С.Г. Калашников - Электричество (1115533), страница 124
Текст из файла (страница 124)
Кроме того, имеются и другие причины, связанные с процессами внутри самих ламп. Применить же демодуляцию в первой лампе приемника, отказавшись вовсе от усиления высокой частоты, невозможно, так как в этом случае вместе с сигналом будут усиливаться также неизбежные помехи, которые особенно велики на низких частотах. От указанного недостатка в значительной степени свободен супергетеродинный приемник, являющийся в настоящее время ои Рис. 439.
Волк-схема супергетеродиииого приемника самым распространенным. Его блок-схема показана па рис. 439. Модулированные колебания высокой частоты У = а,[1+ г'(1)]в1псЛ из антенны попадают в этом приемнике на один из электродов специальной лампы, а на другой электрод этой лампы действует напряжение местного гетеродина У1 — — в1 з1псв11. В результате, так же как и в гетеродинном приемнике, на выходе лампы возникает колебание разностной частоты, пропорциональное (1 + 1 (с)] сов (ш — ш1 ) 1, модулированное той же функцией ]1+ 1(с)], что и первоначальное колебание в антенне.
Этот процесс преобразования частоты в радиотехнике называется смешиванием частот, а лампа, служащая для этой цели, — смесительно11 лампой. Однако, в отличие от простого гетеродинного приемника, частоту (ы — св1) (так называемую промежуточную частоту) делают достаточно высокой (неслышимой). Колебания промежуточной частоты затем выделяют и усиливают резонансным усилителем и подвергают демодуляции обычным способом. Полученный таким образом сигнал, уже звуковой частоты, еще дополнительно усиливают и подают в громкоговоритель. э 253 п элкктгомАгнитнык волны 593 В таких приемниках при настройке на разные станции одновременно с изменением емкости входного контура изменяется и емкость колебательного контура гетеродина, так что промежуточная частота (и — м1) при перестройке приемника остается постоянной.
Для этого подвижные пластины обоих конденсаторов (входного контура и гетеродина) насаживают на обшую ось. Вьнпе мы говорили о демодуляции колебаний и смешивании частот с помощью сеточных электронных ламп. Очевидно, что то же можно сделать, используя вместо вакуумных ламп транзисторы. 3 253. Полусвободные электромагнитные волны До сих пор мы рассматривали электромагнитные волны двух типов: волны вдоль проводов и свободные электромагнитные волны. В первом случае линии напряженности заканчивались на проводах линии (замыкались ими, см. рис. 401), а во втором — замыкались в диэлектрике (см. рис. 415).
В радиотехнике мы встречаемся еще с электромагнитными волнами промежуточного типа. Свободные волны возникают в том случае, если излучающий диполь находится целиком в диэлектрике (в воздухе) и достаточно удален от всех окружающих предметов. Это имеет место при излучении коротких волн (несколько метров и меньше), когда размеры диполя малы и он высоко приподнят над поверхностью земли. Для излучения длинных волн (сотни и тысячи метров), напротив, всегда применяют антенны, заземленные на одном конце, отчего характер электромагнитной волны изменяется. В 3 235 мы видели, что при заземлении вибратора (диполя) его длина волны увеличивается в два раза, а картина распределения тока и напряжения представляет собой половину картины соответствующего распределения для незаземленного диполя (см. рис. 413 а).
Поэтому и картина распределения поля в волне заземленной антенны изображается верхней пО р 4 Ркс. 440. 11елусвобелные электроловинОй Рис. 425, лежащей над ме кит ые волны плоскостью симметрии АА. Она показана на рис. 440. Линии нэлряженности электрического поля в этом случае замыкаются в воздухе только с одной стороны, а с другой стороны замыкаются через Землю. Такие волны можно назвать полусвободнылеи. Распространяясь, полусвободные ванны следуют за кривизной Земли, подобно тому как волны вдоль проводов следуют за изгибами линии, и огибают земную поверхность.
ПРИНЦИП РАДИОСВЯЗИ гл ххш Явление огибания волнами различных препятствий, т.е. дифракция волн, играет огромную роль в радиосвязи. Именно вследствие дифракции радиоволн возможна устойчивая радиосвязь между удаленными пунктами, разделенными между собой выпуклостью Земли, несмотря на то что сама Земля, сравнительно хорошо проводящая электричество, непрозрачна для электромагнитных волн (рис. 441).
Однако дифракция сильно зависит от длины волны и выражена тем сильнее, чем болыпе длина волны. Поэтому способностью хорошо огибать земную поверхность обладают только длинные волны (сотни и тысячи метров). Такие волны можно заставить обойти вокруг земного шара и можно принять их в том же пункте, из которого они были отправлены. Время, необс "' -'~,"1~ ~~ ходимое для этого электромагВ~ '1ч~ '~'1 ц 1, нитным волнам, примерно равно 40000/300 000 = 0,13 с.
Напротив, очень короткие волны (несколько метров и меньша) почти не огибают Землю, и поэтому устойверхности длинными электро- чивая связь на коротких волнах возможна только на небольших расстояниях, немногим больших пределов прямой видимости. Этот случай мы имеем, в частности„в телевидении, где необходимо применять короткие волны (не длиннее нескольких метров). Исследования распространения коротких волн обнаруживают другие интересные явления. Попадая в верхние сильно ионизованные слои атмосферы (в так называемую ионосферу), радиоволны отражаются этими проводящими слоями, действующими подобно металлическим зеркалам, и возвращаются опять на Землю.
Поэтому и короткие волны могут достигать очень удаленных пунктов земной поверхности. Однако радиосвязь на коротких волнах гораздо менее устойчива, нежели на длинных. Изучение особенностей распространения радиоволн позволяет получить ценные сведения о строении верхних слоев атмосферы. Укажем в заключение, что в настоящее время электромагнитные волны применяются для обнаружения и точного определения положения предметов (самолетов в воздухе, кораблей в море и т.п.) (радиолокация), для передачи неподвижных и движущихся изображений (фототелеграфия, телевидение), для вождения кораблей и самолетов (радионавигация), для точного измерения расстояний на земной поверхности (радиогеодезия), в астрофизике для исследования радиоизлучения небесных тел (радиоастрономия); радиотехника лежит в основе устройства электронных счетных минин.
ДОБАВЛЕНИЯ 1. Теория опытов Кавендиша и Максвелла (к 9 28) Максвелл рассчитал, каким образом распределились бы заряды между сферами, расположенными так, как описано в опытах З 28, если бы существовало отклонение от закова Кулона, и показал, как можно вычислить по данным опыта возможное Значение этого отклонения. Предположим, что закон Кулона несправедлив и напряженность поля Е точечного заряда д выражается формулой Е = д/г, где и отлично от 2. Мы не выписываем справа постоянный множитель 1/(4яео), который все равно выпадаег из окончательного результата (фор- мула (9)).
Тогда потенциал в поле точечного заряда будет о У= —:. и — 1г гммкс гммк о 1" 2яогя(иди — 1,1 г" о где 2ха з(иди = г(Я вЂ” элемент поверхности сферы в сферических коор- г дииатах. Так как г =а +б — 2о~созд, то (1(г) и 2к г з!п д Иг2 и — 1,/ (ог+ бг — 2агсовгг)О'-'Уг о Вычислим теперь потенциал К, создаваемый равномерно заряженной сферой в какой-лкбо точке С„ находящейся внутри сферы на расстоянии С от ее центра (рис. 442). Пусть а радиус сферы, о — поверхностная плотность заряда на ней, а д = 4яагп — полный заряд сферы.
Тогда Рис. 442. К вычислению потенциала, создаваемого равномерно заряженной сферой 596 ДОВАВлиния ГЛ ХХ1У Вводя новую переменную к = сов гу, получаем ('Ы) =— о 1]' !!к и — 1 2,/ (аг+бг 2абк)<"-г>~г — 1 ! .г- ! — (а + б — 2асв) (и — 1 ) (и — 3) 2ас (и†1 ) (и — 3) 2 4 [ ] (и†1 ) (и†3) 2аб ( """ Здесь гм„„= а — б есть минимальное расстояние рассматриваемой точки до сферы, а г „, = а+ б — максимальное расстояние. Если точка, где разыскивают потенциал, находится вне сферы на расстоянии с ) а от ее центра, то тмин = б а, гмн с = б+ а.
Поэтому потенциал Ц,(С) во внешней точке есть У,(с) = . — [(б — а) " — (Я+ а) "]. Положим теперь и = 2 — 6 (где Б может быть как положительным, так и отрицательным). Величина б характеризует отклонение от закона Кулона, а при Б = О мы получаем закон Кулона точно. Из опытов Кулона можно заключить, что б если и не равно нулю„то очень мало.
Поэтому положим 6 <(1, разложим полученные выражения для пгаенциала в ряд Тейлора по степеням Ю и ограничимся только членами первого порядка малости. Тогда ьг = Пн-г (~ ) Это дает !!(С) = — — Б — [(а — С)1п(а — г) — (а+О!п(а-Ьб)], (1) а 2аб Ун(с) = - — 3 — [(с — а)!п(б — а) — Я т а)!и Ы+ а)]. (2) 2аб Полагая в найденных выражениях с = а и раскрывая получающиеся неопределенности, мы получим значение потенциала на самой сфере в виде У(а) = (г',(а) = У (а) = — -ь Б — 1п 2а (3) а а После этих подготовительнмх расчетов перейдем к опытам Кавендиша и Максвелла.
Пусть А — радиус внутренней сферы,  — радиус внешней сферы, о! — заряд внутренней сферы, ог — заряд внешней сферы. Тогда потенциал У! внутренней сферы (А) есть У! = У(А) + К(А) = = — + б — 1п2А+ — — 6 ~ [( — А)!п( — А) — (В+ А) 1п(В+ А)]. А А В 2ВА (4) Для потенциала Уг внешней сферы аналогично имеем Пг = П(В) -1- Ун(В) = = — + Б — 1п2В+ — — Ю вЂ” [( — А) 1п( — А) — (В+ А) 1п(В+ А)].
В В В 2АВ (5) 61 1 ТЕОРИЯ ОПЫТОВ КАВЕНДИША И МАКОВЕЛЛА 597 Когда мы соединяем обе сферы металлической проволокой, то нх потенциалы принимают одинаковое значение Ц~, которое измеряют на опыте (потенциал, до которого заряжают первоначально обе соединенные друг с другом сферы). Поэтому У~ = Уо = О Подставляя сюда выражения для У~ и 77э из (4) и (5), получаем два урав- нения Уо= Ог/(4)+ЧоФ, Уо = Во/(В)+ВФ, где введены обозначения: (7) 1 б /(х) = — + — 1и2х, 1 А х х (6) = — — — (( — .4) !и ( — А) (В Ф А) !и (В + А)) В 2АВ Из этих уравнений мы можем исключить заряд 21 внешней сферы и выра- зить заряд д~ внутренней сферы через известный из опыта первоначальный общий потенциал сфер Уа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
