ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ (демонстрация действия электромагнитных волн на примере детекторного приемника на операционном усилителе)

Электромагнитные волны возникают вследствие связи между изменениями электрического и магнитного полей. Всякое изменение напряжённости электрического поля в какой-нибудь точке пространства вызывает в смежных точках появление переменного магнитного поля, изменение которого в свою очередь порождает меняющееся электрическое поле. Именно поэтому происходит передача колебаний напряжённостей электрического и магнитного полей из одной точки пространства в соседние, т.е. происходит распространение электромагнитной волны.

Возникновение электрического поля в результате изменения магнитного есть не что иное, как явление электромагнитной индукции, открытое на опыте М. Фарадеем в 1831 году. Обратное же явление — возникновение магнитного поля при всяком изменении электрического — было теоретически предсказано Джемсом Клерком Максвеллом.

Согласно теории Максвелла напряжённость магнитного поля, возникающего при изменении электрического поля, тем больше, чем быстрее происходят изменения электрического поля. Вскоре Герц подтвердил теорию Максвелла на опытах.

Для передачи полезных сигналов на расстояние без проводов в передающем устройстве линии радиосвязи осуществляется модуляция. Модуляцией называется процесс воздействия полезного сигнала на амплитуду, частоту или фазу колебаний высокой частоты, получаемых в радиопередатчике. Полученные модулированные колебания высокой частоты излучаются передающей антенной в виде электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве со скоростью света.

В месте приема энергия электромагнитных волн улавливается приемной антенной и подается на вход радиоприемника. В радиоприемнике из принятого модулированного сигнала высокой частоты выделяется полезный модулирующий сигнал. Выделенный полезный сигнал подается на оконечный аппарат и приводит его в действие. В качестве оконечных аппаратов используются: телефон, громкоговоритель, записывающее устройство, электронно-лучевая трубка и индикаторы другого вида.

По мере удаления радиоприемника от радиопередатчика энергия электромагнитных волн, улавливаемая приемной антенной, уменьшается. Поэтому радиоприемник должен обеспечивать прием сравнительно слабых сигналов.

В настоящее время передача полезных сигналов по радио широко применяется для самых разнообразных целей. Основными из них являются: радиосвязь, радиовещание, радионавигация, радиолокация и радиотелемеханика.

Весь участок радиоволн, в котором работает огромное количество радиовещательных станций, условно подразделен на несколько диапазонов: длинноволновый (ДВ), средневолновый (СВ), коротковолновый (КВ), ультракоротковолновый (УКВ).

Наибольшее применение получили УКВ и волны длиной 600 м.

Радиоволны УКВ диапазона называют также метровыми волнами. Вообще же ультракороткими называют все радиоволны короче 10 метров. В этом диапазоне ведутся телевизионные передачи, работают радиостанции связи, оборудованные на автомашинах пожарной охраны, такси, скорой помощи, ГАИ.

Согласно международному соглашению волна длиной 600 м (500 кГц) отведена для передачи сигналов бедствия SOS кораблями в море. На этой волне работают все морские аварийные радиопередатчики, на эту волну настроены приемники всех спасательных станций и маяков.

Детекторный приемник на операционном усилителе

Собран он всего на одном операционном усилителе К553УД2 и уверенно принимает местные радиовещательные станции, работающие в диапазоне 800…2000 м. Прием осуществляется на головные телефоны.
Но если радиовещательная и ретрансляционная станция находится неподалеку — в 30–40 км от вашего дома, то, немного доработав можно использовать и громкоговоритель. Расскажем, как он работает.

Антенна WAI улавливает электромагнитные волны широкого частотного спектра. Колебательный контур, образованный катушкой LI и конденсатором переменной емкости CI , выделяет волну интересующей нас станции. Операционный усилитель DAI выполняет одновременно функции УВЧ, детектора и УНЧ. Выходной сигнал через разделительный конденсатор C4 поступает на телефонный капсюль BFI, который преобразует электрические колебания в звук. Резистор R1 и конденсатор C2 образуют цепь отрицательной обратной связи, а конденсатор C3 — цепь коррекции. Питается радиоприемник от двух батарей CBI и CB2 напряжением по 9В.

Вывод

Познакомившись с литературой, т.е. изучив электромагнитные волны, мы можем сделать вывод, что основное свойство, я бы сказал, основная задача электромагнитных волн — это передача любой информации на довольно-таки большие расстояния со скоростью света. Аппаратом, принимающим такие волны, является приемник (в данном случае детекторный радиоприемник). Это уникальное устройство позволяет из, совершенно незаметных нам в окружающем мире волн, получить слышимую и понимаемую информацию. 

Автор:  Эрдели Юрий, 10ЛН класс
Научный руководитель — Игонина Ирина Николаевна