş harekete geçmelidir, yani. akım görünmelidir.

Hertz, deneylerinde vericiyle aynı boyutta bir alıcı vibratör kullandı. Bu, alıcı vibratörde rezonans elde etmek için gerekli olan vibratörlerin doğal titreşim frekanslarının eşitliğini sağladı. Bir dalgayı başarılı bir şekilde almak için, alıcı vibratörün elektrik alan kuvveti vektörüne paralel konumlandırılması gerekir, böylece elektrik kuvvetinin etkisi altında iletkendeki elektronlar belirli bir yönde hareket edebilir. Alıcı iletkendeki yüksek frekanslı akım, alıcı vibratörün yarımları arasına bağlanan küçük bir gaz deşarj tüpünün parıltısıyla tespit edildi.

Dalgayı, bir alıcı devreyle, yayılan bir vibratörle aynı düzleme yerleştirerek "yakalayabilirsiniz". Devrenin bu düzenlemesi ile manyetik indüksiyon vektörü devreye dik olacak ve devreye giren manyetik akı maksimum olacaktır. Manyetik akı değiştiğinde, devrede göstergesi yine küçük bir gaz deşarj tüpü tarafından sunulan bir endüksiyon akımı görünecektir.



Hertz sadece bir elektromanyetik dalga keşfetmekle kalmadı, aynı zamanda onun özelliklerini de gözlemledi: yansıma, kırılma, girişim, kırınım.

"Elektromanyetik dalgalar" testi

1. Elektromanyetik dalga nedir?

A. elastik bir ortamda elektriksel titreşimlerin yayılma süreci

B. değişen bir elektrik alanının yayılma süreci

B. uzayda değişen elektrik ve manyetik alanların yayılma süreci

D. boşlukta elektriksel titreşimlerin yayılma süreci

2. Elektromanyetik dalgada salınan şey nedir?

A. elektronlar

B. yüklü parçacıklar

B. elektrik alanı

D. elektrik ve manyetik alanlar

3. Elektromanyetik dalga ne tür dalgalardır?

A. enine

B. boyuna

B. EMF, yayıldığı ortama bağlı olarak hem enine hem de boyuna olabilir

D. Elektromanyetik dalgalar, yayılma yöntemine bağlı olarak hem enine hem de boyuna olabilir

4. Dalgadaki elektrik alan şiddeti ve manyetik alan indüksiyon vektörleri birbirine göre nasıl konumlanmıştır?

5. Dalgadaki hız vektörlerinin, elektrik alan kuvvetinin ve manyetik alan indüksiyonunun göreceli konumu nerede doğru şekilde gösteriliyor?

6. Elektrik alan kuvvet vektörlerinin salınımlarının aşamaları ve dalgadaki manyetik alan indüksiyonu hakkında ne söylenebilir?

A. vektör ve tek fazda salınım

B. vektör ve antifazda salınım

B. vektör salınımları, vektör salınımlarından faz olarak geride kalır

G. vektör salınımları, vektör salınımlarından faz olarak geride kalır

7. Elektrik alan kuvvet vektörlerinin anlık değerleri ile dalgadaki manyetik alan indüksiyonu arasındaki ilişkiyi belirtiniz.

A.

İÇİNDE.

8. Elektromanyetik dalganın boşluktaki hızını hesaplamak için bir ifade verin.

A. B.V.G.

9. Elektromanyetik dalgaların bir ortamdaki yayılma hızının, elektromanyetik dalgaların boşluktaki yayılma hızına oranı...

A. > 1 B.< 1 В. = 1

G. bazı ortamlarda > 1, diğer ortamlarda< 1.

10. Uzun, kısa ve ultra kısa menzilli radyo dalgaları arasında, dalgalar boşlukta en yüksek yayılma hızına sahiptir...

A.uzun menzilli

B. kısa menzilli

V. ultra kısa menzil

D. Tüm aralıklardaki dalgaların yayılma hızları aynıdır

11. Bir elektromanyetik dalga taşır...

A. Madde

B. Enerji

B. Dürtü

D. Enerji ve momentum

12. Elektromanyetik dalganın radyasyonu hangi durumda ortaya çıkar?

A.elektron düzgün ve doğrusal olarak hareket eder

B. akkor lambanın spirali boyunca alternatif akım akar

B. bir el feneri lambasının spirali boyunca doğru akım akar

G. yüklü bir küre yağda yüzüyor

13. Salınım yapan bir yük elektromanyetik dalga yayar. Sabit bir frekansta yük salınımlarının genliği 2 kat artarsa, elektrik alan kuvveti vektörünün salınımlarının genliği nasıl değişecektir?

A. 2 kat artacak

B. 4 kat artacak

G. 2 kat azalacak

D. değişmeyecek

14. Salınımlı bir yük elektromanyetik dalga yayar. Sabit bir genlikte yük salınımlarının frekansı 2 kat artarsa, elektrik alan kuvveti vektörünün salınımlarının genliği nasıl değişecektir?

A. değişmeyecek

B. 2 kat artacak

V. 4 kat artacak

G. 8 kat artacak

15. Salınım yapan bir yük elektromanyetik dalga yayar. Sabit bir genlikte yük salınımlarının frekansı iki katına çıkarsa yayılan dalganın yoğunluğu nasıl değişecektir?

A. değişmeyecek

B. 2 kat artacak

V. 4 kat artacak

G. 8 kat artacak

16. Hertz vibratörün yaydığı elektromanyetik dalganın şiddeti hangi yönde maksimumdur?

A. Dalganın şiddeti her yönde aynıdır

B. vibratörün ekseni boyunca

B. vibratöre dik olan medyan boyunca yönlerde

D. cevap vibratörün geometrik boyutlarına bağlıdır

17. Gemilerin SOS tehlike sinyalini ilettiği dalga boyu 600 m'dir. Bu tür sinyaller hangi frekansta iletilmektedir?

A. 1, 8∙10 11 Hz B. 2∙10 -6 Hz C. 5∙10 5 Hz D. 2∙10 5 Hz

18. Elektromanyetik dalganın düştüğü ayna yüzeyi tamamen siyah bir yüzeyle değiştirilirse, dalganın yüzeyde oluşturduğu basınç...

A. 2 kat artacak

B. 2 kat azalacak

V. 4 kat azalacak

G. değişmeyecek

19. Bir radarı (bir nesneye olan mesafeyi belirlemek için kullanılan bir cihaz) çalıştırırken bu olay kullanılır...

Sayfayı beğendiniz mi? Arkadaşlar için beğenin:

Maxwell'in teorisine göre, bir salınım devresinde ortaya çıkan elektromanyetik salınımlar uzayda yayılabilir. Çalışmalarında bu dalgaların ışık hızının 300.000 km/s olduğunu gösterdi. Ancak pek çok bilim adamı Maxwell'in çalışmasını çürütmeye çalıştı; bunlardan biri Heinrich Hertz'di. Maxwell'in çalışmasına şüpheyle yaklaştı ve elektromanyetik alanın yayılımını çürütecek bir deney yapmaya çalıştı.

Uzayda yayılan elektromanyetik alana ne ad verilir? elektromanyetik dalga.

Bir elektromanyetik alanda, manyetik indüksiyon ve elektrik alan kuvveti karşılıklı olarak diktir ve Maxwell'in teorisinden, manyetik indüksiyon ve kuvvet düzleminin, elektromanyetik dalganın yayılma yönüne 90 0 açıda olduğu anlaşılmıştır (Şekil 1). .

Pirinç. 1. Manyetik indüksiyon ve yoğunluğun konum düzlemleri ()

Heinrich Hertz bu sonuçlara meydan okumaya çalıştı. Deneylerinde elektromanyetik dalgaları incelemek için bir cihaz yaratmaya çalıştı. Heinrich Hertz, elektromanyetik dalga yayıcısı elde etmek için Hertz vibratörünü yaptı, şimdi ona verici anten diyoruz (Şekil 2).

Pirinç. 2. Hertz vibratör ()

Heinrich Hertz'in radyatörünü veya verici antenini nasıl aldığına bakalım.

Pirinç. 3. Kapalı Hertz salınım devresi ()

Kapalı bir salınım devresine sahip olan Hertz, kapasitörün plakalarını farklı yönlerde hareket ettirmeye başladı ve sonunda plakalar 180 0 açıyla yerleştirildi ve bunda salınımlar meydana gelirse ortaya çıktı salınım devresini kurdular, sonra bu açık salınım devresini her taraftan sardılar. Bunun sonucunda, değişen bir elektrik alanı, alternatif bir manyetik alan yarattı ve alternatif bir manyetik alan, bir elektrik alanı yarattı ve bu böyle devam etti. Bu sürece elektromanyetik dalga adı verildi (Şekil 4).

Pirinç. 4. Elektromanyetik dalga emisyonu ()

Açık bir salınım devresine bir voltaj kaynağı bağlanırsa, eksi ve artı arasında bir kıvılcım atlayacaktır, bu tam olarak hızlanan bir yüktür. Bu yükün etrafında, ivmeyle hareket ederek, alternatif bir girdap elektrik alanı oluşturan, alternatif bir manyetik alan oluşturan alternatif bir manyetik alan oluşur ve bu böyle devam eder. Böylece Heinrich Hertz'in varsayımına göre elektromanyetik dalgalar yayılacaktır. Hertz deneyinin amacı elektromanyetik dalgaların etkileşimini ve yayılmasını gözlemlemekti.

Elektromanyetik dalgaları alabilmek için Hertz'in bir rezonatör yapması gerekiyordu (Şekil 5).

Pirinç. 5. Hertz rezonatörü ()

Bu, iki topla donatılmış kesik kapalı bir iletken olan bir salınım devresidir ve bu toplar birbirine göre konumlandırılmıştır.

kısa bir mesafede birbirlerinden. Kıvılcım yayıcıya sıçradığında neredeyse aynı anda iki rezonatör topu arasında bir kıvılcım atladı (Şekil 6).

Şekil 6. Elektromanyetik dalgaların emisyonu ve alımı ()

Elektromanyetik bir dalganın yayılması ve buna bağlı olarak bu dalganın alıcı olarak kullanılan rezonatör tarafından alınması meydana geldi.

Bu deneyimden, elektromanyetik dalgaların var olduğu, buna göre enerji aktardıkları ve elektromanyetik dalganın yayıcısından yeterince büyük bir mesafede bulunan kapalı bir devrede bir elektrik akımı oluşturabilecekleri anlaşıldı.

Hertz'in deneylerinde açık salınım devresi ile rezonatör arasındaki mesafe yaklaşık üç metreydi. Bu, elektromanyetik bir dalganın uzayda yayılabileceğini öğrenmek için yeterliydi. Daha sonra Hertz deneylerini gerçekleştirdi ve elektromanyetik dalganın nasıl yayıldığını, bazı malzemelerin yayılmaya müdahale edebildiğini, örneğin elektrik akımını ileten malzemelerin elektromanyetik dalganın geçmesine izin vermediğini buldu. Elektriği iletmeyen malzemeler elektromanyetik dalganın geçmesine izin verdi.

Heinrich Hertz'in deneyleri elektromanyetik dalgaların iletilmesi ve alınması olasılığını gösterdi. Daha sonra birçok bilim adamı bu yönde çalışmaya başladı. En büyük başarı, dünyada uzaktan bilgi aktaran ilk kişi olan Rus bilim adamı Alexander Popov tarafından elde edildi. Şimdi buna radyo diyoruz; Rusçaya çevrildiğinde “radyo” “yaymak” anlamına geliyor. Elektromanyetik dalgalar kullanılarak bilginin kablosuz iletimi 7 Mayıs 1895'te gerçekleştirildi. Popov'un ilk radyogramı alan cihazı St. Petersburg Üniversitesi'ne kuruldu; yalnızca iki kelimeden oluşuyordu: Heinrich Hertz.

Gerçek şu ki, bu zamana kadar telgraf (kablolu iletişim) ve telefon zaten mevcuttu ve Popov'un çalışanının komisyonun önünde tahtaya yazılan ve deşifre edilen noktalar ve çizgiler ilettiği Mors kodu da mevcuttu. . Popov'un radyosu elbette kullandığımız modern alıcılara benzemiyor (Şekil 7).

Pirinç. 7. Popov'un radyo alıcısı ()

Popov, elektromanyetik dalgaların alımı üzerine ilk çalışmalarını elektromanyetik dalga yayıcılarla değil, fırtınayla, yıldırım sinyallerini alarak gerçekleştirdi ve alıcısına yıldırım işareti adını verdi (Şekil 8).

Pirinç. 8. Popov yıldırım dedektörü ()

Popov'un yararları arasında bir alıcı anten yaratma olasılığı yer alıyor; bu antende alternatif bir elektrik akımının indüklenmesi için bir elektromanyetik dalgadan yeterince büyük miktarda enerji alabilecek özel bir uzun anten yaratma ihtiyacını gösteren oydu.

Popov'un alıcısının hangi parçalardan oluştuğunu düşünelim. Alıcının ana kısmı birleştiriciydi (metal talaşlarıyla doldurulmuş bir cam tüp (Şekil 9)).

Demir talaşlarının bu hali yüksek bir elektrik direncine sahiptir, bu durumda birleştiriciden elektrik akımı geçmemiştir, ancak birleştiriciden küçük bir kıvılcım kayar kaymaz (bunun için ayrılan iki kontak vardı), talaş sinterlenmiş ve tutarlının direnci yüzlerce kez azaldı.

Popov alıcısının bir sonraki kısmı elektrikli bir zildir (Şek. 10).

Pirinç. 10. Popov alıcısındaki elektrikli zil ()

Elektromanyetik dalganın alındığını bildiren elektrikli zildi. Popov'un alıcısında, elektrikli zile ek olarak, tüm alıcının çalışmasını sağlayan bir doğru akım kaynağı - bir pil (Şekil 7) vardı. Ve tabii ki Popov'un balonlarla kaldırdığı alıcı anten (Şek. 11).

Pirinç. 11. Alıcı anten ()

Alıcının çalışması şu şekildeydi: Batarya, koherer ve zilin bağlandığı devrede bir elektrik akımı yarattı. Kohererin elektrik direnci yüksek olduğundan elektrik zili çalmıyordu, akım geçmiyordu ve istenilen direncin seçilmesi gerekiyordu. Bir elektromanyetik dalga alıcı antene çarptığında, içinde bir elektrik akımı indüklendi, antenden ve güç kaynağından gelen elektrik akımı oldukça büyüktü - o anda bir kıvılcım sıçradı, tutarlı talaş sinterlendi ve içinden bir elektrik akımı geçti. cihaz. Zil çalmaya başladı (Şek. 12).

Pirinç. 12. Popov alıcısının çalışma prensibi ()

Popov'un alıcısında zile ek olarak, zile ve uyumluya aynı anda vuracak ve böylece uyumluyu sarsacak şekilde tasarlanmış bir vurma mekanizması da vardı. Elektromanyetik dalga geldiğinde zil çaldı, bağdaştırıcı sarsıldı - talaş dağıldı ve o anda direnç yeniden arttı, elektrik akımı bağdaştırıcıdan akmayı bıraktı. Bir sonraki elektromanyetik dalga alımına kadar zil çalmayı bıraktı. Popov'un alıcısı bu şekilde çalıştı.

Popov şuna dikkat çekti: Alıcı uzun mesafelerde oldukça iyi çalışabilir, ancak bunun için çok iyi bir elektromanyetik dalga yayıcısı oluşturmak gerekir - bu o zamanın sorunuydu.

Popov'un cihazıyla ilk iletim 25 metrelik bir mesafede gerçekleşti ve sadece birkaç yıl içinde mesafe 50 kilometreyi aştı. Bugün radyo dalgalarının yardımıyla dünyanın her yerine bilgi aktarabiliyoruz.

Sadece Popov bu alanda çalışmadı, İtalyan bilim adamı Marconi de buluşunu neredeyse tüm dünyada üretime sokmayı başardı. Bu nedenle ilk radyo alıcıları yurt dışından bize geldi. Sonraki derslerde modern radyo iletişiminin ilkelerine bakacağız.

Kaynakça

  1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizik (temel seviye) - Yüksek Lisans: Mnemosyne, 2012.
  2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizik 10. sınıf. - M.: Mnemosyne, 2014.
  3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizik-9. - M.: Eğitim, 1990.

Ev ödevi

  1. Heinrich Hertz, Maxwell'in hangi sonuçlarına itiraz etmeye çalıştı?
  2. Elektromanyetik dalganın tanımını veriniz.
  3. Popov alıcısının çalışma prensibini adlandırın.
  1. İnternet portalı Mirit.ru ().
  2. İnternet portalı Ido.tsu.ru ().
  3. İnternet portalı Reftrend.ru ().