Experiența Hertz: circuit oscilant deschis
Undele electromagnetice trebuie să fie suficient de intens, astfel încât acestea să poată fi observate în experiment. Este ușor de înțeles că undele electromagnetice vor fi mai intens, schimbarea mai rapid poziția a taxelor, care emit aceste valuri. Într-adevăr, într-un astfel de caz, câmpul electric lângă taxa variază în funcție de viteză mai mare și generează un câmp magnetic mai puternic; Aceasta, la rândul său, se schimbă atât de repede și produce un câmp electric mai mare, și așa mai departe. D. În special, undele electromagnetice, intense generate de oscilații electromagnetice de înaltă frecvență. oscilațiile electromagnetice sunt bine cunoscute la noi în circuitul rezonant. Frecvența de oscilație a încărcăturii și curentul în circuit este de 2 ny / LC „cu același domeniu de frecvență vectorii B E și la un moment prestabilit în spațiu. Astfel, valoarea v, calculată pe baza formulei va fi, de asemenea, frecvența undei electromagnetice. Pentru a mări frecvența de oscilație în circuit, este necesar să se reducă capacitatea condensatorului și inductanța bobinei. Dar experimentele au arătat că nu este limitat la un singur vibrații de înaltă frecvență. Pentru formarea undelor electromagnetice intense este semnificativ este un alt factor: un câmp electromagnetic alternativ, care este o sursă de unde electromagnetice, ar trebui să ocupe o suprafață mare spațiu suficient. Între timp, în circuitul oscilatorie convențional constând dintr-un condensator și o bobină, pere¬mennoe câmp electric este concentrată aproape în întregime într-o mică regiune din interiorul condensatorului, și un câmp magnetic alternativ - în regiunea mică în interiorul bobinei. De aceea, chiar și atunci când vibrații de înaltă frecvență dostatoch¬no un astfel de circuit de oscilație dovedit necorespunzătoare pentru emisia undelor electromagnetice. Cum de a obține creșterea în zona ocupată de câmpul electromagnetic de înaltă frecvență? Hertz a găsit o soluție frumoasă și extraordinar de simplu - un circuit oscilant deschis). Ia-un circuit oscilant obișnuit. Pentru a începe să reducă numărul de rotații ale bobinei - aceasta va scădea inductivitatea. În același timp, reduce suprafața plăcilor condensatorului și sunt împingându-le - acest lucru reduce capacitatea condensatorului și de a crește regiunea spațială ocupată de câmpul electric. Ceea ce am venit, continuă acest proces? Bobina este înfășurat complet, transformându-se într-o bucată de sârmă. Armăturile condensatorului sunt deplasate în afară cât mai mult posibil și sunt la capetele conductorului. Rămâne să fie redusă pentru a limita dimensiunea plăcilor - și veți obține o tijă dreaptă foarte ordinară! Acesta este un circuit oscilant deschis. După cum puteți vedea, ideea unui circuit deschis oscilator Hertz ar „ucide doi iepuri dintr-o piatră“: 1) capacitate și inductanță a tijei este foarte mică, astfel încât nu sunt excitate de oscilații de înaltă frecvență ves¬ma; 2) un câmp electromagnetic alternativ durează destul de o suprafață mare de spațiu în jurul barei. Prin urmare, o astfel de tijă poate fi sursă suficient de intensă a undelor electromagnetice. Dar cum a excita undele electromagnetice tija? Herz tija posere¬dine tăiate, răspândirea jumătățile o distanță mică (crearea unui prome¬zhutok așa-numitele biți) și le conectat la o sursă de înaltă tensiune. Rezultatul radiant antenă dipol când tensiunea dintre bilele depășește tensiunea de străpungere, o descărcare prome¬zhutke scânteie alunecat. Pe parcursul duratei de viață a unui circuit de aprindere este închisă, iar tija voz¬nikali oscilații electromagnetice - vibratorul radiat undelor electromagnetice. Hertz a înregistrat aceste valuri prin intermediul vibratorul primit - conductor cu bile pe capetele diferenței de descărcare de gestiune. Foster vibrator a fost la o oarecare distanță, la o distanță de vibrator nekoto¬rom radiant. Un câmp electric alternativ al undei electromagnetice excitat în primirea vibra¬tore curent alternativ. Dacă această frecvență curent coincide cu frecvența naturală a vibratorului primirea, rezonanță apare în diferența de descărcare scânteie a alunecat! Prezența acestei scânteii care apare la capetele unui conductor izolat complet yavi¬los dovezi clare ale existenței undelor electromagnetice. Proprietățile undelor electromagnetice ale încărcăturii nu trebuie să efectueze o mișcare oscilantă la radiația undelor electromagnetice; Principalul lucru - pentru a avea taxa a fost de accelerare. Orice taxă în mișcare cu accelerație, o sursă de unde electromagnetice. Radiația este atât de intensă, cu atât mai mare accelerarea unitate de încărcare. Astfel, taxa are o accelerație centripetă și, prin urmare, emite unde electromagnetice cu o mișcare circulară uniformă (de exemplu, într-un câmp magnetic). electroni rapide în tuburile de evacuare, de lovire în perete sunt frânate cu o accelerație foarte mare modul; deci înregistrate razele X de energie ridicată în apropierea pereților (așa-numitul bremsstrahlung). Undele electromagnetice sunt transversale dovedit - vectori de oscilație ale câmpului electric și câmpul magnetic care apar în planul perpendicular pe direcția de propagare. Luați în considerare, de exemplu, o radiație cu taxa pendulează chasto¬toy v-a lungul axei Y în jurul originii. În toate laturile acesta rulează undelor electromagnetice - în special, de-a lungul axei X. structura undelor electromagnetice radiate la o distanță mare de taxa la un moment fix. Viteza de undă c este direcționată de-a lungul axei X. vectorii E și B la fiecare punct de pe axa X soversha¬yut oscilații sinusoidale de-a lungul axelor Y și Z, respectiv, în timp ce schimbă în fază. Cel mai scurt rotație a vectorului E la vectorul B se face întotdeauna sensul acelor de ceasornic, dacă te uiți la sfârșitul unui vector. În orice punct fix în distribuția de timp de-a lungul valorilor axelor X ale modulului vek¬torov E și B are forma unde sinusoidale cu două faze sunt perpendiculare una pe cealaltă în planurile XY și XZ respectiv. Wavelength L - este distanța dintre două puncte pe axa bli¬zhayshimi X, în care fluctuațiile valorilor câmpului apar în aceeași fază (în special - cele două cele mai apropiate vârfuri frecvența câmpului cu care valorile în schimbare ale E și B într-un punct dat în spațiu numit frecvența electromagnetice val, coincide cu frecvența oscilațiilor v za¬ryada radiante electromagnetice de lungime de undă l, ei frecvență și propagare a vitezei v sunt asociate cu standardul pentru toate ecuatie de unda: c = Experimentele Lv au arătat că atunci când undele electromagnetice .. Uschi aceleași proprietăți de bază ca și celelalte tipuri de propagare a undelor undelor reflectate undele electromagnetice sunt reflectate de placa de metal - mai unghi de reflexie Hertz .., sa descoperit este apoi egal cu unghiul undelor de incidență de absorbție undele electromagnetice sunt absorbite parțial în timp ce trece prin refracției izolator .... valuri. val electromagnetice schimbare de direcție de propagare la trecerea de aer dielectric (și, în general, la interfața dintre cele două dielectrici diferite). Interferența undelor. Hertz a observat interferența a două valuri: primul vin la pri¬omnomu vibrator direct prin radiind vibrator, al doilea - predva¬ritelnogo după reflexia din foaia de metal. Prin variația poziției primirea și fixarea poziției interferență vibrator mak¬simumov Hertz lungime de undă măsurată L. v frecvența oscilațiilor în vibratorului primind Hertz a fost cunoscut. Conform formulei Hertz calculat viteza de propagare a undelor electromagnetice recepționate cu aproximativ
3 • 108 m / s. Acesta este rezultatul prezis de teoria dezvoltată de Maxwell! valuri de difractie. Undele electromagnetice îndoiți în jurul valorii de obstacole, dimensiuni so¬izmerimy cu lungimea de undă. De exemplu, undele radio a căror lungime de undă este de câteva zeci sau sute de metri, încercui clădirile sau dealuri în calea de propagare.