ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.06.2024
Просмотров: 82
Скачиваний: 0
На использовании явления электромагнитной ин дукции при движении проводников в магнитном поле основан принцип действия генераторов. Генераторы служат источниками переменного тока, который ши роко применяется в радиотехнике. Переменный ток меняет величину и направление определенное число раз в секунду. Простейший способ получения пере менного тока показан на рис. 7. При вращении рамки в магнитном поле в ней будет индукцироваться ЭДС, величина которой зависит от интенсивности магнит ного поля и скорости вращения рамки.
Рис. 8. График синусоидального тока: Т — период колебания
На рис. 8 показан график переменного тока. По горизонтальной оси указано время в секундах, а по вертикальной — ток в амперах. При переменном токе электроны движутся вдоль провода сначала в одном направлении, затем останавливаются, далее дви жутся в обратную сторону, опять останавливаются и снова повторяют свое движение вперед и назад. Иначе говоря, электроны совершают в проводе колебания. Ток одного направления условно считают положи тельным и его величину откладывают вверх по верти кальной оси, а ток противоположного направления считают отрицательным и'-его величину откладывают вниз. Кривая изменения тока называется с и н у с о и дой.
Переменный ток характеризуется амплитудой, пе риодом и частотой колебания. Под а м п л и т у д о й понимается максимальное значение тока, выражен ное в амперах (на рис.. 8 амплитуда равна 10 А).
20
Время, в течение которого совершается одно полное
колебание, |
называют |
п е р и о д о м |
и обозначают бук |
|||
вой |
Т |
(сек). Число |
полных колебаний (т. |
е. перио |
||
дов) |
за |
1 |
секунду характеризует |
ч а с т о т у . |
Частота |
электрических колебаний обозначается буквой / и из меряется в г е р ц а х (Гц). Герцем называется одно колебание в секунду. Частота и период являются об ратными величинами:
Все переменные токи принято делить в радиотех
нике на две группы. Токи с |
частотой до |
20 000 Гц |
|||||||
называют |
т о к а м и |
н и з к о й |
(НЧ), |
или |
з в у к о |
||||
вой, ча с т о т ы. Токи с частотой |
более |
20 000 |
Гц |
||||||
(f>20 000Гц) |
называют |
т о к а м и |
в ы с о к о й |
ч а |
|||||
с т о т ы (ВЧ). Измеряют токи высокой частоты в |
к и |
||||||||
л о г е р ц а х |
(кГц) |
и м е г а г е р ц а х |
(МГц): |
|
|||||
1 |
МГц= 1000 |
кГц = |
1 000 000 |
Гц. |
|
|
|||
ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ |
|
|
|||||||
В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПОЛЯХ |
|
||||||||
Носителями |
зарядов, |
как |
уже |
упоминалось, |
яв |
ляются электроны и протоны. Практически носите лями положительных зарядов служат также и поло жительные ионы — атомы, лишенные одного или не скольких комплектных для них электронов.
Электрические заряды, попав в электрическое поле, начинают двигаться. Движение происходит в сторону заряда- с противоположным знаком — отри цательный заряд движется к положительному, а по ложительный— к отрицательному (рис. 9).
Если электрон движется в ускоряющем электри ческом поле, то он отбирает энергию от источника электрического поля, повышая свою скорость и энер
гию. На электрон, помещенный |
в точке А поля (см. |
рис. 9), действует сила |
|
F = — еЕ, |
- |
1 |
|
где е — заряд электрона; Е — напряженность электрического поля.
21
Под действием этой силы электрон движется к по ложительному электроду. Так как напряженность од нородного электрического поля постоянна во всех точках, то электрон будет двигаться равномерно уско ренно. Если в точке А электрон имел скорость V\, то в точке В электрон будет иметь большую скорость
V2. Следовательно, при перемещении |
электрона |
из |
|||
|
|
точки А в точку В его |
|||
- в |
|
энергия возрастает |
на |
||
|
|
mV's |
mV\ |
|
|
* - © ' |
|
~Т~ ~ ~ 2 ~ ' |
|
||
|
|
|
|
||
_<&г_ |
|
Приращение кинетиче |
|||
© - |
- © |
ской энергии электрона |
|||
В |
А |
произошло за счет энер |
|||
гии ускоряющего элек |
|||||
Рис. 9. Движение зарядов в элек |
|||||
трического поля. Ра |
|||||
трическом поле в сторону |
противо |
||||
положного знака |
|
бота, затраченная по |
|||
|
|
лем на |
перемещение |
электрона, определяется произведением заряда элек трона (е) на разность потенциалов (U&b)'-
А —в - Uдв •
Эта работа по закону сохранения энергии равна при ращению кинетической энергии, приобретенной элек троном, т. е.
А = е- Uа в = |
mV| |
mV\ |
|
2 |
2 • |
||
|
|||
Если начальная скорость (Pi) |
равна нулю, то |
||
е - Uав |
mVl . |
||
|
2 : |
отсюда можно определить скорость электрона в лю
бой точке |
поля: |
V = |
1/ |
2 • —•£/. |
Подставив в это |
|
|
|
|
У |
т |
|
|
выражение численное значение |
получим |
скорость |
||||
электрона: |
[/ = |
600]^£/ км/сек, |
|
|
||
где U — пройденная |
электроном |
разность |
потенциа |
лов.
Определение скорости полета электронов имеет прак тическое значение. Если, например, к аноду электрон-
22
ной лампы приложено напряжение £/=100 В, то ско рость электронов в момент соударения с анодом
£7 = 6001/100 = 6000 |
км/сек. |
Движущийся в тормозящем |
электрическом поле |
от точки В к точке А (см. рис. |
9) электрон отдает |
свою энергию электрическому полю, при этом проис ходит уменьшение его скорости и энергии. В резуль тате энергия электрического поля возрастает на ве личину, равную произведению заряда электрона (е) на пройденную электроном разность потенциалов (£7лв), т. е. на величину е • £7Ав-
Поперечное электрическое поле изменяет энергию и траекторию летящего электрона. Во всех рассмот ренных случаях представлено движение одиночного электрона в электрическом поле. В электронных же приборах используются не отдельные электроны, а по ток большого количества электронов, т. е. так назы ваемый электронный поток (или луч).
Зная законы движения электрона в электрическом поле, можно подобрать величины и направления элек трических полей так, чтобы получить электронный луч определенной формы и осуществить управление его траекторией.
Характер действия магнитного поля на электрон можно определить на основании законов действия магнитного поля ,на проводник с током, так как дви жущийся электрон создает элементарный электриче ский ток. Движущийся электрон создает свое магнит ное поле, взаимодействующее с внешним полем, в
котором он помещен. В результате |
на электрон дей |
ствует механическая сила F, величина которой опре |
|
деляется по формуле |
|
F= eVB sin а, |
|
где е — заряд электрона; |
|
V— скорость электрона; |
7 |
В — магнитная индукция; |
|
а— угол между направлением магнитных сило вых линий поля и вектором скорости элек трона.
23
Если |
скоростьэлектрона V равна |
нулю (т. е. |
У = 0), то |
сила F также равна нулю. |
Это означает, |
что на неподвижный электрон магнитное поле не дей ствует, так как вокруг неподвижного электрона не создается магнитное поле.
Если электрон движется параллельно направле нию магнитных силовых линий, то угол а оказы вается равным нулю илу 180°. А так как sin 0° = 0 и sin 180°=0, то сила F также равна нулю. Следова тельно, и на электрон, движущийся вдоль силовых линий, магнитное поле не действует.
Если направление движения электрона перпенди кулярно направлению магнитных силовых линий поля
(т. е. а = 90° или 270° и s i n a = ± l ) , |
то на электрон |
|
действует сила F, величина которой равна произведе |
||
нию заряда электрона (е) на |
его скорость (У) и на |
|
величину индукции магнитного |
поля |
(В): |
F= e-V -В.
Следовательно, магнитное поле не изменяет энер гию движущегося в нем электрона, а изменяет только траекторию его движения.
Возможность изменения траектории движения электронов с помощью магнитного поля используется в телевизионных трубках для фокусировки электро нов и управления электронным лучом.
ОБЩАЯ СХЕМА РАДИОПЕРЕДАЧИ И РАДИОПРИЕМА
В основе радиопередачи лежит принцип последо вательного преобразования звуковых колебаний упру гой среды (например, воздуха) в электрические, за тем в электромагнитные и излучение последних
вэфир.
Вслучае радиоприема идет обратное преобразо вание электромагнитных колебаний в электрические,
аэлектрических в звуковые. Простейшая схема ра диопередачи и радиоприема показана на рис. 10.
Первое преобразование звуковых колебаний в элек трические осуществляется с помощью микрофона, ко торый выделяет токи низкой частоты (НЧ), имеющие частоту от. десятков до нескольких тысяч герц. Эти
токи направляются в м о д у л я т о р — составную
24
часть радиопередатчика. В большинстве случаев мо дулятор представляет собой усилитель токов низкой
частоты. Главной |
частью передатчика является |
г е |
н е р а т о р т о к о в |
в ы с о к о й ч а с т о т ы (ГВЧ) |
ра |
диоволн. Частоты этих токов, называемых несущими, обычно бывают от сотен тысяч до сотен миллионов и даже миллиардов герц.
Усиленный ток звуковой частоты, полученный после модулятора, воздействует на генератор так, что амплитуда тока высокой частоты генератора изме няется в соответствии с передаваемыми звуковыми
Рис. 10. Блок-схема радиосвязи
колебаниями. Процесс воздействия токов низкой ча стоты на токи высокой частоты в целях изменения характера высокочастотных колебаний называется м о д у л я ц и е й . Он происходит в генераторе, а не в модуляторе. Модулятор служит только для осуще ствления воздействия низкочастотных электрических колебаний, созданных микрофоном, на токи высокой частоты, создаваемые генератором.
Различают несколько видов модулированных сиг налов. Наиболее распространенной является а м п л и т у д н а я модуляция, при которой под воздей ствием звуковых колебаний изменяется амплитуда колебаний генератора высокой частоты. Это измене ние должно происходить в соответствии с передавае мым звуком. Когда ток микрофона имеет одно на правление и увеличивается, амплитуда тока высокой частоты (ВЧ) также увеличивается. При уменьшении тока микрофона и изменении его направления ампли туда тока ВЧ уменьшается. При этом изменение ам плитуды тока ВЧ в точности следует за изменением
25
тока НЧ. Полученные в результате модуляции коле бания высокой частоты называются м о д у л и р о в а н н ы м и к о л е б а и и я м и.
Нельзя говорить, что модуляция есть наложение колебаний низкой частоты на колебания высокой ча стоты, или сложение этих колебаний.
Амплитудная модуляция используется для радио передачи на длинных, средних и коротких диапазо-
Рис. 11. График модуляции:
а— сигнал модуляции; б — амплитудная модуляция; в — частотная модуляция
нах волн, а также для передачи сигналов изображе ния в телевидении.
При определенных условиях характер колебаний генератора ВЧ можно изменять не по амплитуде, а по частоте. Такая модуляция называется ч а с т о т н о й . Принцип частотной модуляции заключается в сле дующем. При увеличении модулирующего тока низ кой частоты собственная частота генератора возра стает. Когда модулирующий ток спадает и меняет свое направление, частота генератора уменьшается; При этом амплитуда высокочастотных колебаний, остается в течение всего времени постоянной.
Частотную модуляцию используют для радиопере дачи на ультракоротковолновом (УКВ) диапазоне,
26