20.03.2020
Тема урока
Изобретение радио А.С. Поповым. Принципы радиосвязи и телевидения
Цели урока:
- Повторить темы: электромагнитные волны, энергия электромагнитной волны, плотность потока излучения с целью умения применять их для изучения нового материала.
- Познакомить с изобретателем радио, сформировать принципы радиосвязи.
- Воспитать гордость за нашего соотечественника, первым передавшим радиотелеграфное сообщение.
- Примеры технической революции в этой области способствует технической направленности обучения.
Ход урока
Радио настолько прочно вошло в нашу жизнь, что мы не мыслим себя без ежедневных новостей, сводок погоды, любимых передач. А.Эйнштейн считал, что "стыдно должно быть тому, кто пользуется чудесами науки, воплощенными в обыкновенном радиоприемнике, и при этом ценит их так же мало, как корова те чудеса ботаники, которые она жует".
Сегодня на уроке мы поговорим об этом чудо - изобретении и его изобретателе. А чтобы легко было в этом разобраться, мы сначала повторим изученный материал
Актуализация знаний.
Устные вопросы.
1) Чему равна скорость электромагнитной волны?
2) Что представляет собой антенна?
3) Какую величину называют плотностью потока электромагнитного излучения?
4) Почему переменный ток в осветительной сети практически не излучает электромагнитные волны?
Изучение нового материала.
Тема урока "Изобретение радио. Принципы радиосвязи и телевидения" (запись в тетрадь)
Рождением радио человечество обязано выдающемуся русскому ученому физику Александру Степановичу Попову.
Изобретенное им беспроводное средство связи было логическим продолжением и развитием учения об электричестве, история которого уходит в глубину веков.
XIX.век - был веком чудесных открытий: первые паровозы, первые фотоаппараты, первые летательные аппараты.
На переломе веков люди стали свидетелями еще одного чуда. Появилось оно не само собой, а в результате упорного труда изобретателей, ученых, представителей разных национальностей.
1. Английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831 – 1879) создал теорию электромагнитного поля, которую сформулировал в виде системы уравнений (уравнения Максвелла).
2. Немецкий физик Генрих Рудольф Герц ( 1857-1894). 1887 – Герц обнаружил э/м волны.
3. Французский физик Эдуард Бранли́ (1844 - 1940г) изобрёл когерер (1890)
Когерер - прибор представляет собой стеклянную трубку, на ее стенках, приклеены две полоски тонкой листовой пластины, трубка заполнена металлическими опилками.
Бранли открыл, что металлические порошки обладают способностью мгновенно изменять свое сопротивление электрическому току, если вблизи них пройдет разряд электрофорной машины или индукционной катушки.
Механическое сотрясение возвращает снова опилкам прежнее состояние, характеризуемое большим сопротивлением. Действие разряда опять может уменьшить его и снова нужно встряхивать опилки.
4. Английский физик Оливер Лодж ( 1851—1940). Лодж применял различные способы приведения когерера в рабочее состояние, в том числе и с помощью вибраций электрического звонка, смонтированного на одной доске с когерером.
5. Русский физик Попов Александр Степанович ( 1859 – 1906) После обнаружения Г.Герцем электромагнитных волн возникла идея применения их для связи. Эту идею впервые осуществил выдающийся русский ученый А.С.Попов.
Хорошо понимая практическую важность использования беспроволочной сигнализации (в частности для морского флота), Попов занялся конструированием чувствительного индикатора электромагнитных волн, излучаемых вибратором Герца.
В качестве индикатора он использовал когерер - устройство, предложенное французским физиком Эдуардом Бранли.
Радиоприемник Попова.
После кропотливых экспериментов и усовершенствований Попов сделал этот индикатор достаточно чувствительным.
Используя когерер, реле, электрическую батарею и электрический звонок, Попов создал прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний - радиоприемник.
Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимую для осуществления беспроволочной связи А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. С последним встряхиванием когерера (молоточком звонкового устройства) аппарат был готов к приему новой волны.
Чтобы повысить чувствительность аппарата А.С.Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи.
7 мая 1895г. на заседании русского физик - химического общества в Петербурге А.С. Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося первым в мире радиоприемником.
Усовершенствованные приборы Попова получили первое практическое применение в русском флоте. Они были применены в, частности, для связи во время работ по снятию севшего на камни русского броненосца у острова Гогланд (Финский залив) и при спасении 27 рыбаков, унесенных на льдине в море.
Сообщение. Итальянский инженер и предприниматель Гульельмо Маркони (1874–1937)
1896 – Г. Маркони изобрел радиоприемник.
1897 – Г. Маркони получает английский патент на изобретение радио. 1899 - Мир узнал об изобретении Маркони благодаря болезни принца Уэльского: летом 1899 г. Маркони по пять раз в день передавал королеве Виктории сообщения о здоровье ее сына. 1901 – Г. Маркони через Атлантический океан передает букву “S”. 1909 Нобелевский лауреат.
Сообщение. Биография А.С. Попова
Александр Степанович Попов (1859-1906 гг.) - великий русский ученый, изобретатель радио. Деятельность А. С. Попова, предшествовавшая открытию радио - это исследования в области электротехники, магнетизма и электромагнитных волн. 7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества Попов выступил с докладом и демонстрацией созданного им первого в мире радиоприемника. Свое сообщение Попов закончил следующими словами: "В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающих достаточной энергией". Этот день вошел в историю мировой науки и техники как день рождения радио.
24 марта 1896 г. Попов передал первую в мире радиограмму на расстояние в 250 м. В 1899 г. он сконструировал приемник для приема сигналов на слух при помощи телефонной трубки. Это дало возможность упростить схему приема и увеличить дальность радиосвязи.
Первая радиограмма, переданная А. С. Поповым на остров Гогланд 6 февраля 1900 г., содержала приказание ледоколу "Ермак" выйти на помощь рыбакам, унесенным на льдине в море. Ледокол выполнил приказ, и 27 рыбаков были спасены. Попов осуществил первую в мире линию радиосвязи на море, создал первые походные армейские и гражданские радиостанции и успешно провел работы, доказавшие возможность применения радио в сухопутных войсках и в воздухоплавании. Изобретение радио в нашей стране не было случайностью. Попов был одним из образованнейших людей своего времени, выдающимся физиком и крупнейшим электротехником. За два дня до скоропостижной смерти А. С. Попова избрали председателем физического отделения Русского физико-химического общества. Этим избранием русские ученые подчеркнули огромные заслуги А. С. Попова перед отечественной наукой.
ЮНЕСКО по достоинству оценила деятельность Александра Степановича Попова: в мае 1995 года была проведена Всемирная конференция, посвященная столетию со дня «рождения» радио. В СССР в его честь было основано научно-техническое общество. В Украине имя изобретателя носит Одесская национальная академия связи. В странах бывшего Советского Союза День радио отмечают 7 мая.
Изучение новой темы
Радиосвязь осуществлялась посредством передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов электромагнитных волн, то есть использовалась азбука Морзе.
Как был устроен первый радиоприемник, вы знаете. А теперь пришло время разобрать, как звук долетает от передающей радиостанции, до самых отдельных уголков нашей планеты.
«Амплитудная модуляция», «Принципы радиотелефонной связи»
Радиотелефонная связь - передача речи или музыки с помощью электромагнитных волн.
Важнейший этап в развитии радиосвязи было создание в 1913г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний.
Структурная схема радиопередатчика и радиоприемника:
Принцип радиотелефонной связи.
- Задающий генератор вырабатывает гармонические колебания высокой частоты (несущая частота более 100 тыс. Гц).
- Микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты.
- Модулятор изменяет по частоте или амплитуде высокочастотные колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты.
- Усилители высокой и низкой частоты усиливают по мощности высокочастотные и звуковые (низкочастотные) электрические колебания.
- Передающая антенна излучает моделированные электромагнитные волны.
- Приемная антенна принимает электромагнитные волны. Электромагнитная волна, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
- УВЧ
- Детектор выделяет из модулированных высокочастотных колебаний низкочастотные колебания.
- УНЧ.
- Динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.
В.В.Маяковский впервые выступил в московской радиостудии. Он спросил, показывая на микрофон: "А сколько людей меня будут слышать?" Ему ответили "Весь земной шар." - Больше мне и не надо", - заметил поэт. Кто знает, может, под влиянием этого выступления у него и родились строки.
Слушатель мира,
надень наушники
Ухо и душу
с Москвой сливай!
Слушайте пограничные города
и деревушки,
Красной Москвы
раскаленные слова.
В настоящее время создан принципиально новый вид передачи информации - космические средства связи, осуществляемые через специальные спутники связи и ретрансляционные центры. В нашей стране "Орбита".
Закрепление
Ответить на вопросы письменно
Кем и в каком году было сделано открытие радиосвязи?
Какой награды был удостоен А.С. Попов за изобретение радио?
Что называется радиосвязью?
Какие виды радиосвязи вы знаете?
Начертите схему простейшего радиоприемника?
Перечислите основные устройства, входящие в схему радиоприемника?
Как используются радиоволны в технике?
Дайте определение радиолокации?
Задача 1. На какие длины волн рассчитан радиоприёмник, если электроёмкость контура его приёмной антенны может меняться от 50 пФ до 500 пФ, а индуктивность контура равна 2 мкГн.
Задача 2. Будет ли принят радиосигнал, частотой 4 МГц, если индуктивность контура антенны радиоприёмника 4 мкГн, а электроёмкость100 пФ.
Домашнее задание:
Работа с конспектом урока.
Получите информацию от родителей и старших родственников о радио, приемниках, телевизорах их времени.
Подготовьте информацию о современных устройствах, принцип работы которых основан на радиосвязи.
Литература.
- Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев "Физика 11 класс"- М. "Просвещение" 20016.
- CD-ROM Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2001.
Прочитать дополнительно
Радиоволны.
С помощью радиоволн можно обнаруживать различные объекты и измерять расстояние до них.
Радиолокатор (радар) представляет собой радиопередатчик и радиоприемник, имеющие общую антенну, снабженную переключателем с приема на передачу. Эта антенна создает остронаправленное излучение – радиолуч. Излучение производится короткими импульсами продолжительностью с. Между двумя последовательными импульсами антенна автоматически переключается на прием электромагнитной волны, отраженной от исследуемого объекта. Зная промежуток времени между излученным и воспринимаемым сигналами, можно определить расстояние до обнаруженного объекта, его местонахождение и размеры.
Радиолокация (от лат. location – размещение, распределение) – это обнаружение, распознавание и определение пространственных координат различных объектов с помощью радиотехнических средств. В основе радиолокации лежит явление отражения радиоволн, которое наблюдал Г. Герц.
Факт задержки радиоволн отдельными объектами установил еще в 1897 г. А. С. Попов, когда прохождение одного корабля между двумя другими кораблями нарушило радиотелеграфную связь между ними вследствие отражения радиоволн от металлического корпуса корабля.
Первый радиолокатор (под названием телемобилоскоп) был описан в патентной заявке немецким инженером X. Хюльсмайером в 1904 году.
В 1922 г. американские ученые А. Тейлор и Н. Юнг повторили опыты Попова. В 1925 г. в США были использованы посылки импульсов радиоволн для определения высоты ионизированного слоя. С середины 1920?х годов и позднее рядом ученых во многих странах, в том числе и советскими учеными (Б. А. Введенским и др.), велись исследования по изучению характера распространения ультракоротких волн над земной поверхностью.