R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
turgun tolqinda dongliklar (maksimum-
lar) orasidagi masofa tolqin uzunligining yarmiga teng, yani: 2 l λ = (13- rasm), bundan: 2l λ = . Elektromagnit tolqinning 13- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 22 tarqalish tezligi ñ υ = εµ ga teng. Demak, generatorning chastotasi 2 c v l = εµ dan, vakuumdagi tolqin uzunlik esa 2 o l λ = λ εµ = εµ dan aniqlanadi. Hisoblash: 8 6 m 3 10 s 58,8 10 Hz 58,8MHz; 2 0,5m 26 1 2 0,5m 26 1 5,1m. o ⋅ ν = = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ λ = ⋅ ⋅ ⋅ = 4- masala. Radiopriyomnikning qabul qilish konturi 1,5 mH induktivlikka va 450 pF sigimga ega bolsa, u qanday uzunlikdagi tolqinga sozlangan? Berilgan: L=1,5 mH=1,5·10 -3 H; C=450 pF=4,5·10 -10 F. Òopish kerak: λ=? Yechilishi. Efirda uzatilayotgan elektromagnit tolqinni tutishda rezonans hodisasidan foydalaniladi. Buning uchun radiopriyom- nikning qabul qilish konturining xususiy tebranishlar chastotasi efirdan kelayotgan tolqin chastotasiga sozlanadi. Konturning xususiy tebranishlar davri quyidagi Òomson formulasidan topiladi: 2 . T LC = π Demak, kontur sozlangan elektromagnit tolqin uzunligi 2 cT c LC λ = = ⋅ π ifodadan hisoblab topiladi. Hisoblash: 8 3 10 m 3 10 2 3,14 1,5 10 H 4,5 10 F 1547,9 m 1,548 km. s − − λ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = 5- masala. Sinusoidal elektromagnit tebranishlar manbayidan 4 m masofadagi nuqtada E elektr maydon kuchlanganligi 6 T t = paytda yarim amplituda qiymatiga erishadi. Radiotolqinning uzunligi va chastotasini toping. Berilgan: 8 m x 4m; ; ; 3 10 . 6 2 s o E T t E c = = = = ⋅ Òopish kerak: λ? v? www.ziyouz.com kutubxonasi 23 Yechilishi. Masalaning shartiga kora E vektorning tebranishlari sin 2 o t x E E T = π − λ sinusoidal qonun boyicha sodir boladi. Bu ifodaga x, t va E larning qiymatlarini keltirib qoyamiz, 2π= 360° ekanligini hisobga olsak, u holda: 1 4 sin 360 2 6 o o E T E T = ⋅ − λ o boladi. Bundan: 1 4 1 sin 360 6 2 − = λ o kelib chiqadi. Malumki, 1 sin 30 . 2 = o Shuning uchun 1 4 360 30 6 − = λ o o deb yoza olamiz. Songgi ifodadan λ ni topsak, λ=48 m boladi. Radiotolqin chastotasi quyidagi ifodadan aniqlanadi: 1 . c T ν = = λ Bu formuladagi kattaliklar orniga son qiymatlarini qoyib hisob- laymiz: 8 6 1 6 m 3 10 s 6,25 10 s 6,25 10 Hz. 48m v − ⋅ = = ⋅ = ⋅ Shunday qilib, radiotolqinning tolqin uzunligi λ=48m va chastotasi ν=6,25·10 6 Hz ga teng ekan. Mustaqil yechish uchun masalalar 1. 14- rasmda magnit maydon induksiya chiziqlari tasvirlangan. Induksiya vektorining ozgarishi 0 B t ∆ < ∆ . Shu rasmda elektr maydonning kuch chiziqlarini tasvirlang. 2. o o E B εε = µµ munosabatdan foydalanib, magnit maydon 14- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 24 kuchlanganlik vektorining SI olchov birligi A m ekanligini isbot qiling. 3. Yassi elektromagnit tolqin bir jinsli va izotrop muhitda tarqaladi. Muhitning dielektrik kirituvchanligi ε=3 ga, magnit singdiruvchanligi µ=1 ga teng. Agar elektr maydon kuchlanganligining amplitudasi V 10 m ga teng bolsa, magnit maydon kuchlanganligining amplitudasini va tolqinning tarqalish tezligini toping. 4. Birinchi kosmik yoldosh-kema «Vostok»da ornatilgan radioperedatchiklardan biri 20 MHz chastotada ishlagan. Radiotolqinlarning uzunligi va davrini toping. 5. Òebranish konturining tolqin uzunligi 1 km dan 2 km gacha diapazonda ozgaradi. Agar konturning sigimi 1000 pF ga teng bolsa, kontur induktivligining ozgarish diapazonini aniqlang? 6. Agar kerosin uchun ε=2 va µ=1 bolsa, unda elektromagnit tolqinning tarqalish tezligi qanday boladi? Òolqin uzunligi vakuumdagi tolqin uzunligidan necha marta farq qiladi? 7. Òebranish konturi 2000 pF sigimli yassi kondensator va 2·10 -3 Hz induktivlik galtagidan iborat. Shu kontur qanday tolqin uzunligiga moslangan? Agar kondensator qoplamalari orasidagi fazo parafin shimdirilgan qogoz bilan toldirilsa, tolqin uzunligi qanday ozgaradi? Konturning qarshiligini hisobga olmang. Parafin uchun ε=6 deb oling. 8. Elektromagnit tolqinlar bir jinsli muhitda 8 m 2 10 s ⋅ tezlik bilan tarqaladi. Agar vakuumda elektromagnit tebranishlar chastotasi 1 MHz bolsa, ularning muhitdagi tolqin uzunligi qanday boladi? U vakuumdagi tolqin uzunlikdan necha marta kichik? 9. t vaqtning , , 3 6 9 T T T ga teng paytlari uchun elektromagnit tebranishlar manbayidan 12 x λ = masofadagi nuqtada tebranishlari sinusoidal qonun boyicha ozgarayotgan E elektr maydon kuchlanganligining oniy qiymatlarini toping. E ning tebranishlar amplitudasi V 10 m . www.ziyouz.com kutubxonasi 25 7- §. Elektromagnit tolqinlarning xossalari Yuqorida elektromagnit tolqinlarning bazi xossalari bilan tanishdik. Ularni takidlab otamiz: 1) elektromagnit tolqinlar kondalang tolqinlarga kiradi, yani E → va H → vektorlarning tebranishlari tolqinning tarqalish yonalishiga perpendikulyar tekislikda sodir boladi; 2) elektromagnit tolqinlar vakuumda yoruglikning vakuumdagi tezligiga teng tezlik ( 8 m 3 10 s c = ⋅ ) bilan tarqaladi; 3) elektromagnit tolqinlarning tezligi va tolqin uzunligi muhitning elektr va magnit xossalariga bogliq, chastotasi esa barcha muhitlarda ozgarmaydi. Bulardan tashqari elektromagnit tolqinlar quyidagi bir qator xossalarga esa. Shularni korib chiqaylik. Bu maqsadda sxemasi 15- rasmda keltirilgan qurilmadan foydalanamiz. Qurilma tarkibiga tebranishlari (2) tovush generatoridan olinadigan signal bilan modulyatsiyalanadigan (1) klistron, elektromagnit tolqinlarni tarqatuvchi va qabul qiluvchi (3) rupor antennalar, (4) detektor, (5) past chastotali kuchaytirgich va (6) radiokarnay kiradi. Rupor antennaning ishlash prinsiðini 16- rasmdan tushunib olish mumkin. Ruporning oqi boylab elektromagnit tebranishlar manbayidan tarqalgan tolqinlar ruporning ichki sirtidan qaytishi tufayli rupor bolmagan holda tarqaladigan tolqinlardan ancha kuchli boladi (16- a rasm). Shunday korinishdagi qabul qiluvchi antenna uning oqi boylab kelayotgan tolqinlarni qabul qiladi (16- b rasm). (Bu qurilmada elektromagnit tolqinlarning uzatilishi va qabul qilinishi qanday amalga oshirilishi haqida keyingi mavzularda tanishib boramiz). 15- rasm. 16- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 26 1. Elektromagnit tolqinlarning togri chiziq boylab tarqalishi. Elektromagnit tolqinlarning togri chiziq boylab tarqalishiga ishonch hosil qilish uchun qabul qiluvchi (3) antenna karnayini nur tarqatuvchi 3- antenna karnayi qarshisiga ornatamiz va tovush signali mavjudligiga ishonch hosil qilamiz. Endi qabul qiluvchi antenna yonalishini ozgartiraylik. Bunda tovush signali pasayadi. 2. Elektromagnit tolqinlarning qaytishi. Endi antennalarni tutashtiruvchi togri chiziqqa perpendikulyar ravishda elektromagnit tolqin yoliga metall plastinka joylashtiraylik. U holda hech qanday tovush signali eshitilmaydi. Bundan metall tosiq elektromagnit tolqinni tola qaytarishiga ishonch hosil qilamiz. Òolqinni metall tosiqqa malum burchak ostida yonaltirib, elektromagnit tolqinlar uchun ham qaytish qonunining bajarilishiga ishonch hosil qilamiz (17- rasm). 3. Elektromagnit tolqinlarning sinishi. Endi tolqinning yoliga parafindan yasalgan prizmani joylashtiraylik (18- rasm), bunda tovush signali eshitilmaydi. Qabul qiluvchi antenna karnayini vertikal yonalishda siljitaylik. Prizmadan otayotib, elektromagnit tolqin uning asosiga tomon ogganiga antenna karnayini prizmaning asosiga tomon siljitganda tovush signali hosil bolishidan ishonch hosil qilamiz. Agar tolqinning yoliga parafindan yasalgan linzani joylashtirsak, u holda qabul qiluvchi antenna karnayini linzaning fokusi atrofida u yoqdan-bu yoqqa siljitib, linzaning fokuslovchi tasirini sezamiz (19- rasm). 4. Elektromagnit tolqinlarning interferensiyasi. 20- rasmda sxemasi keltirilgan qurilma vositasida elektromagnit tolqinlarning interferensiya- lanishini kuzatish mumkin. Rasmdan korinishicha, bunda qabul qiluvchi antenna karnayiga turli yonalishlar bilan tarqalayotgan ikki tolqin tebranishlari kelib tushadi: tolqinlardan biri qabul qiluvchi antenna karnayiga kelib tushishdan avval metall ekrandan qaytadi, ikkinchisi esa bosh fazo orqali bevosita kelib tushadi. Metall plastinka gorizontal holda vertikal yonalishda siljitilganda tovush goh kuchayadi, goh pasayadi. Bu holatni plastinkaning vaziyati 17- rasm. 18- rasm. 19- rasm. 20- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 27 ozgarganda, qabul qiluvchi antennaga yetib borgan va plastinkadan qaytgan tolqinlarning yol ayirmasining ozgarishi natijasida tolqin- lar yo bir-birini kuchaytiradi yoki susaytiradi, deb tushuntirish mumkin. 5. Elektromagnit tolqinlarning konda- langligi. Elektromagnit tolqinlarning kondalangligiga ishonch hosil qilish uchun quyidagicha eksperiment otkazamiz. Bu maqsadda oralaridagi d masofa organilayotgan elektromagnit tolqinning λ tolqin uzunligidan kichik (d < λ) bolgan ozaro parallel metall sterjen (sim)lardan panjara yasaymiz (21- rasm). Panjarani antennalarning orasiga sterjenlari yo gorizontal yoki vertikal holat- da boladigan qilib joylashtiramiz. U holda panjaraning bu vaziyatlaridan birida tolqin panjara orqali otadi (22- a rasm). Panjaraning boshqa holatida esa (22- b rasm), tolqin panjara orqali otmaydi. Bu hodisani tolqinning elektr maydoni otkazgich (panjara sterjeni)ga tushib, undagi elektronlar bilan tasirlashadi va ularni tebrantiradi, deb tasavvur qilib tushuntirish mumkin. Haqiqatan ham, elektronlarning tebranishi ikkilamchi tolqinlarning nurlanishiga olib keladi. Panjara sterjenlari unga tushayotgan tolqinning elektr maydoni tebranishlari yonalishiga parallel bolganda elektronlarning tebranishi sterjenning butun uzunligi boyicha bir xil fazada yuz beradi, bu esa yetarlicha intensivlikka ega ikkilamchi tolqinlarning nurlanishiga olib keladi. Bu ikkilamchi tolqinlar birlamchi (panjaraga tushayotgan) tolqin bilan qoshilib bir-birini sondiradi, panjaradan elektromagnit tolqin otmaydi. Panjara sterjenlari tushuvchi tolqinning elektr tebranishlari yonalishiga perpendikulyar qilib joylashtirilganda ikkilamchi tolqinlar hosil bolmaydi va birlamchi tolqin panjara orqali otib qabul qilgichga yetib boradi. Yuqorida otkazilgan eksperimentlar natijalari elektromagnit tolqinlarning xossalari yoruglik xossalariga oxshashligini korsatadi. Ushbu va boshqa juda kop eksperimentlar asosida yoruglik elektromagnit tabiatga ega, deb qatiy aytish mumkin. Keyinroq 21- rasm. 22- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 28 otkazilgan kopgina tajribalar shuni korsatadiki, nafaqat yoruglik nuri, balki infraqizil, ultrabinafsha, rentgen va gamma nurlar ham elektromagnit tabiatga ega ekan. 8- §. Elektromagnit tolqin energiyasi. Umov-Poynting vektori Elektromagnit maydon energiyaga ega. Shuning uchun elektro- magnit tolqinlar tarqalar ekan, ular elektromagnit maydonni xarakterlovchi kattalik energiyani ozlari bilan eltadi. Malumki, elektr maydonning w e va magnit maydonning w m energiya zichliklari quyidagi korinishda ifodalanar edi (2- kitob, 21 va 97- § larga qarang): 2 2 và . 2 2 o o e m E H w w εε µµ = = Elektromagnit maydonning w energiya zichligi elektr maydonning w e energiya zichligi bilan magnit maydonning w m energiya zichligi yigindisiga teng boladi: 2 2 . 2 2 o o m H H w w w µ εε µµ = + = + (23) E → va H → vektorlar modullari orasidagi munosabatni ifodalovchi (11) formulani etiborga olsak, u holda elektr va magnit maydonlar energiyalarining zichliklari vaqtning har bir onida birday boladi, degan xulosa chiqadi. Shuning uchun quyidagicha yoza olamiz: 2 2 . ý o w w E = = εε (24) Bizga malum bolgan o o E H εε = µµ formuladan elektr maydon kuchlanganligining qiymatini (24) ga keltirib qoysak, quyidagi ifoda kelib chiqadi: . o o w E H = εε ⋅ µµ ⋅ (25) (12) formulaga muvofiq, elektromagnit tolqinning tezligi quyidagi formula orqali ifodalanishini etiborga olsak: 1 , o o υ = εε µµ www.ziyouz.com kutubxonasi 29 u holda: S=wυ=E·H (26) munosabatga ega bolamiz. S=wυ kattalikni energiya oqimi zichligi deb yuritiladi. Elektromagnit tolqinning tarqalish yonalishiga perpendikulyar joylashgan birlik yuza orqali birlik vaqtda kochiriladigan energiyani energiya oqimi zichligi deb ataladi. E r va H r vektorlar ozaro perpendikulyar va tolqinning tarqalish yonalishi bilan ong vint sistemasini hosil qiladi (5- § ga qarang). Binobarin, E H r r vektorning yonalishi energiyaning kochish yonalishi bilan mos tushadi, bu vektorning moduli esa EH ga teng (chunki sin α=sin 90°=1). Demak, energiya oqimi zichligi vektorini E r va H r vektorlarning vektor kopaytmasi korinishida berish mumkin: . S E H = ⋅ r r r ( 2 7 ) Energiya oqimi zichligining vektori tushunchasini birinchi bolib 1874- yilda umumiy holda topgan va uni elastik tolqinlarga tatbiq etgan rus olimi N.A. Umov edi. 1884- yilda ingliz fizigi J .G. Poynting esa bu vektorni xususiy holda elektromagnit tolqin uchun tatbiq etdi. Shu sababli r S vektor Umov-Poynting vektori deb ataladi. 9- §. Elektromagnit tolqinlarni qayd etish. Radioning kashf etilishi Antenna tarqatadigan elektromagnit tolqinlar hamma tomonga birdek tarqaladi. Agar elektromagnit tolqinlar oz yolida otkazgichlarga uchrasa, u holda bu tolqinlar otkazgichlarda ozgaruvchan tok hosil qiladi. Bu toklarning chastotasi ularni vujudga keltirgan elektromagnit maydonning ozgarish chastotasi bilan bir xil boladi. Bunda elektromagnit maydon energiyasining bir qismi otkazgichlarda vujudga kelgan yuqori chastotali induksion tokning energiyasiga aylanadi. Elektromagnit tolqinlar tasirida yuqori chastotali ozgaruvchan toklar uygotadigan otkazgichlar qabul qiluvchi antennalar deb ataladi. www.ziyouz.com kutubxonasi 30 Qabul qiluvchi antennalardan foydalanib, elektromagnit tolqinlar ustida qilingan tajribalar asosida atoqli rus fizigi A.S. Popov 1895- yil 7- mayda dunyoda birinchi bolib radioni kashf qildi. U metall kukunlarining yuksak chastotali elektr tebranishlar tasirida bir-biriga yopishishi va bu bilan ozlarining elektr otkazuvchanligini ozgartirish xususiyatidan foydalanib, birinchi elektromagnit tolqinlarni sezuvchi priyomnik yaratdi. A.S. Popov oz tajribasida elektromagnit tolqinlarni tarqatkich sifatida yerga ulangan antennadan foydalandi. Bunday tarqatkichning sxemasi 23- rasmda tasvirlangan. Sxemada B batareyadan taminlanuvchi V Rumkorf galtagi batareyaning kuchlanishini ozgaruvchan yuqori kuchlanishga aylantirib beruvchi kuchay- tirgichdir. Agar K kalit ulansa, uchqun oraliqda tebranma jarayondan iborat bolgan uchqun hosil boladi va buning natijasida A antenna elektromagnit tolqinlar tarqata boshlaydi. Bu tolqinlar qabul qiluvchi stansiyadagi A antennaga yetib borgach (24- rasm), priyomnikning yerga ulangan antennadan va Ò kogererdan iborat zanjirida elektromagnit tebranishlar hosil qiladi. A.S. Popov elektromagnit tolqinlarni bevosita sezuvchi indikator sifatida kogererdan foydalangan. Kogerer Popov radiopriyomnigining eng asosiy qismi bolib hisoblanadi. Kogerer ichiga metall kukunlari solingan ikki elektrodli shisha naydan tashkil topgan. Uning ishlashi elektr razryadlarning metall kukuniga korsatadigan tasiriga asoslangan. Odatdagi sharoitda metall qirindilari bir-biriga jiðs yopishib turmaydi, shu sababli kogererning elektr qarshiligi juda katta boladi. Bunday kogererdan yuqori chastotali tok otkazilsa, qirindilar orasida juda mayda uchqunlar hosil boladiki, bu uchqunlar qirindilarni bir-biriga jiðslab qoyadi. Natijada kogererning elektr qarshiligi keskin kamayadi. Asbob silkitilsa, metall qirindilari bir-biridan ajraladi va kogererning katta qarshiligi yana tiklanadi. Popov kogererni silkitib turuvchi mexanizm sifatida elektr 23- rasm. 24- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 31 qongiroqdan foydalanadi. Elektr qongiroq zanjiri elektromagnit tolqin kelgan paytda kogerer orqali ulanadi. Òolqin qabul qilinganidan keyin qongiroq darhol toxtaydi, chunki uning toqmogi qongiroq kosasiga emas, balki kogererga ham uriladi. Shundan keyin priyomnik yana yangi tolqinni qabul qilishga tayyor boladi. Shunday qilib, Popov priyomnigida elektromagnit tolqinlarning goyatda kichik energiyasidan kogerer vositasida qayd qiluvchi apparat elektr qongiroqni energiya bilan taminlovchi elektr batareyasini boshqarish uchun foydalaniladi. Gers vibratorini takomillashtirib va ozining radiopriyomnigini ishlatib A.S. Popov 1896- yilda dunyoda birinchi bolib uncha katta bolmagan (250 m) masofada, bir yildan song 5 km masofada, 1899- yilda esa ozi kashf etgan antennasidan foydalanib 50 km masofada radiotelegraf aloqasini ornatdi. Keyinchalik 1901- yilda Atlantika okeani orqali radiotelegraf aloqasi ornatildi. 19041907- yillarda elektron lampalarning ixtiro qilinishi va 1913- yilda ularning sonmas tebranishlarni generatsiyalash (uygotish) uchun qollanishi radiote- lefon va radioeshittirishning rivojlanishiga katta imkon yaratdi. Shuni qayd etish lozimki, G. Gersning elektromagnit tolqinlar boyicha ishlaridan tasirlanib italyalik fizik va muhandis G. Markoni ham bu sohada tajribalar otkazgan hamda simsiz telegraf asbobini ishlab chiqqan. Markoni priyomnigining sxemasi ham Popov priyomnigi sxemasi kabi edi. 10- §. Modulyatsiya va detektorlash Malumki, barcha tovush tebranishlari past chastotali tebranish- lardir. Masalan, tovushli axborot va musiqada bu chastotalar yuz gersdan bir necha ming gersgacha boladi. Holbuki, vaqt birligi ichida uzatiladigan elektromagnit tolqin energiyasi chastotaning tortinchi darajasiga proporsionaldir. Shu sababli past chastotali (tovush chastotali) elektromagnit tolqinlar deyarli tarqalmaydi. Yuksak chastotali, masalan, lampali generatorda generatsiyalanadigan tolqinlar yaxshi tarqaladi. Lekin bu tolqinlar priyomnikda faqat sof garmonik tebranishlar hosil qiladi. Bunday tebranishlarni qabul qilish bilan faqat peredatchikning ishlayotgan yoki ishlama- yotganligini bilamiz, tovushli axborot yoki musiqani esa eshita olmaymiz. Òovushlarni radiodan uzatish uchun antennadan tarqa- layotgan yuksak chastotali elektromagnit tolqinlarni tovush tebra- nishlari tasirida ozgartirish kerak. www.ziyouz.com kutubxonasi 32 Radiotexnikada foydalaniladigan elektromagnit tolqinlarni radiotolqinlar deb ataladi. Radiotolqinlarning chastotalari 3·10 4 Hz dan 3·10 11 Hz oraliqda, tolqin uzunliklari esa mos ravishda 10·10 4 m dan 1·10 -3 m oraligida yotadi. Radiotolqinlarni ota uzun (λ > 10·10 3 m), uzun (λ = 1·10 4 ÷ 1·10 3 m), ortacha uzun (λ=1·10 3 ÷1·10 2 m), qisqa (λ = 100 ÷10 m) va ultraqisqa (λ = 10 ÷1·10 -3 m) tolqinlarga ajratiladi. Peredatchikdan priyomnikka tarqalayotgan radiotolqin parametrlaridan birini uzatilayotgan axborotga moslab ozgartirish Download 3.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2025
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling