ev internet

Hertz deneyimleri. Elektromanyetik dalgalar

İyi çalışmalarınızı bilgi tabanına gönderin basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan genç bilim adamları size çok minnettar olacaktır.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

Özbekistan Cumhuriyeti Yüksek ve Orta Öğretim Bakanlığı

Özbekistan Cumhuriyeti Ulusal Üniversitesi adını aldı Mirzo Uluğbek

Fizik Fakültesi

Rapor

Disipline göre: "Optik"

Konuyla ilgili: "Heinrich Hertz Deneyleri"

Tarafından hazırlandı:

2. sınıf öğrencisi

Göksel Andrey Anatolievich

Süpervizör:

d.p.m.s. Prof.

Valiev Uygun Vakhidovich

Taşkent 2015

Tanıtım

1. Sorunun ifadesi

2. İlginç bir fenomen

3. Hertz vibratör

4. Ruhmkorff bobini

5. Vibratör deneyleri

son söz

Edebiyat

Tanıtım

Heinrich Hertz, 1857'de Hamburg'da (Almanya) bir avukat ailesinde doğdu. Çocukluğundan beri mükemmel bir hafızası ve çizim, diller, teknik yaratıcılık için mükemmel yetenekleri vardı ve kesin bilimlere ilgi gösterdi. 1880'de, 23 yaşında, teorik elektrodinamik alanında parlak bir doktora derecesi ile Berlin Üniversitesi'nden mezun oldu. Hertz'in danışmanı, sonraki üç yıl boyunca Hertz'in asistanı olarak çalıştığı ünlü Avrupalı fizikçi G. Helmholtz'du.

Fizikte birçok problemle uğraşan Helmholtz, kendi teorik elektrodinamik versiyonunu geliştirdi. Teorisi, daha önce sunulan W. Weber ve J.K. Maxwell teorileriyle rekabet etti. Bunlar, o zamanlar elektromanyetizmanın ana üç teorisiydi. Ancak, deneysel doğrulama gerekliydi.

1. Sorunun ifadesi

1879'da Berlin Bilimler Akademisi, Helmholtz'un girişimiyle rekabetçi bir görev ortaya koydu: "Elektrodinamik kuvvetler ile dielektrik polarizasyon arasında bir bağlantı olup olmadığını deneysel olarak belirlemek." Bu sorunun çözümü, yani. deneysel doğrulama ve teorilerden hangisinin doğru olduğuna bir cevap vermesi gerekiyordu. Helmholtz, Hertz'in bu görevi üstlenmesini önerdi. Hertz, kapasitörlerin ve endüktansların deşarjı sırasında meydana gelen elektriksel salınımları kullanarak sorunu çözmeye çalıştı. Ancak kısa süre sonra bir sorunla karşılaştı - o sırada alabileceklerinden çok daha fazla yüksek frekanslı titreşim gerekliydi.

Endüstriyel akımın frekansından (50 Hz) çok daha yüksek olan yüksek frekanslı salınımlar, bir salınım devresi kullanılarak elde edilebilir. Salınımların frekansı u = 1 / v (LC) ne kadar büyük olursa, devrenin endüktansı ve kapasitansı o kadar küçük olur.

Basit bir hesaplama, Hertz'in daha sonra elde etmeyi başardığı (500 MHz) frekansları oluşturmak için 2 nF kapasitör ve 2 nH indüktör gerektiğini gösterir. Ancak, o zamanın endüstriyel ilerlemesi henüz bu kadar küçük kapasitans ve endüktans yaratma olasılığına ulaşmamıştı.

2. İlginç bir fenomen

Bu sorunu çözemediği için, bir cevap bulma umudunu korudu. O zamandan beri, elektrik titreşimleriyle bağlantılı olan her şey onu her zaman ilgilendirmiştir.

Daha sonra, 1886 sonbaharında, ders ekipmanında hata ayıklarken, yani bir mikrometre vidası kullanarak sargıların uçlarındaki metal bilyeler arasında hassas bir şekilde ayarlanabilen kıvılcım aralığına sahip endüksiyon bobinlerini kontrol ederken, Hertz ilginç bir fenomen keşfetti: bir kıvılcımı uyarmak bobinlerden birinde, güçlü bir pil bağlamak gerekli değildir, ana şey, birincil bobinin kıvılcım boşluğunda bir kıvılcımın sıçramasıdır.

Gözlemini doğrulamak için bir dizi deney yaptı.

3. Hertz vibratör

Deneylerinde, elektromanyetik dalgalar elde etmek için Hertz, şimdi Hertz vibratörü olarak adlandırılan basit bir cihaz kullandı.

Bu cihaz açık bir salınım devresidir (sağdaki şekil). Soldaki şekilde gösterilen olağan salınım devresi (kapalı olarak adlandırılabilir) elektromanyetik dalgaların emisyonu için uygun değildir. Gerçek şu ki, alternatif elektrik alanı esas olarak kapasitör plakaları arasındaki çok küçük bir alan bölgesinde yoğunlaşıyor ve manyetik alan bobinin içinde yoğunlaşıyor. Elektromanyetik dalgaların radyasyonunun yeterince yoğun olması için, alternatif elektromanyetik alan bölgesinin büyük olması ve metal plakalarla çevrelenmemiş olması gerekir. Ses dalgalarının radyasyonu ile bir benzerlik vardır. Titreşim kutusu olmayan salınımlı bir tel veya diyapazon, bu durumda hava titreşimleri, doğrudan diyapazonun teline veya dallarına bitişik çok küçük bir alan bölgesinde uyarıldığından, neredeyse hiç ışıma yapmaz.

Kondansatör plakaları birbirinden ayrılırsa, alternatif bir elektrik alanının oluşturulduğu alan artar. Sonuç olarak, kapasite azalır. Plakaların alanını aynı anda azaltmak, kapasitansı daha da azaltacaktır. Kapasitansın azaltılması, bu salınım devresinin doğal frekansını artıracaktır. Frekansı daha da artırmak için bobini dönüşsüz düz bir tel ile değiştirmeniz gerekir. Düz bir telin endüktansı, bir bobinin endüktansından çok daha azdır. Plakaları birbirinden ayırmaya ve aynı zamanda boyutlarını küçültmeye devam ederek açık bir salınım devresine geleceğiz. Bu sadece düz bir tel. Açık devrede yükler uçlarda yoğunlaşmaz, iletken boyunca dağıtılır. İletkenin tüm bölümlerinde belirli bir zamanda akım aynı yöne yönlendirilir, ancak iletkenin farklı bölümlerinde akım gücü aynı değildir. Uçlarda sıfıra eşittir ve ortada bir maksimuma ulaşır.

Böyle bir devrede salınımları uyarmak için, kıvılcım aralığı adı verilen küçük bir hava boşluğu kalacak şekilde teli ortasından kesmek gerekir. Bu boşluk sayesinde her iki iletkeni de yüksek potansiyel farkına kadar şarj etmek mümkündür.

Toplara yeterince büyük zıt yükler verildiğinde, aralarında bir elektrik boşalması meydana geldi ve elektrik devresinde serbest elektrik salınımları ortaya çıktı. Topların her yeniden doldurulmasından sonra, aralarında tekrar bir kıvılcım sıçrar ve işlem birçok kez tekrarlanır. Bu devreden belirli bir mesafeye, uçlarında iki bilyeli bir tel bobini yerleştirdikten sonra - bir rezonatör - Hertz, vibratörün bilyeleri arasında bir kıvılcım sıçradığında, rezonatörün bilyeleri arasında küçük bir kıvılcım ortaya çıktığını keşfetti. Sonuç olarak, bir elektrik devresindeki elektriksel salınımlar sırasında, etrafındaki boşlukta bir girdap alternatif elektromanyetik alan ortaya çıkar. Bu alan ikincil devrede (rezonatör) bir elektrik akımı oluşturur.

Düşük kapasitans ve endüktans nedeniyle salınım frekansı çok yüksektir. Salınımlar, elbette, iki nedenden dolayı sönümlenecektir: birincisi, özellikle kıvılcım aralığında büyük olan vibratörde aktif direncin varlığı nedeniyle; ikincisi, vibratörün elektromanyetik dalgalar yayması ve bu süreçte enerji kaybetmesi nedeniyle. Salınımlar durduktan sonra kaynak, kıvılcım aralığının bozulması gerçekleşene kadar her iki iletkeni de yeniden şarj eder ve her şey baştan tekrar eder. Aşağıdaki şekil, bir galvanik pil ve bir Ruhmkorff bobini ile seri bağlanmış bir Hertz vibratörü göstermektedir.

Bilim adamı tarafından monte edilen ilk vibratörlerden birinde, 2,6 m uzunluğunda ve 5 mm çapında, ortasında bir kıvılcım aralığı bulunan bir bakır telin uçlarına, 0,3 m çapında hareketli kalay bilyeler rezonans olarak monte edildi. Daha sonra Hertz, frekansı artırmak için bu topları çıkardı.

4. Ruhmkorff bobini

Heinrich Hertz'in deneylerinde kullandığı ve adını Alman fizikçi Heinrich Ruhmkorff'tan alan Ruhmkorff bobini, üzerine kalın bir tel birincil sargının sarıldığı, içinde merkezi bir demir çubuk bulunan silindirik bir parçadan oluşur. Birincil sargının üzerine çok ince telden ikincil sargının birkaç bin dönüşü sarılır. Birincil sargı, bir kimyasal element piline ve bir kapasitöre bağlanır. Aynı devreye bir kesici (sesli uyarı) ve bir anahtar verilir. Kesicinin amacı, devreyi hızlı bir şekilde dönüşümlü olarak kapatmak ve açmaktır. Bunun sonucu, birincil devredeki her kapanma ve açılma ile, ikincil sargıda güçlü anlık akımların ortaya çıkmasıdır: kesildiğinde, doğru akım (birincil sargının akımı ile aynı yönde) ve kapanırken, ters . Birincil sargı kapatıldığında, içinden artan bir akım geçer. Ruhmkorff bobini, manyetik alan şeklinde çekirdekte enerji depolar. Manyetik alanın enerjisi:

C - manyetik akı,

L, akım ile bir bobin veya bobinin endüktansıdır.

Manyetik alan belirli bir değere ulaştığında armatür çekilir ve devre açılır. Devre her iki sargıda da açıldığında, sargıların dönüş sayısı ile doğru orantılı olan, birincil sargıda bile büyük ve hatta ikincilde daha fazla, yüksek voltaj olan bir voltaj dalgalanması (geri EMF) meydana gelir. bunların sekonder sargının terminalleri arasındaki hava boşluğunu kırar (havanın bozulma voltajı yaklaşık olarak 3 kV'a 1 mm'ye eşittir). Birincil sargıdaki arka EMF, kimyasal elementlerin pilinin düşük direnci yoluyla kapasitör C'yi şarj eder.

5. Titreşim DeneyleriROM

Heinrich Hertz'i deneyimleyin

Hertz, yüksek voltaj kaynağı kullanan bir vibratörde bir dizi hızlı değişen akım darbesini uyararak elektromanyetik dalgalar aldı. Vibratördeki elektrik yüklerinin salınımları bir elektromanyetik dalga oluşturur. Yalnızca vibratördeki salınımlar, yüklü bir parçacık tarafından değil, uyum içinde hareket eden çok sayıda elektron tarafından gerçekleştirilir.

Elektromanyetik dalga vektörlerinde E? ve B? birbirine dik ve E vektörü? vibratörden geçen düzlemde bulunur ve B vektörü? bu düzleme dik.

Şekil, zaman içinde sabit bir noktada vibratörün etrafındaki elektrik ve indüksiyon manyetik alan çizgilerini göstermektedir: yatay düzlemde manyetik alanın indüksiyon çizgileri ve dikey düzlemde - elektrik alan kuvveti çizgileri. Dalgaların radyasyonu, vibratörün eksenine dik yönde maksimum yoğunlukta meydana gelir. Eksen boyunca radyasyon yoktur.

Hertz bunu hemen keşfetmeyi başaramadı. Deneyleri için odasını kararttı. Ve bir rezonatörle yürüdü, hatta bazen bir büyüteç aracılığıyla, odanın içinde jeneratöre göre bir kıvılcım belirecekti.

Bilim adamı, vibratörüyle deney yaparken, rezonatör duvarların yakınında veya bir demir sobanın yakınındayken, rezonatördeki kıvılcımın titreşim kaynağına artan mesafe ile zayıflamasıyla tamamen doğal görünen modelin ihlal edildiğini fark etti.

Uzun uzun düşündükten sonra Hertz, maddenin dalgaların yansımasında olduğunu ve duvarların yakınındaki rezonatördeki kıvılcımın garip davranışının parazitten başka bir şey olmadığını fark etti. Bunu doğrulamak için duvara topraklanmış bir metal levha sabitledi ve önüne bir vibratör yerleştirdi. Elinde rezonatörle duvara dik bir yönde yavaşça hareket etmeye başladı. Bu durumda, periyodik olarak, düzenli aralıklarla rezonatörün kıvılcım olmayan ölü bölgelere düştüğü ortaya çıktı. Bunlar, vibratörün doğrudan dalgasının, karşı fazın yansıyan dalgasıyla buluştuğu ve söndüğü, girişim süreçlerinin varlığını tamamen doğrulayan bölgelerdi.

Bu, tüm bilim dünyasının gerçek bir sevincine neden oldu. Ayrıca, radyasyon yayılımının doğruluğunu kolayca gösterdi. Vibratörden rezonatöre giden yol metal bir ekran tarafından kapatıldığında, rezonatördeki kıvılcımlar tamamen kayboldu. Aynı zamanda, yalıtkanların (dielektriklerin) elektromanyetik dalgalar için şeffaf olduğu ortaya çıktı. Aynı şekilde, ışık yansıması yasalarıyla tam bir analoji gösterildi - bunun için vibratör ve rezonatör, ayna rolünü oynayan topraklanmış bir metal levhanın bir tarafına ve geliş açılarının eşitliğine yerleştirildi. ve yansıma kontrol edildi.

En açıklayıcı olanı, elektromanyetik radyasyonun kırılma olasılığını gösteren deneydi. Bunun için bir tonu aşan asfalt prizma kullanıldı. Prizma, bir kenarı 1,2 metre ve tepesi 300 metre olan bir ikizkenar üçgen şeklindeydi. "Elektrik ışınını" asfalt prizmaya yönlendiren Hertz, sapmasını 320 ile kaydetti, bu da kabul edilebilir bir kırılma indeksi değerine karşılık gelen 1,69'du.

Deneylerinde Hertz, yalnızca elektromanyetik dalgaların varlığını deneysel olarak kanıtlamakla kalmadı, aynı zamanda herhangi bir dalga için tipik olan tüm fenomenleri de inceledi: metal yüzeylerden yansıma, büyük bir dielektrik prizmada kırılma, hareket eden bir dalganın metalden yansıyan bir dalga ile girişimi. ayna vb. Deneysel olarak, boşlukta ışığın hızına eşit olduğu ortaya çıkan elektromanyetik dalgaların hızını ölçmek de mümkün oldu. Bu sonuçlar, Maxwell'in ışığın bir elektromanyetik dalga olduğunu söyleyen elektromanyetik teorisinin doğruluğunun en güçlü kanıtlarından biridir.

son söz

Hertz'den yedi yıl sonra, elektromanyetik dalgalar kablosuz iletişimde uygulama buldu. Rus radyo mucidi Alexander Stepanovich Popov'un 1896'daki ilk radyogramında iki kelime iletmesi önemlidir: "Heinrich Hertz".

LEdebiyat

1. Kütüphane "Kuantum", No. 1, 1988

2. Landsberg G.S., Optik - M.: FİZMATLİT, 2003, 848s.

3. Kaliteevsky N.I., “Dalga optiği”, Moskova: Vyssh. okul, 1978, 383'ler

4. http://www.physbook.ru/

5.https://ru.wikipedia.org

6. http://ido.tsu.ru

7. http://alexandr4784.narod.ru

Allbest.ru'da barındırılıyor

Benzer Belgeler

G. Hertz'in kısa biyografisi. Bir Alman fizikçi tarafından bir vibratör (yayıcı) ve bir elektromanyetik dalga rezonatörü (alıcı) tarafından yaratılmasının bir sonucu olarak Maxwell'in teorisinin deneysel olarak doğrulanması. Vibratörün tasarımı, elektrik kıvılcımının oluşma mekanizması.

sunum, 01/15/2013 eklendi

Dalga kavramı ve salınımdan farkı. J. Maxwell tarafından elektromanyetik dalgaların keşfinin önemi, G. Hertz'in deneylerini ve P. Lebedev'in deneylerini doğruladı. Elektromanyetik alanın yayılma süreci ve hızı. Elektromanyetik dalgaların özellikleri ve ölçeği.

özet, eklendi 07/10/2011

G. Hertz ve D. Frank'in Biyografileri. Ortak çalışmaları: elektronların düşük yoğunluklu soy gaz atomlarıyla etkileşiminin incelenmesi. Atomlarla çarpışan elektronların enerjilerinin analizi. Vakum ve gaz dolu bir lambanın özellikleri.

özet, eklendi 27/12/2008

Diferansiyel ve integral formlarda Maxwell denklem sistemi. R. Hertz tarafından yapılan araştırma. Elektromanyetik dalgaların yayılma hızı. Fotoelektrik etkinin keşfi. Hafif basıncın hesaplanması. EMF'nin enerjisi, dürtüsü ve kütlesi. Umov-Poynting vektörü.

sunum, eklendi 03/14/2016

Bir burçtaki bir silindir için Hertz probleminin çözümünde parametreler arasındaki bağımlılığın sayısal değerlendirmesi. Uçlarında doğrusal olarak değişen bir yüke sahip dikdörtgen bir plakanın kararlılığı. Düzgün çokgenlerin doğal salınımlarının frekans ve modlarının belirlenmesi.

tez, eklendi 12/12/2013

Winghelm Conrad Roentgen tarafından X-ışınlarının keşfi. Würzburg Fiziko-Tıp Derneği dergisinde "Yeni bir ışın türü hakkında" makalesinin yayınlanması. Hittorf, Crookes, Hertz ve Lenard tarafından yapılan deneyler. Nobel Fizik Ödülü Ödülü.

sunum, 02/10/2011 eklendi

Elektromanyetik dalga kavramı, özü ve özellikleri, keşif ve araştırma tarihi, insan yaşamındaki önemi. Elektromanyetik dalga çeşitleri, ayırt edici özellikleri. Elektromanyetik dalgaların günlük yaşamdaki uygulama alanları, insan vücudu üzerindeki etkileri.

özet, 25.02.2009 eklendi

Yakın bölgedeki temel bir vibratörün manyetik alan gücünün belirlenmesi. Yürüyen dalga denklemleri. Uzak bölgede uzunlukları ve yayılma hızları. Poynting vektörünün yönleri. Elektromanyetik dalgaların radyasyonunun gücü ve direnci.

sunum, eklendi 08/13/2013

Temel yöntemler, radyasyon polarizasyon durumunu belirleme ve açıklama yolları. Doğal jirotropik ortam için sınır koşulları. Olay, yansıyan ve kırılan dalgaların genlikleri arasındaki ilişki formülleri. Elektromanyetik dalganın düşmesiyle ilgili problemleri çözme.

dönem ödevi, eklendi 04/13/2014

Alternatif elektrik ve alternatif manyetik alanlar arasındaki ilişki. Elektromanyetik alanların ve dalgaların özellikleri. Karşılık gelen radyasyon aralıklarının özgüllüğü ve günlük yaşamdaki uygulamaları. Elektromanyetik dalgaların insan vücudu üzerindeki etkisi ve bunlardan korunma.

Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894), daha sonra senatör olan bir avukatın oğlu olarak Hamburg'da doğdu. Hertz iyi çalıştı, tüm konuları sevdi, şiir yazdı ve tornada çalışmayı severdi. Ne yazık ki, Hertz hayatı boyunca kötü sağlık nedeniyle engellendi.

1875'te spor salonundan mezun olduktan sonra Hertz, Dresden'e ve bir yıl sonra Münih Yüksek Teknik Okulu'na girdi, ancak ikinci eğitim yılından sonra bir meslek seçiminde hata yaptığını fark etti. Mesleği mühendislik değil, bilimdir. Akıl hocalarının fizikçiler Helmholtz (1821-1894) ve Kirchhoff (1824-1887) olduğu Berlin Üniversitesi'ne girdi. 1880'de Hertz, üniversiteden planlanandan önce mezun oldu ve doktora derecesi aldı. 1885'ten beri ünlü deneylerinin yapıldığı Karlsruhe Politeknik Enstitüsü'nde deneysel fizik profesörüdür.

1932'de SSCB'de ve 1933'te Uluslararası Elektroteknik Komisyonu toplantısında, daha sonra uluslararası SI birimleri sistemine dahil edilen periyodik işlem "hertz" in frekans birimi kabul edildi. 1 hertz, bir saniyede bir tam salınımdır.
Hertz'in çağdaşı fizikçi J. Thomson'a (1856-1940) göre, Hertz'in çalışması deneysel becerinin, yaratıcılığın şaşırtıcı bir zaferi ve aynı zamanda sonuç çıkarmada bir ihtiyatlılık modelidir.
Bir keresinde, Hertz'in annesi, Hertz'e torna işini öğreten ustaya Heinrich'in profesör olduğunu söylediğinde, çok üzüldü ve şöyle dedi:

Ne yazık. Mükemmel bir tornacı olurdu.

Hertz'in deneyleri

Maxwell, elektromanyetik dalgaların yansıma, kırılma, kırınım vb. özelliklere sahip olduğunu savundu. Ancak herhangi bir teori ancak pratikte onaylandıktan sonra kanıtlanır. Ancak o sırada ne Maxwell'in kendisi ne de bir başkası deneysel olarak elektromanyetik dalgaları elde edemedi. Bu, ancak G. Hertz'in elektromanyetik dalgaları deneysel olarak keşfettiği ve çalışmalarının sonuçlarını yayınladığı 1888'den sonra oldu.

Hertz vibratör. Açık salınım devresi.

Hertz vibratör fikri. Açık salınım devresi.

Maxwell'in teorisinden bilinmektedir ki,

sadece hızlı hareket eden bir yük bir elektromanyetik dalga yayabilir,

bir elektromanyetik dalganın enerjisi, frekansının dördüncü kuvvetiyle orantılıdır.

Hızlandırılmış yüklerin salınım devresinde hareket ettiği açıktır, bu nedenle elektromanyetik dalgaları yaymak için bunları kullanmak en kolay yoldur. Ancak, yük salınımlarının sıklığının mümkün olduğunca yüksek olduğundan emin olmak gerekir. Devredeki salınımların döngüsel frekansı için Thomson formülünden, frekansı artırmak için devrenin kapasitansını ve endüktansını azaltmak gerekir.

Vibratörde meydana gelen olayların özü kısaca şöyledir. Ruhmkorff indüktörü, küreleri zıt işaretlerle yükleyen ikincil sargısının uçlarında onlarca kilovolt mertebesinde çok yüksek bir voltaj oluşturur. Belirli bir anda, vibratörün kıvılcım aralığında bir elektrik kıvılcımı belirir ve hava aralığının direncini o kadar küçük yapar ki, vibratörde kıvılcımın tüm süresi boyunca süren yüksek frekanslı sönümlü salınımlar meydana gelir. Vibratör açık bir salınım devresi olduğu için elektromanyetik dalgalar yayılır.

Alıcı halka, Hertz tarafından "rezonatör" olarak adlandırıldı. Deneyler, rezonatörün geometrisini - vibratöre göre boyut, konum ve mesafeyi - değiştirerek elektromanyetik dalgaların kaynağı ve alıcı arasında "uyum" veya "eşzamanlılık" (rezonans) elde edebileceğinizi göstermiştir. Rezonansın varlığı, vibratörde ortaya çıkan bir kıvılcıma yanıt olarak rezonatörün kıvılcım aralığındaki kıvılcımların görünümünde ifade edildi. Hertz deneylerinde, gönderilen kıvılcım 3-7 mm uzunluğundaydı ve rezonatördeki kıvılcım milimetrenin sadece onda biri kadardı. Böyle bir kıvılcımı sadece karanlıkta ve o zaman bile bir büyüteç kullanarak görmek mümkündü.

Profesör, 1877'de ailesine yazdığı bir mektupta, "Zaman ve karakter olarak fabrika işçisi gibi çalışıyorum, her eli kaldırmayı bin kez tekrarlıyorum" diye yazmıştı. Dalgalarla yapılan deneylerin, onları iç mekanlarda (ışık dalgalarına kıyasla) incelemek için yeterince uzun olduğu aşağıdaki örneklerden görülebilir. Elektromanyetik dalgaları odaklama olasılığı için, 2x1.5 m boyutlarında bir galvanizli demir sacdan bir parabolik ayna kıvrılmıştır. Vibratör aynanın odağına yerleştirildiğinde, paralel bir ışın akışı yaratıldı. Bu ışınların kırılmasını kanıtlamak için, asfalttan, yan yüzü 1,2 m, yüksekliği 1,5 m ve kütlesi 1200 kg olan ikizkenar üçgen şeklinde bir prizma yapılmıştır.

Hertz'in deneylerinin sonuçları

En basit, tabiri caizse doğaçlama araçları kullanarak, yoğun emek gerektiren ve son derece ustaca yapılan çok sayıda deneyden sonra, deneyci amacına ulaştı. Dalga boylarını ölçmek ve yayılma hızlarını hesaplamak mümkündü. kanıtlanmış

yansıma varlığı

refraksiyon,

kırınım,

dalgaların girişimi ve polarizasyonu.

elektromanyetik dalganın hızını ölçtü

13 Aralık 1888'de Berlin Üniversitesi'ndeki raporundan ve 1877 - 78'deki yayınlarından sonra. Hertz en popüler bilim adamlarından biri oldu ve elektromanyetik dalgalar evrensel olarak "Hertz ışınları" olarak anılmaya başladı.

Maxwell'in teorisine göre, bir salınım devresinde ortaya çıkan elektromanyetik salınımlar uzayda yayılabilir. Çalışmasında bu dalgaların 300.000 km/s ışık hızında yayıldığını gösterdi. Ancak, birçok bilim adamı Maxwell'in çalışmalarını çürütmeye çalıştı, bunlardan biri Heinrich Hertz'di. Maxwell'in çalışmasına şüpheyle yaklaşıyordu ve bir elektromanyetik alanın yayılımını çürütmek için bir deney yapmaya çalıştı.

Uzayda yayılan elektromanyetik alana denir. elektromanyetik dalga.

Bir elektromanyetik alanda, manyetik indüksiyon ve elektrik alan kuvveti karşılıklı olarak diktir ve Maxwell'in teorisinden, manyetik indüksiyon ve kuvvetin konum düzleminin elektromanyetik dalga yayılımı yönüne 90 0'lık bir açıda olduğu takip edilmiştir (Şekil 1). .

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

Bu sonuçlara ve Heinrich Hertz'e meydan okumaya çalıştı. Deneylerinde elektromanyetik dalgaları incelemek için bir cihaz yaratmaya çalıştı. Bir elektromanyetik dalga yayıcı elde etmek için Heinrich Hertz, Hertz vibratörünü yaptı, şimdi ona verici anten diyoruz (Şekil 2).

Pirinç. 2. Hertz vibratör ()

Heinrich Hertz'in vericisini veya verici antenini nasıl aldığını düşünün.

Pirinç. 3. Kapalı Hertz salınım devresi ()

Kapalı bir salınım devresine sahip olan (Şekil 3) Hertz, kapasitör plakalarını farklı yönlerde ayırmaya başladı ve sonunda plakalar 180 0'lık bir açıyla yerleştirildi ve bu salınımda titreşimler meydana gelirse ortaya çıktı. devre, sonra bu açık salınım devresini her taraftan sardılar. Bunun bir sonucu olarak, değişen bir elektrik alanı alternatif bir manyetik alan yarattı ve alternatif bir manyetik alan bir elektrik alanı yarattı ve bu böyle devam etti. Bu süreç elektromanyetik dalga olarak bilinir hale geldi (Şekil 4).

Pirinç. 4. Elektromanyetik dalga emisyonu ()

Açık bir salınım devresine bir voltaj kaynağı bağlanırsa, tam olarak hızlı hareket eden şarj olan eksi ve artı arasında bir kıvılcım atlayacaktır. Bu hızlanan yükün etrafında, alternatif bir girdap elektrik alanı oluşturan alternatif bir manyetik alan oluşur ve bu da alternatif bir manyetik alan oluşturur vb. Böylece Heinrich Hertz'in varsayımına göre elektromanyetik dalgalar yayılacaktır. Hertz'in deneyinin amacı, elektromanyetik dalgaların etkileşimini ve yayılmasını gözlemlemekti.

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

Pirinç. 5. Hertz rezonatör ()

Bu, iki bilye ile donatılmış kesik kapalı bir iletken olan bir salınım devresidir ve bu bilyeler göreceli olarak yerleştirilmiştir.

birbirinden kısa mesafede. Kıvılcım emitöre sıçradığında hemen hemen aynı anda iki rezonatör bilyesi arasında bir kıvılcım sıçradı (Şekil 6).

Şekil 6. Bir elektromanyetik dalganın emisyonu ve alımı ()

Bir elektromanyetik dalganın yayılması ve buna bağlı olarak, bu dalganın alıcı olarak kullanılan bir rezonatör tarafından alınması vardı.

Bu deneyimden, sırasıyla yayılan, enerji taşıyan, elektromanyetik dalga yayıcıdan yeterince büyük bir mesafede bulunan kapalı bir devrede bir elektrik akımı oluşturabilecek elektromanyetik dalgalar olduğu ortaya çıktı.

Hertz'in deneylerinde, açık salınım devresi ile rezonatör arasındaki mesafe yaklaşık üç metreydi. Bu, bir elektromanyetik dalganın uzayda yayılabileceğini bulmak için yeterliydi. Daha sonra Hertz deneylerini yaptı ve bir elektromanyetik dalganın nasıl yayıldığını, bazı malzemelerin yayılmayı engelleyebileceğini, örneğin elektriği ileten malzemelerin elektromanyetik dalganın geçmesini engellediğini keşfetti. 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, Rus bilim adamı Alexander Popov tarafından elde edildi, dünyada bilgi iletimini uzaktan gerçekleştiren ilk kişi oydu. Bu, şimdi radyo dediğimiz, Rusça'ya çevrilmiş, “radyo”, “yaymak” anlamına geliyor, elektromanyetik dalgaların yardımıyla, 7 Mayıs 1895'te kablosuz bilgi iletimi gerçekleştirildi. Petersburg Üniversitesi'nde, ilk radyogramı alan Popov'un cihazı sağlandı, sadece iki kelimeden oluşuyordu: Heinrich Hertz.

Gerçek şu ki, bu zamana kadar telgraf (kablo bağlantısı) ve telefon zaten mevcuttu, ayrıca Popov'un çalışanının komisyonun önünde tahtaya kaydedilen ve deşifre edilen noktalar ve tireler ilettiği Mors kodu da vardı. . Popov'un radyosu elbette kullandığımız modern alıcılar gibi değil (Şek. 7).

Pirinç. 7. Popov'un radyo alıcısı ()

Popov, elektromanyetik dalgaların yayıcıları ile değil, bir fırtına ile, yıldırım sinyalleri alan elektromanyetik dalgaların alınması üzerine ilk çalışmaları yaptı ve alıcısına bir yıldırım dedektörü adını verdi (Şekil 8).

Pirinç. 8. Popov'un yıldırım vurucusu ()

Popov'un esası, bir alıcı anten yaratma olasılığını içerir, elektromanyetik dalgadan yeterince büyük miktarda enerji alabilen özel bir uzun anten yaratma ihtiyacını gösteren oydu, böylece bu antende bir elektrik alternatif akımı indüklendi. .

Popov'un alıcısının hangi parçalardan oluştuğunu düşünün. Alıcının ana kısmı yapışkandı (metal dolgularla dolu bir cam tüp (Şekil 9).

Böyle bir demir talaşı durumu yüksek bir elektrik direncine sahiptir, bu durumda koherer elektrik akımını geçmedi, ancak kohererden küçük bir kıvılcım geçtiğinde (bunun için ayrılmış iki kontak vardı), talaşlar sinterlendi. ve bağdaştırıcının direnci yüzlerce kez azaldı.

Popov'un alıcısının bir sonraki parçası bir elektrikli zildir (Şekil 10).

Pirinç. 10. Popov'un alıcısındaki elektrikli zil ()

Elektromanyetik bir dalganın alındığını bildiren elektrikli bir zildi. Elektrikli zile ek olarak, Popov'un alıcısında doğru akım kaynağı vardı - tüm alıcının çalışmasını sağlayan bir pil (Şekil 7). Ve elbette, Popov'un balonlarda yükselttiği alıcı anten (Şekil 11).

Pirinç. 11. Alıcı anten ()

Alıcının çalışması şu şekildeydi: pil, bağdaştırıcı ve zilin dahil olduğu devrede bir elektrik akımı yarattı. Elektrik zili çalamadı, çünkü bağdaştırıcı büyük bir elektrik direncine sahipti, akım geçmedi ve istenen direnci seçmek gerekiyordu. Bir elektromanyetik dalga alıcı antene çarptığında, içinde bir elektrik akımı indüklendi, antenden gelen elektrik akımı ve güç kaynağı birlikte oldukça büyüktü - o anda bir kıvılcım sıçradı, tutarlı talaş sinterlendi ve bir elektrik akımı geçti cihaz. Zil çalmaya başladı (Şek. 12).

Pirinç. 12. Popov alıcısının çalışma prensibi ()

Popov'un alıcısında, zile ek olarak, zile ve ahenkle aynı anda vuracak ve bu sayede ahengeyi sallayacak şekilde tasarlanmış bir vurmalı çalgı mekanizması vardı. Elektromanyetik dalga geldiğinde zil çaldı, bağdaştırıcı sarsıldı - talaş ufalandı ve o anda direnç tekrar arttı, elektrik akımı bağdaştırıcıdan akmayı bıraktı. Bir sonraki elektromanyetik dalga alımına kadar zil çalmayı kesti. Popov'un alıcısı bu şekilde çalıştı.

Popov aşağıdakilere dikkat çekti: alıcı uzun mesafelerde oldukça iyi çalışabilir, ancak bunun için çok iyi bir elektromanyetik dalga yayıcı oluşturmak gerekir - o zamanın sorunu buydu.

Popov cihazının ilk iletimi 25 metre mesafede gerçekleşti ve sadece birkaç yıl içinde mesafe 50 kilometreden fazla oldu. Bugün, radyo dalgalarının yardımıyla dünyanın her yerine bilgi iletebiliyoruz.

Bu alanda sadece Popov çalışmakla kalmadı, İtalyan bilim adamı Marconi de buluşunu neredeyse tüm dünyada üretime sokmayı başardı. Bu nedenle ilk radyo alıcıları bize yurt dışından geldi. Bir sonraki derste modern radyo iletişiminin ilkelerini ele alacağız.

bibliyografya

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizik (temel seviye) - M.: Mnemozina, 2012.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fizik 10. sınıf. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizik-9. - M.: Aydınlanma, 1990.

Ödev

Heinrich Hertz Maxwell'in hangi sonuçlarına meydan okumaya çalıştı?
Bir elektromanyetik dalga tanımlayın.
Popov alıcısının çalışma prensibini adlandırın.

İnternet portalı Mirit.ru ().
İnternet portalı Ido.tsu.ru ().
İnternet portalı Reftrend.ru ().

Elektromanyetik dalgalarla ilgili konuları incelemeye devam edelim,
ve dersimizin konusu Heinrich Hertz'in deneylerine ve yaratılışın yaratılışına ayrılacaktır.
Rus bilim adamları A. Popov'a radyo
Maxwell'in teorisine göre bir salınım devresinde ortaya çıkan elektromanyetik salınımlar
uzayda yayılabilir. Çalışmalarında bu dalgaların
300.000 km/s ışık hızında yayılır. Ancak, birçok bilim adamı denedi
Maxwell'in çalışmalarını çürütmek, bunlardan biri Heinrich Hertz'di. hakkında şüpheciydi
Maxwell'in çalışması ve yayılımı çürütmek için bir deney yapmaya çalıştı.
elektromanyetik alan.
Uzayda yayılan elektromanyetik alana elektromanyetik alan denir.
dalga.
Bir elektromanyetik alanda, manyetik indüksiyon ve elektrik alan gücü
karşılıklı olarak diktir ve Maxwell'in teorisinden, düzlemin
manyetik indüksiyon ve yoğunluğun konumu, yöne 900'lük bir açıda
elektromanyetik dalga yayılımı (Şekil 1).
Pirinç. 1. Manyetik indüksiyon ve yoğunluğun konum düzlemleri (Kaynak)
Bu sonuçlara ve Heinrich Hertz'e meydan okumaya çalıştı. Deneylerinde bir cihaz yaratmaya çalıştı.
elektromanyetik dalgayı incelemek. Bir elektromanyetik yayıcı elde etmek için
dalgalar, Heinrich Hertz sözde Hertz vibratörünü yaptı, şimdi biz buna diyoruz
verici anten (Şekil 2).

Pirinç. 2. Hertz vibratör (Kaynak)
Heinrich Hertz'in vericisini veya verici antenini nasıl aldığını düşünün.
Pirinç. 3.Kapalı salınımlı Hertz devresi (Kaynak)
Kapalı bir salınım devresi (Şekil 3) bulunan Hertz, plakaları yaymaya başladı.
kapasitör farklı yönlerde ve sonunda plakalar 1800'lük bir açıyla yerleştirilmiştir.
Bu salınım devresinde salınımlar meydana gelirse, o zaman ortaya çıktı.
bu açık salınım devresini her taraftan sardı. Sonuç olarak
değişen elektrik alanı alternatif bir manyetik alan ve alternatif bir manyetik alan yarattı.
elektrik vb yarattı. Bu sürece elektromanyetik dalga denir.
(Şek. 4).

Pirinç. 4. Elektromanyetik dalganın radyasyonu (Kaynak)
Açık bir salınım devresine bir voltaj kaynağı bağlıysa, eksi arasında
ve artı olarak bir kıvılcım sıçrayacaktır, ki bu tam olarak hızla hareket eden yüktür. Etrafında
ivme ile hareket eden bu yükün alternatif bir manyetik alanı oluşur, bu da
alternatif bir girdap elektrik alanı yaratır ve bu da alternatif bir
manyetik vb. Böylece, Heinrich Hertz'in varsayımına göre,
elektromanyetik dalgaların radyasyonu. Hertz deneyinin amacı gözlem yapmaktı.
elektromanyetik dalgaların etkileşimi ve yayılımı.
Elektromanyetik dalgaları almak için Hertz'in bir rezonatör yapması gerekiyordu (Şekil 5).
Pirinç. 5. Hertz rezonatörü (Kaynak)
Bu, kesik kapalı bir iletken olan bir salınım devresidir.
iki top ile donatılmış ve bu toplar nispeten yerleştirildi

birbirinden kısa mesafede. İki rezonatör topu arasında bir kıvılcım sıçradı
neredeyse aynı anda kıvılcım emitöre sıçradığında (Şekil 6).
Şekil 6. Bir elektromanyetik dalganın emisyonu ve alımı (Kaynak)
Elektromanyetik bir dalganın yayılması ve buna bağlı olarak bu dalganın alınması vardı.
alıcı olarak kullanılan rezonatör.
Bu deneyimden, elektromanyetik dalgaların olduğu, yayıldığı,
sırasıyla, enerji aktarımı, kapalı bir devrede elektrik akımı oluşturabilir,
elektromanyetik dalganın yayıcısından yeterince büyük bir mesafede bulunur.
Hertz'in deneylerinde, açık salınım devresi ile rezonatör arasındaki mesafe,
yaklaşık üç metre. Bu, bir elektromanyetik dalganın yapabileceğini bulmak için yeterliydi.
uzayda yayıldı. Daha sonra Hertz deneylerini yaptı ve
Elektromanyetik dalga nasıl yayılır, bazı malzemeler neleri etkileyebilir?
yayıldı, örneğin elektriği ileten malzemeler vermedi
Elektromanyetik bir dalga geçmek için. Elektriği iletmeyen maddeler
geçecek elektromanyetik dalga.
A. Popov tarafından radyonun icadı
Heinrich Hertz'in deneyleri, elektromanyetik dalgaların iletilmesi ve alınması olasılığını gösterdi. İÇİNDE
Daha sonra birçok bilim adamı bu yönde çalışmaya başladı. En büyük başarı oldu
Rus bilim adamı Alexander Popov, transferi gerçekleştiren dünyada ilk olan oydu.
uzaktan bilgi. Artık radyo dediğimiz şey bu, Rusça'ya çevrildi
"radyo", elektromanyetik dalgalar kablosuz iletim kullanarak "yaymak" anlamına gelir
bilgiler 7 Mayıs 1895 tarihinde gerçekleştirilmiştir. Petersburg Üniversitesi'nde
İlk radyogramı alan Popov'un cihazı kuruldu, sadece
iki kelime: Heinrich Hertz.
Gerçek şu ki, bu zamana kadar telgraf (kablo bağlantısı) ve telefon zaten mevcuttu,
Popov'un çalışanının noktalar ve tireler ilettiği Mors kodu da vardı,
komisyon önünde tahtaya yazılır ve deşifre edilir. Radyo Popov, elbette,
kullandığımız modern alıcıların aksine (Şekil 7).

Pirinç. 7. Popov'un radyo alıcısı (Kaynak)
Popov, elektromanyetik dalgaların yayıcılarla alınması üzerine ilk çalışmaları yapmadı.
elektromanyetik dalgalar ve bir fırtına ile yıldırım sinyalleri alıyor ve alıcısını aradı
yıldırım dedektörü (Şekil 8).
Pirinç. 8. Popov'un yıldırım vurucusu (Kaynak)
Popov'un esası, bir alıcı anten yaratma olasılığını içerir, bunu gösteren oydu.
yeterince alabilecek özel bir uzun anten oluşturma ihtiyacı
bu antenin indüklenmesi için bir elektromanyetik dalgadan büyük miktarda enerji
elektriksel alternatif akım.
Popov'un alıcısının hangi parçalardan oluştuğunu düşünün. Alıcının ana kısmı
tutarlı (metal dolgularla dolu cam tüp (Şekil 9)).

Pirinç. 9. Tutarlı (Kaynak)
Bu demir talaşı durumu, yüksek bir elektrik direncine sahiptir.
durumda, elektrik akımının tutarlılığı geçmedi, ancak küçük bir kıvılcım kaymaya değerdi
bağdaştırıcı aracılığıyla (bunun için ayrılmış iki temas vardı) ve talaş
sinterlenmiş ve kohererin direnci yüzlerce kez azalmıştır.
Popov'un alıcısının bir sonraki parçası bir elektrikli zildir (Şekil 10).
Pirinç. 10. Popov'un alıcısındaki elektrikli zil (Kaynak)
Elektromanyetik bir dalganın alındığını bildiren elektrikli bir zildi. hariç
Popov'un alıcısındaki elektrikli zil bir doğru akım kaynağıydı - bir pil (Şekil 7),
bu da tüm alıcının çalışmasını sağladı. Ve elbette, Popov'un aldığı alıcı anten
balonlarda kaldırdı (Şek. 11).

Pirinç. 11. Alıcı Anten (Kaynak)
Alıcının çalışması şu şekildeydi: pil devrede bir elektrik akımı yarattı,
hangi ahenk ve zil açıldı. Tutarlı olduğu için elektrikli zil çalamadı
yüksek bir elektrik direncine sahipti, akım geçmedi ve gerekliydi
doğru direnci seçin. Elektromanyetik radyasyon alıcı antene çarptığında
dalga, içinde bir elektrik akımı indüklendi, bir antenden bir elektrik akımı ve bir kaynak
güç kaynağı birlikte yeterince büyüktü - o anda bir kıvılcım sıçradı, daha tutarlı talaş
sinterlenmiş ve cihazdan bir elektrik akımı geçmiştir. Zil çalmaya başladı (Şek. 12).
Pirinç. 12. Popov alıcısının çalışma prensibi (Kaynak)
Popov'un alıcısında, zile ek olarak, şu şekilde tasarlanmış bir vurmalı mekanizma vardı.
çana ve bağdaştırıcıya aynı anda vurun, böylece bağdaştırıcıyı sallayın. Ne zaman

bir elektromanyetik dalga geldi, zil çaldı, bağdaştırıcı sarsıldı - talaş ufalandı,
ve o anda direnç tekrar arttı, elektrik akımı akmayı bıraktı
tutarlı. Bir sonraki elektromanyetik dalga alımına kadar zil çalmayı kesti. Böyle
Popov'un alıcısı bu şekilde çalıştı.
Popov aşağıdakilere dikkat çekti: alıcı, geniş çapta bile oldukça iyi çalışabilir
mesafeler, ancak bunun için çok iyi bir elektromanyetik dalga yayıcı oluşturmak gerekir
- o zaman sorun buydu.
Popov'un cihazı tarafından ilk iletim 25 metre mesafede ve kelimenin tam anlamıyla içinde gerçekleşti.
Birkaç yıldır, mesafe zaten 50 kilometreden fazla oldu. Bugün radyo dalgalarının yardımıyla
dünyanın her yerine bilgi aktarabiliriz.
Çözüm
Bu alanda sadece Popov çalışmakla kalmadı, İtalyan bilim adamı Marconi de
buluş neredeyse tüm dünyada üretime Bu nedenle ilk radyolar
yurt dışından bize geldi. Modern radyo iletişiminin ilkelerini aşağıda ele alacağız.
sınıflar.

bibliyografya
Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizik (temel seviye) - M.: Mnemosyne,
2012.
1.

Ödev
Heinrich Hertz Maxwell'in hangi sonuçlarına meydan okumaya çalıştı?
Bir elektromanyetik dalga tanımlayın.
Popov alıcısının çalışma prensibini adlandırın.
1.
2.
3.