можно ли осуществить передачу информации с помощью электромагнитных волн
Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемЯна Богданович
Похожие презентации
Презентация на тему: » Передача информации с помощью электромагнитных волн. Презентация На тему:» — Транскрипт:
2 Передача информации с помощью электромагнитных волн. Презентация На тему:
3 Передавать информацию с помощью электромагнитных волн можно, например, с помощью микрофона и телефона. При этом связь может быть односторонней или двусторонней, проводной и радиосвязью. Радиосвязь ведется на высоких частотах. Низкие, или звуковые, частоты (20 Гц 20 к Гц), при радиосвязи использовать нельзя. Радиосвязь передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов. Если бы радиостанции работали в одном и том же диапазоне звуковых частот, то радиослушатель оказался бы в положении учителя, находящегося в классе, в котором все ученики одновременно говорят. Если при телефонной связи каждый из двух говорящих не имеет свой независимый канал связи, то прослушивается одновременно несколько разговоров.
4 Для разделения каналов радиосвязи используются разные частоты электромагнитных волн. Каждая радиостанция работает на своих, специально выделенных частотах. Входная часть приемника обладает избирательными свойствами, благодаря которым он может слышать каждую станцию в отдельности. С этой целью высокочастотные колебания электромагнитных волн преобразуются в строгом соответствии со звуковыми сигналами. Подобный процесс называется модуляцией высокочастотного сигнала низкочастотным. Таким образом, высокочастотный модулированный сигнал необходим для выбора необходимой радиостанции.
5 Вторая причина, по которой радиосвязь ведется на высоких частотах, связана с особенностями излучения и приема радиосигналов различных частот. При звуковых частотах электромагнитных волн размеры передающей антенны возрастают настолько, что ее практически невозможно изготовить. Для осуществления радиосвязи необходимо обеспечить излучение электромагнитных волн с антенны радиопередатчика. Радиопередатчик преобразует звуковые волны в электромагнитные с помощью открытого колебательного контура.
6 Самый простой приемник детекторный состоит из следующих основных элементов и цепей: антенны, колебательного контура, полупроводникового диода (детектора), фильтра низких частот и телефона. Модулированный сигнал принимает входная цепь радиоприемника, затем он детектируется полупроводниковым диодом (детектором). После этого убирают ненужный высокочастотный сигнал, оставив только звуковой. Эти функции выполняет фильтр низких частот, имеющий высокое сопротивление для высокочастотных сигналов и малое для низкочастотных.
7 Антенна принимает электромагнитные волны, под действием которых в ней возникают высокочастотные колебания тока и напряжения. Для выделения сигнала нужной радиостанции служит колебательный контур фильтр LC- фильтр. Если частота принимаемого сигнала совпадет с частотой самого контура, то сигнал выделяется. Далее колебания высокой частоты поступают на детектор (диод, пропускающий переменный ток высокой частоты только в одном направлении). После прохождения детектора сила тока в цепи меняется во времени со звуковой частотой, использованной при модуляции колебаний в передатчике. Для преобразования электрических колебаний в звуковые, переменное напряжение звуковой частоты подается на телефон.
Урок физики в 11-м классе на тему «Передача информации с помощью электромагнитных волн»
Разделы: Физика
Тип урока: урок изучения нового материала.
Учебник: Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик «Физика 11»
План изложения нового материала:
1. Из истории изобретения радио.
2. Принцип радиосвязи.
3. Как создают электромагнитные волны высокой частоты?
4. Распространение радиоволн.
5. Перспективы электронных средств связи.
1. Оргмомент (1 мин.)
2. Повторение темы «Электромагнитные волны» (10 мин.)
Проведение самостоятельной работы:
1. Что такое электромагнитные волны:
А. Распространяющееся в пространстве переменное магнитное поле.
Б. Распространяющееся в пространстве переменное электрическое поле.
В. Распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле.
2. Каковы основные положения теории электромагнитного поля Максвелла?
А.При всяком изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле, распространяющее со скоростью света.
Б. При всяком изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле, распространяющее в окружающем пространстве со скоростью света.
В. При всяком изменении электромагнитного поля возникает вихревое электрическое поле у которого вектор напряженности:. При изменении электрического поля возникает магнитное поле, у которого вектор индукции:
. При изменении электрического поля возникает магнитное поле, у которого вектор индукции: 
распространяется в окружающем пространстве со скоростью света.3. Как в воздухе изменится длина электромагнитных волн, излучаемых колебательным контуром, если ёмкость колебательного контура увеличить в 4 раза:
А. Уменьшится в 4 раза.
Б. Увеличится в 2 раза.
В. Увеличится в 4 раза.
4. Определить частоту колебаний электромагнитных волн в вакууме, если длина их равна 2 см.
5. Как должна двигаться заряженная частица, чтобы возникло электромагнитное излучение?
А. С постоянной скоростью.
Б. Находится в покое.
В. Двигаться с ускорением.
Вопросы:
– Что является источником электромагнитных волн?
– Что является излучателем электромагнитных волн?
– Как утроен вибратор Герца, каков принцип его работы?
– Какова скорость распространения электромагнитных волн в воздухе?
– Перечислите основные свойства электромагнитных волн.
3. Изложение нового материала
Из истории изобретения радио
Радиосвязь — это коллективное изобретение. Начало положил английский физик Майкл Фарадей, открывший в 1831 г. явление электромагнитной индукции. Основываясь на представлениях Фарадея и развивая их, английский ученый Дж. Максвелл в 1865 г. пришел к выводу, что металлический проводник, по которому течет ток, должен излучать в пространство электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света. Первый, кому удалось «создать» и детектировать электромагнитные волны, был немецкий ученый Генрих Герц в 1887 г. Однако детектор Герца обладал очень маленькой чувствительностью. Этот недостаток восполнил французский физик Эдуард Бранли в 1890 г. Он установил, что электрическое сопротивление металлических порошков резко снижается под воздействием электромагнитных волн. Таким образом, был изобретен «когерер» — чувствительный детектор волн. В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель офицерских курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов. Начав с воспроизведения опытов Герца, он затем использовал более надежный и чувствительный способ регистрации электромагнитных волн.
5 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А. С. Попов продемонстрировал действие первого в мире радиоприемника. 24 мая 1895 г. была передана первая в мире телеграмма (на расстояние 250 м). На маневрах Черноморского флота в 1899 г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км. В начале 1900 г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных
операций в Финском заливе. При участии А. С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии.
1901 г. итальянскому инженеру Г. Маркони удалось установить радиосвязь через Атлантический океан. Его деятельность сыграла большую роль в развитии радио как средства связи, и была отмечена в 1909 г.Нобелевской премией.
Важным этапом в развитии радиосвязи стало создание в 1913 г. лампового генератора незатухающих электромагнитных колебаний. В последующие годы усилиями многих выдающихся ученых и инженеров разных стран радиотехника превратилась в чрезвычайно широкую и разнообразную отрасль техники.
Радиосвязь — передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.
Принцип радиосвязи заключается в следующем: переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстро меняющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют с помощью электрических колебаний низкой частоты (этот процесс называют модуляцией).
Процесс модуляции заключается в изменении одного или нескольких параметров высокочастотного колебания по закону передаваемого сообщения (низкочастотного колебания). (Приложение 1) (Демонстрация)
Демодуляция — процесс выделения низкочастотных (звуковых) колебаний из принятых модулированных колебаний высокой частоты. (Приложение 2). (Демонстрация)
Остается превратить электрические колебания в звуковые. Это делают с помощью динамика. (Приложение 3).
Как создают электромагнитные волны высокой частоты?
Устройством, в котором создаются и поддерживаются электромагнитные колебания высокой частоты, является генератор электромагнитных колебаний.
Основной элемент такого генератора — колебательный контур, который состоит из катушки и конденсатора. (Приложение 4).
Расчеты показывают, что период колебаний Т связан с индуктивностью катушки L и электроемкостью конденсатора С соотношением 
. Эту формулу впервые вывел английский физик Томсон, поэтому она называется формулой Томсона.
Таким образом, изменяя L и С, можно генерировать электрические колебания нужной частоты. (Приложение 5).
Согласно современной теории волны распространяются различными путями. Один путь лежит вдоль поверхности Земли. По нему распространяется так называемая поверхностная (земная) волна. Она сравнительно быстро затухает из-за поглощения энергии всеми проводниками, встречающимися на ее пути.
Форма Земли ограничивает дальность приема поверхностных волн. Если бы они распространялись строго прямолинейно, то радиосвязь была бы возможна только на расстоянии прямой видимости. Но поскольку с высотой электрические и магнитные параметры атмосферы меняются, поверхностная волна преломляется, отклоняясь к Земле, ее траектория искривляется, и дальность приема увеличивается.
Препятствия на поверхности Земли отражают радиоволны. За препятствиями может образовываться радиотень, куда волна не попадает. Но если длина волны достаточно велика, то вследствие дифракции волна огибает препятствие и радиотень не образуется. Мощные радиостанции, работающие на длинных волнах, обеспечивают связь на несколько тысяч километров. На средних волнах связь возможна в зоне до несколько сотен километров. На коротких волнах — лишь в зоне прямой видимости. Имеются также волны пространственные, которые распространяются от антенны по пути, лежащему под большим или меньшим углом к поверхности Земли. На высоте порядка100-300 км волны встречаются со слоем, состоящем из воздуха, ионизированного электромагнитным излучением Солнца и потоком заряженных частиц, излучаемым им. Этот слой называют ионосферой.
Проводящая электрический ток ионосфера отражает радиоволны с длиной волны, большей 10 м, как обычная металлическая пластина. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времен года.
Волны после отражения в ионосфера вновь попадают на Землю. Однако все зависит от угла, под которым волны входят в ионосферу. Если он превышает некоторую величину, волны проникают в ионосферу, проходят сквозь нее и затем свободно распространяются в космическом пространстве. И, наоборот, если угол меньше некоторой предельной величины, волна под тем же углом отражается к Земле. Чем меньше длина волны, тем глубже волна проникает в ионосферу, а значит, с большей высоты отражается. Короткие волны распространяются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли. Именно с помощью коротких волн можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях на Земле.
Перспективы электронных средств связи
Сегодня ведутся активные работы по передаче «цифрового» звука, то есть звука, записанного дискретной последовательностью импульсов. Информация, записанная в цифровом виде, благодаря своему импульсному характеру, может передаваться практически без помех, поэтому ее воспроизведение отличается исключительно высоким качеством. Таким же высоким качеством обладает и цифровое видеоизображение.
На повестке дня также телевидение высокой четкости, при котором изображение на экране формируется намного большим числом точек, чем в обычном телевидении.
Современный мир уже немыслим без «Всемирной Сети», как называют Интернет — компьютерную сеть, соединившую воедино десятки тысяч локальных компьютерных сетей во всем мире. Все большее число людей пользуются услугами Интернета, и в ближайшем будущем Интернет станет, видимо основным способом получения и передачи информации. Для передачи информации в Интернете используются телефонные линии связи и радиоволны (в том числе ретранслируемые спутниками связи).
Вопросы к учащимся:
– Можно ли, превратив звуковые колебания в электрические, подавать их в антенну и таким образом осуществить передачу по радио речи или музыки?
– Почему нельзя принятые и усиленные электромагнитные колебания подавать в громкоговоритель?
– Почему радиоволны огибают землю?
– Зачем передающие антенны телецентров располагают на многометровых вышках?
– Имеются ли существенные различия между условиями распространения радиоволн на Луне и на Земле?
4. Закрепление
В схеме радиоприёмника индуктивность катушки 0,2 мГн, ёмкость переменного конденсатора может меняться от 12 до 450 пФ. На какие длины волн рассчитан этот радиоприёмник?
Для конспекта ученика:
5. Рефлексия
6. Домашнее задание: §18, задачи №№11.1-11.6,11.9,11.11,11.12,11.15-11.18
Презентация по технологии на тему «Электромагнитные волны и передача информации» (8 класс)
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Электромагнитные волны и передача информации
Телеграф П.Л. Шиллинга Первый пригодный для эксплуатации электромагнитный телеграф был построен н 1829 году русским ученым П.Л. Шиллингом. Для передачи текста Шиллинг разработал специальную телеграфную азбуку, создав различные типы кодов. Публичная демонстрация его телеграфа состоялась в Петербурге в 1832 году.
Телеграф С. Морзе Попытки усовершенствования телеграфа предпринимались изобретателями многих стран, однако широкое распространение он получил только после того, как американский художник и изобретатель С. Морзе предложил в 1837 году удачную конструкцию телеграфа и специальный телеграфный код, состоящий из комбинаций точек и тире, получивший впоследствии его имя.
«Говорящий телеграф» А.Белла Если с помощью телеграфа по проводам передавалась информация, закодированная телеграфным кодом, то телефон позволял передавать но проводам человеческий голос. Среди конструкций телефонов, созданных различными изобретателями, наиболее удачной оказалась конструкция, запатентованная в 1876 году американским изобретателем А. Беллом и названная им «говорящий телеграф». Трубка Белла служила по очереди и для передачи, и для приема человеческой речи. В телефоне А. Белла не было звонка, позже (в 1878 г.) он был изобретен его коллегой Т. Ватсоном. Вызов абонента производился через трубку с помощью свистка. Дальность действия этой линии не превышала 500 м.
А.С. Попов. Радио Расцвет телефонной связи наступил после того, как она избавилась от проводов, и телефон превратился в мобильное устройство индивидуального использования. Всё это стало возможным благодаря экспериментальному доказательству в 1888 году немецким физиком Г. Герцем наличия электромагнитных волн и изобретению радио русским учёным А.С. Поповым В 1895 году. С этого изобретения началась эпоха беспроводной передачи информации с помощью электромагнитных волн.
Первая в мире радиограмма была передана А.С. Поповым в присутствии членов Русского физико-химического общества примерно через год после демонстрации грозоотметчика. Она состояла всего из двух слов, записанных азбукой Морзе: «Генрих Герц».
Ультракороткие волны, как правило, не отражаются от ионосферы, они проходят сквозь неё и уходят в космическое пространство. Поэтому работающие на УКВ радиостанции слышны только в непосредственной близости. Однако передачу в УКВ-диапазоне на большие расстояния можно осуществить с помочью радиорелейных линий (цепочки приёмопередающих радиостанций) или с искусственного спутника 3емли.
Для приема радио- и телесигналов служит антенна, и соответственно она же является источником сигнала для всех электронных устройств, в том числе радио- и телевизионных приёмников, Различают наружные и внутренние антенны. Первые радиоприемники имели громоздкие наружные антенны, тогда как современные, имеющие высокую чувствительность, рассчитаны практически только на внутренние антенны. Все приемники имеют в своем составе специальные фильтры, пропускающие сигналы станции, на частоту которой настроен фильтр, и не пропускающие сигналы других станций. Телевизионные сигналы в городах поступают к приемникам в настоящее время преимущественно по кабельным сетям, поскольку приему эфирных телевизионных сигналов сильно мешают городские здания. В отдаленных районах прием сигналов осуществляется индивидуальными спутниковыми антеннами.
Достижения в области спутниковой радиосвязи привели к созданию доступных широкому пользователю навигационных систем, с помощью которых он может получить информацию о том, где он находится, как ему добраться до нужного места, с какой скоростью он движется, и понять, когда он доберется до цели. В настоящее время пользователям доступны американская навигационная система GPS (Глобальная система позиционирования) и российская система ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система). В стадии реализации находится европейский проект спутниковой системы навигации Галилео (Galilеo), предназначенной для позиционирования объектов с точностью менее одного метра. Полностью развернуть европейскую систему планируется к 2020 году. Пользование спутниковыми навигационными системами бесплатно для пользователей, а сигналы систем покрывают всю территорию Земли.
В настоящее время широко применяются мобильные телефоны, которые для связи с телефонной станцией используют электромагнитные волны. По сути, мобильный телефон является одновременно и радиоприёмником и радиопередающей станцией.
Презентация пр Технологии на тему «Электромагнитные волны и передача информации»» (8 класс)
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Презентация по теме:»Электромагнитные волны и передача информации»
Электромагнитные волны Электромагни́тные во́лны / электромагни́тное излуче́ние — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.
Среди электромагнитных полей, порождённых электрическими зарядами и их движением, принято относить к излучению ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников — движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием Классификация диапазонов спектра электромагнитного излучения по-английски. Колонки: 1 (чёрная) — аббревиатуры обозначения диапазонов, 2 — частота, 3 — длина волны, 4 — энергия фотона
Электродинамика Электродина́мика — раздел физики, изучающий электромагнитное поле в наиболее общем случае (то есть, рассматриваются переменные поля, зависящие от времени) и его взаимодействие с телами, имеющими электрический. Предмет электродинамики включает связь электрических и магнитных явлений, электромагнитное излучение (в разных условиях, как свободное, так и в разнообразных случаях взаимодействия с веществом), электрический ток (вообще говоря, переменный) и его взаимодействие с электромагнитным полем (электрический ток может быть рассмотрен при этом как совокупность движущихся заряженных частиц). Любое электрическое и магнитное взаимодействие между заряженными телами рассматривается в современной физике как осуществляющееся посредством электромагнитного поля, и, следовательно, также является предметом электродинамики.
Как передавать информацию с помощью электромагнитных волн? Между изменяющимися во времени электрическим и магнитным полем существует взаимосвязь: переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое (электромагнитная индукция), а переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное (магнитоэлектрическая индукция). В результате возникает единое электромагнитное поле. Электромагнитные волны распространяются на огромные расстояния, поэтому с их помощью передают информацию, в том числе звук (радио) и изображение (телевидение).
Кто такой А.С. Попов? Александр Степанович Попов родился 16 марта 1859 года на Урале в семье священника. Уже в детстве его интересовали различные приборы и механизмы, которые он мог видеть в доме управляющего медными рудниками: гальваническая батарея элементов, электрический звонок, швейная машинка и другие. Он даже сам пробовал мастерить электрический будильник и добился того, что эти часы работали. Учиться Александра отдали в духовное училище, где ему как сыну священника не нужно было платить за учебу. Затем юноша поступил в Пермскую духовную семинарию. Вообще духовные семинарии были предназначены для специальной подготовки священников, они давали законченное среднее богословское образование. Однако первые четыре класса были общеобразовательными, и подготовка, которую они давали, была довольно близка к подготовке, получаемой в классических гимназиях того времени. Лишь последние богословские классы носили специальный характер. Но не зря товарищи по семинарии прозвали Сашу «математиком». Целью своей он ставил обучение в университете.
Значение В следующем году благодаря радиограмме, посланной Поповым на расстояние 44 км, удалось спасти жизнь 27 рыбакам, унесенным в море на оторвавшейся льдине. Однако работы Попова не получили тогда развития в России. В Италии передачей информации с помощью электромагнитных волн активно занимался инженер Гульельмо Маркони. Он также не нашел поддержки у себя на родине и уехал в Англию, где заинтересовал своими разработками Адмиралтейство. В 1901 году Маркони осуществил передачу радиосигналов через Атлантический океан, доказав, что радиоволны могут огибать Землю
Летом 1896 года в прессе стали появляться заметки об «изобретении» в этой области итальянца Маркони, причем никаких сведений о методах передачи или аппаратах не приводилось. Александр Степанович заинтересовался этими работами и высказал предположение, что способ передачи Маркони есть не что иное, как повторение его работ, что в дальнейшем подтвердилось.
Об этом Попов написал в октябре 1896 года в кронштадтской газете «Котлин». Ученый продолжал работы по усовершенствованию своих аппаратов, читал о них лекции, писал статьи. На упреки газет «в излишней скромности» он ответил так: «Заслуга открытия явлений, послуживших Маркони, принадлежит Герцу и Бранли. Затем идет целый ряд предложений, начатых Минчином, Лоджем и многими после них, в том числе и мною, а Маркони первый имел смелость стать на практическую почву и достиг в своих опытах больших расстояний усовершенствованием действующих приборов и усилением энергии источников электрических колебаний».
Заслуги Попова были признаны даже в официальном издании Компании Маркони под названием «Ежегодник беспроволочной телеграфии и телефонии». В выпуске 1922 года говорится: «В апреле 1895 года проф. Попов описал устройство, состоящее из когерера и ударника, для отметки молний и предположил возможность его применения для передачи сигналов на большие расстояния. В июле он установил такой прибор в Петербургской метеорологической обсерватории и достиг с помощью генератора Герца дальности передачи в 5 километров
. Второго февраля 1896 года сенатор Маркони прибыл в Англию и 2 июня предъявил претензию на получение первого британского патента по беспроволочной телеграфии». При этом ежегодник умолчал, что уже в марте 1896 года, то есть за три месяца до подачи Маркони заявления, Попов передавал в Петербурге радиограмму на расстояние 250 м. Следует иметь в виду также, что в 1897 году Маркони получил английский патент, выдававшийся при условии «территориальной», а не «абсолютной» новизны изобретения. Патент назывался «Усовершенствования в передаче импульсов и в аппаратуре для этого». Поэтому заслуживает внимания тот факт, что в некоторых странах, например в Германии, Маркони не мог получить привилегию на свое изобретение, тогда как Попов неоднократно получал предложения от иностранных фирм (из даже от одной фирмы из Англии) продать им свои патенты.
И все же в 1908 году, чтобы положить конец спорам по этому вопросу, Русское физико-химическое общество назначило особую комиссию в составе профессоров О. Д. Хвольсона, Н. Г. Егорова и А. Л. Гершуна для всестороннего освещения этого вопроса. Комиссия проделала кропотливую работу, изучая материалы, переписываясь с близкими к этому вопросу учеными и инженерами, и в ноябре 1908 года на заседании Физического общества сделала доклад, где А. С. Попов был по справедливости признан изобретателем телеграфа без проводов при помощи электрических волн. Было решено послать резюме этого доклада в иностранные журналы.