Излучение и приём электромагнитных волн

Устройств, которые излучают и принимают электромагнитные волны, вокруг нас множество. Это сотовые телефоны, «рации» у таксистов, пожарных и охранников. Каков же принцип действия передатчиков и приёмников электромагнитных волн?


Излучение и приём электромагнитных волн

     

В колебательном контуре заряд конденсатора периодически то увеличивается, то уменьшается. Значит, существующее между его пластинамиэлектрическое поле периодически изменяется: то усиливается, то ослабевает. С такой же частотой меняется сила тока в катушке индуктивности, следовательно, и магнитное поле периодически изменяется: то усиливается, то ослабевает.
Но не следует думать, что конденсатор создаёт только электрическое поле, а катушка индуктивности – только магнитное поле. В 1864 г. английский учёный Дж.Максвелл создал теорию, утверждающую, что электрическое и магнитное поля наблюдаются «по одиночке», только если каждое из них не изменяется с течением времени. Поскольку электрическое и магнитное поля непостоянны, то вокруг колебательного контура существует меняющеесяэлектромагнитное поле.
Излучение и приём электромагнитных волн
Чтобы электромагнитное поле распространялось на большое расстояние, колебательный контур нужно сделать открытым. Вообразим, что пластины конденсатора постепенно отодвигают друг от друга (см. рисунок). При этомпеременное электромагнитное поле, существующее между пластинами, оказывается снаружи колебательного контура и распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Опыты подтверждают теорию Максвелла и показывают, что пластины конденсатора можно убрать. Тогда прямые отрезки проводов превратятся в простейшую антенну – устройство для излучения или приёма электромагнитных волн.
Только что мы рассмотрели так называемый открытый колебательный контур. В нём свободные колебания будут затухать очень быстро, так как энергия будет быстро уноситься волнами в окружающее пространство. Поэтому для создания в антенне незатухающих электрических колебаний используют специальный прибор – генератор тока высокой частоты.
Излучение и приём электромагнитных волн
Взгляните на рисунки. У генератора есть антенна из двух отрезков проволоки, которая создаёт переменное электромагнитное поле. Оно распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Ко второй такой же антенне подключена лампочка. Если антенны расположеныпараллельно вблизи друг друга, лампочка светится (см. левый рисунок).
Объяснение опыта. Электромагнитное поле, созданное передающей антенной, воздействует на электроны внутри принимающей антенны.Они приходят в движение под действием меняющегося поля, смещаясь то к одному, то к другому концу антенны, создавая переменный индукционный ток, который вызывает нагревание и свечение спирали лампочки.
Отодвинем приёмную антенну с лампочкой дальше от передающей антенны. Лампочка будет светить тусклее. Значит, энергия, излучаемая передающей антенной, рассеивается в пространстве. Повернув антенны перпендикулярно друг к другу, мы не увидим света лампочки (см. правый рисунок). Это объясняется тем, что силовые линии электрического и магнитного полей имеют определённое направление. Поэтому воздействие поля на электроны приёмной антенны зависит от её расположения.

 

Страница обновлена: 27.09.2016