Попов: биография, изобретение радио. А.С. Попов — изобретатель радио

Опыты Герца показали, что с помощью электромагнитных волн можно отправлять и принимать сигналы, но все это делалось на очень малом расстоянии, в пределах стола лаборатории. Проведя важный для науки эксперимент, Герц не увидел практической ценности использования электромагнитных волн и даже сам отрицал возможность их применения.

Однако эти опыты заинтересовали физиков всего мира. В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель высшего учебного заведения в Кронштадте А.С. Попов, создавший в апреле 1895 г. первый в мире радиоприемник, в котором прием сигналов регистрировался с помощью электрического звонка.

Схема передатчика Попова изображена на рисунке 1. Колебательный контур состоит из индуктивности - вторичной обмотки индукционной катушки L , питаемой батареей Б, и емкости - искрового промежутка аЬ. Если нажать на ключ К, то в искровом промежутке катушки проскакивает искра, представляющая собой высокочастотный разряд и вызывающая электромагнитные колебания в антенне А.

Антенна является открытым вибратором и излучает электромагнитные волны, которые, достигнув антенны приемной станции, возбуждают в ней электрические колебания.

Для регистрации принятых волн А.С. Попов применил специальный прибор - когерер К, состоящий из стеклянной трубки, в которой находятся металлические опилки (рис. 2).

В левый конец трубки введена металлическая пластинка В, в правый - провод С, соприкасающийся с опилками. В обычных условиях сопротивление опилок велико, но под действием электрических колебании между ними проскакивают маленькие искорки, опилки слипаются, и сопротивление когерера резко уменьшается. Если встряхнуть трубочку или слегка ударить по ней, то опилки распадаются, и их сопротивление снова возрастет. А.С. Попов включил когерер в цепь, содержащую источник ЭДС Б и звонок, молоточек которого при действии звонка мог ударять по резиновой трубке Т. Когда сопротивление когерера велико, сила тока, постоянно идущего в цепи БBCNБ, недостаточна для притяжения якоря в реле. С появлением электромагнитной волны сопротивление когерера падает, сила тока в цепи БBCNБ увеличивается, якорь S реле замыкает в точке Q цепь электромагнита М 1 , включенного параллельно цепи когерера, и молоточек звонка сигнализирует о приходе волны. При этом цепь электромагнита Μ размыкается, и молоточек ударяет по когереру. Сопротивление когерера увеличивается, и реле размыкает цепь звонка. На одиночную волну прибор отвечает коротким звонком, а на непрерывно принимаемые волны - частыми звонками через равные промежутки времени.

Реле позволило А.С. Попову не регистрировать непосредственно принимаемые антенной волны, а использовать их малую энергию для управления источником энергии, который питает аппарат, регистрирующий появление этих волн.

В июне 1895 г. А.С. Попов усовершенствовал свой приемник, добавив к нему для повышения чувствительности вертикальный провод - приемную антенну, а в марте - телеграфный аппарат для приема словесного текста, и получил возможность записывать принимаемые сигналы на телеграфную ленту. 24 марта 1896 г. были переданы первые слова "Генрих Герц" с помощью азбуки Морзе.

Добившись успеха, А.С. Попов продолжал опыты по увеличению дальности радиосвязи. Он использовал явление резонанса, для чего применил в своих приборах элементы настройки на определенную длину волны, и уже в 1898 г. А.С. Попов осуществил радиосвязь между двумя кораблями на расстояние 5 км.

В 1899 г. его ученик П.Н. Рыбкин обнаружил возможность приема радиотелеграфных сигналов "на слух". Вскоре после этого А.С. Попов сконструировал первый специальный радиоприемник и тем самым положил начало развитию радиотелефонной связи.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же. В любом приемнике имеется антенна, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электрические колебания. Эти слабые сигналы управляют источниками энергии, питающими последующие цепи.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. - Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. - C. 440-442.

1. Александр Степанович Попов – создатель первого в мире радиоприёмника и радиопередатчика.
Дата 7 мая 1895 года должна быть отмечена как имеющая особое значение в истории радиосвязи и современной культуры. В этот день Александр Степанович Попов прочитал на заседании Русского физико-химического общества доклад «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» и продемонстрировал передачу знаков азбуки Морзе без помощи проводов. В качестве передатчика была применена катушка Румкорфа (рис. 1) с присоединённым к ней вибратором Герца (рис. 2), а в качестве приёмника - созданная А. С. Поповым схема, состоявшая из антенны, когерера, реле и приспособления для восстановления чувствительности когерера: рис. 3 – схема и внешний вид радиоприёмника. Свой доклад А. С. Попов закончил словами: «В заключение я могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применён к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией». Таким образом, А. С. Попов первым указал на возможность применения волн Герца для связи и подтвердил эту возможность чрезвычайно убедительными опытами.
Весной и осенью этого же года он продолжал свои опыты в помещении Минного класса и в прилегающем саду. Передача сигналов производилась уже на расстоянии нескольких десятков метров. Приёмник был несколько усовершенствован по сравнению с первоначальным образцом и имел все существенные детали, вошедшие в состав приёмников беспроволочного телеграфа, применявшихся затем в продолжение ряда последующих лет. Этот приёмник в конце 1895 г. был передан метеорологической станции Петербургского лесного института, где под названием «грозоотметчика» служил для регистрации грозовых разрядов на расстояниях до 30 километров (рис. 4).
24 марта 1896 г. А. С. Попов снова выступил с докладом в Русском физико-химическом обществе, наглядно демонстрируя возможность телеграфирования без проводов.
Приёмный и передающий аппараты были расположены в разных помещениях на расстоянии 250 метров. А. С. Попов передал первую в мире радиограмму, состоявшую из двух слов – «Генрих Герц». Текст этой радиограммы очень показателен; он характеризует самого изобретателя радио. А. С. Попов ясно понимал, что его исследования вызовут переворот в области связи без проводов. Однако поразительно скромный и преданный науке, он готов был, прежде всего, воздать должное своим предшественникам.

Все опыты с электромагнитными волнами А. С. Попов должен был производить, не имея на это никаких специальных ассигнований. Необходимые приборы изготовлялись собственноручно им самим или его помощниками.
В течение последующих полутора лет он сделал весьма важное усовершенствование передающей части беспроволочного телеграфа: к вибратору Герца он с одной стороны присоединил антенну, а другую его половину заземлил, благодаря чему дальность передачи заметно возросла. К этому времени итальянец Маркони, начавший первоначально заниматься опытами Герца в Болонье у профессора Риги, применив передаточное устройство и антенну Попова, осуществил связь на расстоянии в несколько сотен метров, а затем и в несколько километров. Когда слухи об этом проникли в печать, Морское ведомство ассигновало на опыты Попова... триста рублей.
Ограниченность средств, возможность производить опыты только летом, так как остальное время было занято преподаванием, недоверие и непонимание важности нового средства связи в высших кругах - всё это тормозило работу А. С. Попова.
Только через три года, в 1898 г., удалось построить две полные приёмно-передающие станции, с которыми (между учебным судном «Европа» и крейсером «Африка») была установлена беспроволочная связь до 8 километров. Опыты этого года подтвердили возможность связи в любых метеорологических условиях и, в частности, в тумане, когда обычная световая сигнализация не могла быть применена. В 1899 г. инженер Дюкрете, владелец небольшого завода в России, получил заказ от Морского министерства на три станции, которые и были готовы к осени этого же года.

Морское ведомство уже достаточно хорошо поняло важность беспроволочной связи. Построенные станции были установлены на броненосцах черноморской эскадры «Георгий Победоносец» и «Три Святителя».
Однако, несмотря на то, что А. С. Попов за свои работы получил в это время премию Русского технического общества, несмотря на все безусловные успехи беспроволочного телеграфа, несмотря на энергию Дюкрете, – масштабы работ А. С. Попова, ограниченные ничтожно малыми средствами, были очень незначительными.
Всё же 1899 год отмечен двумя существенными достижениями А. С. Попова: во-первых, им был разработан приёмник с телефоном (прообраз современного детекторного приёмника – рис. 5), позволивший увеличить дальность работы; во-вторых, было установлено беспроводное сообщение между островом Гогланд и городом Котка, необходимость в котором появилась в связи с работами по снятию с камней потерпевшего аварию броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» (рис. 6). Дальность передачи в этом случае была более 40 километров. Тогда же радиотелеграф впервые послужил к спасению человеческих жизней: с Гогланда было получено сообщение о бедственном положении группы рыбаков, унесённых на льдине. Ледокол «Ермак» по радио получил приказ отправиться в море, вскоре обнаружил и спас всех людей.
На Западе в это время организовалось несколько мощных промышленных предприятий, производивших радиоаппаратуру. Если ещё в 1899 г. вернувшийся из-за границы и посетивший там ряд немецких и французских радиостанций Александр Степанович мог сказать, что «мы не очень отстали от других», то уже через пару лет всем было ясно, что отставание нарастало катастрофически. Несмотря на все усилия А. С. Попова, министерская рутина, казённое отношение к делу, боязнь ответственности, наконец, недружелюбное отношение к изобретениям и изобретателям не давали возможности ни развить работы в кронштадтских мастерских Морского министерства, ни увеличить заказы заводу Дюкрете.
В результате, в 1905 г., когда, в связи с начавшейся русско-японской войной, потребовалось большое количество радиостанций, оказалось, что единственным способом получить их быстро и в достаточном числе - это... заказать их какой-либо иностранной фирме.
В начале 900-х годов в деятельности Александра Степановича происходит поворот. В 1900 г. Петербургский электротехнический институт присуждает ему звание почётного инженера-электрика, в следующем году Русское техническое общество избирает его своим почётным членом.
В этом же году он принимает приглашение на кафедру физики в Электротехническом институте, который в это время был реорганизован и переведён в новые специально построенные здания на Аптекарском острове. Новому профессору физики предстояла большая работа по организации курса и лабораторий. А. С. Попов уделял этому много времени и внимания, тем более, что, по его мнению, преподавание физики в электротехническом высшем учебном заведении должно было значительно отличаться от преподавания её в университете. А. С Попов составил подробную программу работ и начал её проводить в жизнь.
Деятельность его как профессора Электротехнического института не позволила ему отдавать работе по практическому применению беспроволочного телеграфа столько времени, как ранее. Летний период 1902 г. был последним, когда он имел возможность лично принимать участие в опытах на судах.
Александр Степанович, получивший к этому времени известность как изобретатель и профессор, сохранил все прежние черты своего характера: скромность, внимание к чужим мнениям, готовность идти навстречу каждому и посильно помогать требующим помощи. И в своей технической работе, и в преподавательской деятельности он всегда с вниманием выслушивал мнения, высказываемые помощниками и сотоварищами, и принимал к сведению их полезные советы. Но и в сравнительно спокойной обстановке Электротехнического института ему приходилось тратить много сил, чтобы организовать кафедру физики так, как он считал это целесообразным. Институт находился в ведении наиболее косного из министерств – Министерства внутренних дел, и всякое живое начинание встречало там, в лучшем случае, пассивное сопротивление. И в этот период, когда А. С. Попов получил уже всеобщее признание, когда его «карьера», как тогда выражались, была сделана, – он имел кафедру в столице, был окружён доброжелательными сотрудниками и сотоварищами, – душевного спокойствия он не имел: он видел, как его любимое детище – беспроволочный телеграф – не совершенствуется так, как ему хотелось бы. По мере возможности он продолжает свои работы по беспроволочному телеграфированию (и телефонированию) в лаборатории Электротехнического института; он изучает электрические колебания с помощью трубки Брауна, исследует волномеры, редактирует издание работ по радиосвязи и т. д.
Наступил 1905 год. Под давлением пробудившихся общественных сил правительство должно было пойти на предоставление некоторых политических свобод, в частности, была введена и автономия высшей школы. Первым выбранным почти единогласно директором Электротехнического института был Александр Степанович Попов.
Заботы, связанные с выполнением ответственных обязанностей директора, расшатали и без того не слишком крепкое здоровье Александра Степановича. После одного очень бурного объяснения в министерстве, вернувшись домой, он почувствовал себя внезапно очень плохо. Врачи констатировали у него кровоизлияние в мозг, и 13 января 1906 года Александр Степанович Попов умер , не приходя в сознание.

2. Как работает простейший радиоприёмник
В первом номере в журнала Русского физико-химического общества за 1896 г. приёмник Попова (отдельно – рис. 7) описан следующим образом:

Трубка с опилками подвешена горизонтально между зажимами М и N на лёгкой часовой пружине, которая для большей эластичности согнута со стороны одного зажима зигзагом. Над трубкой расположен звонок так, чтобы при своём действии он мог давать лёгкие удары молоточком посередине трубки, защищённой от разбивания резиновым кольцом. Удобнее всего трубку и звонок укрепить на общей вертикальной дощечке. Реле может быть помещено как угодно.
Действует прибор следующим образом. Ток батареи 4-5 Вольт постоянно циркулирует от зажима Р к платиновой пластинке А, далее через порошок, содержащийся в трубке, к другой пластинке В и по обмотке электромагнита реле обратно к батарее. Сила этого тока недостаточна для притягивания якоря реле, но если трубка AВ подвергается действию электрического колебания, то сопротивление мгновенно уменьшится и ток увеличится настолько, что якорь реле притянется. В этот момент цепь, идущая от батареи к звонку, прерванная в точке С, замкнётся и звонок начнёт действовать, но тотчас же сотрясённая трубка опять уменьшит её проводимость, и реле разомкнёт цепь звонка. («Изобретение радио Л. С. Поповым», АН СССР, 1945, стр. 60.)

«Электрическое колебание», действию которого подвергается трубка АВ – когерер – и есть электромагнитная волна (сокр. – ЭМВ). Как ЭМВ вообще «попадает» в приёмник? Для это служит АНТЕННА – длинный медный провод, один конец которого прикрепляется к столбу, ветке дерева, к воздушному змею даже, а другой – к зажиму «М». Кроме того, приёмник должен иметь достаточно хорошее заземление: к зажиму «N» подключается ещё дин провод, надёжно соединённый с металлическим предметом, зарытым в землю. Только в этом случае в антенне возникнет индукционный ток, достаточный для того, чтобы произошло «спекание» опилок в когерере, и его сопротивление резко уменьшилось.
В статье «Полупроводниковый диод» я рассказывал о том, как один из сотрудников лаборатории Попова, случайно обнаружил, что если вместо электромагнитного реле подключить головные телефоны, то в них в них будут хорошо слышны телеграфные сигналы передатчика. В дальнейшем когерер был заменён кристаллическим детектором, изобретение которого по праву также принадлежит А.С. Попову.
Создание мощных радиостанций породило целую волну массового радиолюбительства. Собственно, само слово «радиолюбитель» возникло в начале ХХ века. Люди самостоятельно изготавливали кристаллические детекторы, искали на них активную точку
(рис. 8) и «строили» детекторные радиоприёмники.

Собственно, ДЕТЕКТОРНЫЙ радиоприёмник мы, обычно, и имеем в виду, когда говорим «простейший». В те далёкие времена именно радио было единственным источником информации для самых удалённых уголков нашей громадной страны.

Сейчас существует большое количество схем детекторных приёмников. Но, говоря ДЕТЕКТОРНЫЙ, не следует забывать: это такой приёмник, который не нуждается в источниках питания (батареях и аккумуляторах), он работает за счёт энергии принимаемых электромагнитных волн.

3. «Современные» детекторные приёмники
Начну с «классической» схемы №1 , которая была повторена радиолюбителями несчётное число раз и описана в школьной физике .
WA1 – антенна, внизу – заземление, L1 и С1 – входной колебательный контур, VD1 – полупроводниковый диод, С2 – конденсатор, BF1 – головные телефоны.

На рис. 10 показаны типы радиодеталей и их номиналы.
Конденсатор С1 может быть подстроечным.

При повторении такого радиоприемника не надо забывать, что (как и раньше) большое значение имеют качественные антенна и заземление. От этого напрямую зависит полученный результат.

Описание работы.

Под воздействием электромагнитных волн, излучаемых передатчиками, в антенне радиоприемника возникают вынужденные модулированные колебания (рис. 11).
Один из элементов входного контура, в данном случае С1, делается переменной емкости для настройки в резонанс с какой-либо станцией. В контуре также возникнут модулированные высокочастотные колебания (рис. 11), но значительно большей амплитуды при настройке в резонанс.
Этот высокочастотный модулированный сигнал не способен непосредственно вызвать колебания мембраны телефона со звуковой частотой. Он только возбудит высокочастотные колебания, не воспринимаемые нашим ухом. При большой частоте мембрана вследствие инертности не будет успевать смещаться сколько-нибудь значительно за малое время, равное периоду высокочастотных колебаний. Поэтому этот модулированный сигнал подается на
детектор – полупроводниковый диод V1, обладающий односторонней проводимостью . После прохождения детектора получаются детектированные колебания, представляющие собой сумму выпрямленных колебаний высокой и низкой частот (рис. 12).

Для окончательного отделения звуковой частоты от высокой параллельно с телефоном включают блокировочный конденсатор C2. Его ёмкость подбирается так, чтобы емкостное сопротивление для низких частот было гораздо больше, чем индуктивное сопротивление телефона В1. А телефон представляет большое индуктивное сопротивление для высокой частоты. Тогда токи высокой частоты пойдут через конденсатор, а низкой – через
телефон. В результате мембрана телефона будет колебаться со звуковой частотой (рис. 13), и мы услышим звук.

Многократное изготовление детекторных радиоприёмников по этой и подобной ей схемам показало отличную повторяемость. Я лично собрал свой первый детекторный радиоприёмник именно по этой схеме из деталей радиоконструктора (рис. 14) в ноябре 1968 года.

В заключение хочу заметить, что обилие информации по теме в Интернете есть ни что иное, как перепечатывание и многократное повторение того, что я давно уже встречал в журнале «Радио» и другой популярной радиолюбительской литературе. Найти что-то действительно новое и оригинальное напросторах сети мне не удалось.

Катушка Румкорфа - это устройство для получения импульсов высокого напряжения. Состоит из цилиндрической части, с центральным железным стержнем внутри, на которую намотана первичная обмотка из толстой проволоки. Поверх первичной обмотки наматывается несколько тысяч витков вторичной обмотки из очень тонкой проволоки. Первичная обмотка подсоединена к батарее химических элементов и конденсатору. В эту же цепь вводится прерыватель (зуммер) и коммутатор. Назначение прерывателя состоит в быстром попеременном замыкании и размыкании цепи. Результатом этого является то, что при каждом замыкании и размыкании в первичной цепи во вторичной обмотке появляются сильные мгновенные токи: при прерывании - прямого (одинакового направления с током первичной обмотки) и при замыкании обратного.

Для получения электромагнитных волн (ЭМВ) Генрих Герц использовал простейшее устройство, называемое вибратором Герца . Это устройство представляет собой открытый колебательный контур .

К медным стержням вблизи маленьких шариков были прикреплены обмотки катушки Румкорфа. При импульсах постоянного тока, вследствие действия прерывателя, в гальванической цепи вторичной обмотки катушки между шариками проскакивали искры и в окружающую среду излучались электромагнитные волны. Перемещением больших сфер вдоль стержней регулировались индуктивность и емкость цепи, определяющие частоты колебаний (и соответственно длины волн). Считается, что данный опыт Герца доказал существование электромагнитных волн (ЭМВ) .

Даже Крош с Барашем из Страны Смешариков умудрились сделать радиоприёмник по такой схеме. Но создатели мультфильма допустили одну существенную ошибку , из-за которой их приёмник НИКОГДА не будет принимать сигналы радиостанций!

Практически ничего не изменится, если сделать катушку L1 с изменяемой индуктивностью . На заре радио, когда переменные конденсаторы были дороги и дефицитны, большинство детекторных приёмников настраивались именно с помощью индуктивности – вариометрами.

См. мою статью «Полупроводниковый диод »

Емкостное сопротивление конденсатора - обратно пропорционально частоте переменного тока.

Основной элемент наушников (головных телефонов) – катушка с большим количеством витков тонкого провода. Поэтому головной телефон обладает индуктивным сопротивлением , которое прямо пропорционально частоте переменного тока.

Добротность Q – это характеристика колебательной системы, определяющая полосу резонанса и показывающая, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний.
Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе. То есть, чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания.
Для параллельного колебательного контура, в котором индуктивность, емкость и сопротивление включены параллельно:

Избирательность приемника – это способность приемника выбирать отдельную станцию (частоту), не принимая при этом сигналов от примыкающих к ней станций.

Намотка «внавал » наматывается плотно, виток на виток, чтобы получилась объёмная секция.

«ДЭМ-4М » – капсуль динамический телефонный для аппаратуры связи. Обратимый в микрофон.

Номинальный диапазон частот: 300-3000Гц

Модуль электрического сопротивления: 600 Ом

Средняя чувствительность: 28Па/В

Габаритные размеры: Æ55x30мм

Масса: 160г

Россия. "Октава".

Включение диодов по типу «моста» широко используется в выпрямителях блоков питания. См. мою статью «Полупроводниковый диод».

Мостовой усилитель – это класс усилителей, называемых мостовыми, в которых незаземленная нагрузка подключается к выходам усилителя с противофазными выходными сигналами.

Комплементарная пара – это пара транзисторов, сходных по абсолютным значениям параметров, но имеющих разные типы проводимостей. В биполярной технике – это транзисторы р-n-p и n-p-n. А в полевой – транзисторы с р- и n-каналом (см. мою статью «ТРАНЗИСТОР»).

Лицендрат – это многожильный провод, каждая жила которого Æ0,05-0,07мм, покрыта изолирующим лаком.

Схема приемника Попова, приведенная в «Журнале Русского физико-химического общества».

Картинка 7 из презентации «Принцип радиосвязи» к урокам физики на тему «Радиоволны»

Размеры: 800 х 600 пикселей, формат: png. Чтобы бесплатно скачать картинку для урока физики, щёлкните по изображению правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Для показа картинок на уроке Вы также можете бесплатно скачать презентацию «Принцип радиосвязи.ppt» целиком со всеми картинками в zip-архиве. Размер архива - 378 КБ.

Скачать презентацию

Радиоволны

«Опыт Герца» - Первый радиоприёмник А.С. Попова (1895 г.). Схема первого радиоприёмника А. С. Попова. Опыт Генриха Герца. Первый радиоприемник А. С. Попова (1895 г.). На основе своего опыта Попов сделал вывод. Ззз з. Объяснение результатов опыта. Ок. Радиоприемник Маркони (1896 г.). Опорный конспект. Александр Степанович Попов (1859 – 1905).

«Радио Попов изобретение» - В мае 1899 г. провели испытания системы радиосвязи между кронштадтскими фортами. Изобретение радио А.С. Поповым. Когерер. В габаритах. Радио. Принципы радиосвязи. Что дает возможность экономически выгодно производить изделия. От старой технологии изготовления деталей и изделий радиовещания. Попов Александр Степанович.

«Распространение радиоволн» - Модели распространения и частотные диапазоны (2). Возможна ли совместная работа?! Сверхрефракция, волноводные эффекты и помехи в микроволновом диапазоне. Линия прямой видимости с многолучевым приёмом. Процедуры обсуждения, одобрения и принятии публикаций разрабатываются и утверждаются Ассамблеей радиосвязи.

«Средства связи» - Развитие средств связи. Развитие средств связи преодолело немалый путь. От первых радиоприборов, до современной аппаратуры. Попов- прародитель современных средств связи. Схема первого радиоприёмника изобретённая Поповым. С каждым днём средства связи становятся более развитыми. Первые радиоприёмники.

«Радио изобретение» - 1920 г. Появление радиосвязи легло в основу развития направлений. 1888 г. 1922 г. Вывод: Армстронг изобретает супергетеродинный приёмник, позволяющий принимать очень слабые сигналы. 1903 г. Томас Альва Эдисон, американский изобретатель, открыл явление термоэлектронной эмиссии.

Всего в теме 25 презентаций

Устройство и принцип работы радиоприёмника

А. С. Попова

Выполнила: ученица 11 «б» класса

Овчинникова Ю.

Проверил: учитель физики

Гаврилькова И. Ю.

Новый Оскол 2003 г.

ПЛАН:

1. Первый радиоприёмник Попова.

2. Совершенствование радио Поповым.

3. Современные радиоприёмники.

Первый радиоприёмник Попова.

После того, как было открыто электричество, по проводам научились передавать электрические сигналы, переносившие телеграммы и живую речь. Но ведь телефонные и телеграфные провода не протянешь за судном или самолётом, за поездом или автомобилем.

И тут людям помогло радио (в переводе с латинского radio означает "излучать", оно имеет общий корень и с другими латинскими словами radius – "луч"). Для передачи сообщения без проводов нужны лишь радиопередатчик и радиоприёмник, которые связаны между собой электромагнитными волнами – радиоволнами, излучаемыми передатчиком и принимаемые приёмником.

История радио начинается с первого в мире радиоприёмника, созданного в 1895 г. русским учёным А. С. Поповым. Попов сконструировал прибор, которые, по его словам, "заменил недостающие человеку электромагнитные чувства" и реагировал на электромагнитные волны. Сначала приёмник мог "чувствовать" только атмосферные электрические разряды – молнии. А затем научился принимать и записывать на ленту телеграммы, переданные по радио. Своим изобретением Попов подвёл итог работы большого числа учёных ряда стран мира.

Важный вклад в развитие радиотехники внесли разные учёные: Х. Эрнест, М. Фарадей, Дж. Максвелл и другие. Наиболее длинные электромагнитные волны впервые сумел получить и исследовать немецкий физик

Г. Герц в 1888г. А. С. Попов, опираясь на результаты Герца, создал, как уже говорилось, прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний – радиоприёмник.

25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании физико-химического общества Попов сделал доклад "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям", в котором изложил основные идеи о своём чувствительном приборе для обнаружения и регистрации электромагнитных колебаний. Этот прибор назвали грозоотметчиком. Прибор содержит все основные части радиоприёмника искровой радиотелеграфии, включая антенну и заземление.

Грозоотметчик А. С. Попова.

Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер (от латинского слова cogerentia – сцепление). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)

Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. 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. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Схема радиоприёмника А. С. Попова, сделанная им самим: N – контакт звонка; А, В – вызовы когерера; С – контакт реле; РQ – выводы батареи, М – контакт антенны.

Принцип действия передатчика и приёмника Попова можно продемонстрировать с помощью установки, в которой диполь с когерером замкнут на батарею через гальванометр.

В момент приёма электромагнитной волны сопротивление когерера уменьшается, а ток в цепи увеличивается настолько, что стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу. Для прекращения приёма сигнала опилки когерера следует встряхнуть, например, лёгким постукиванием карандаша. В приёмной станции Попова эту операцию выполнял автоматически молоточек электрического звонка.

Схема демонстрации принципа действия приёмника Попова: К – когерер, Б – батарея.

Совершенствование радио Поповым.

Много сил и времени посвятил Попов совершенствованию своего радиоприёмника. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Неустанно работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20км, а в 1901г. дальность радиосвязи была уже 150км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.. Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.

Через 5 лет после постройки первого приёмника начала действовать регулярная линия беспроводной связи на расстояние 40 километров. Благодаря программе, переданной по этой линии зимой 1900 г., ледокол "Ермак" снял со льдины рыбаков, которых шторм унёс в море. Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX века.

Современные радиоприёмники.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе. Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

Схема простейшего радиоприёмника.

Современные радиоприёмники обнаруживают и извлекают передаваемую информацию. Достигая антенны приёмника, радиоволны пересекают её провод и возбуждают в ней очень слабые частоты. В антенне одновременно находятся высокочастотные колебания от многих радиопередатчиков. Поэтому один из важнейших элементов радиоприёмника – избирательное устройство, которое из всех принятых сигналов может отображать нужный. Таким устройством является колебательный контур. Контур воспринимает сигналы того радиопередатчика, высокочастотные колебания которого совпадают с собственной частотой колебаний контура приёмника. Назначение других элементов радиоприёмника заключается в том, чтобы усилить принятые колебания, выделить из их колебания звуковой частоты, усилить их и преобразовать в сигналы информации.

Различают 2 типа радиоприёмников: приёмники прямого усиления, в которых высокочастотные колебания до детектора только усиливаются, и супергетеродинные, в которых принятые сигналы преобразуются в колебания некоторой промежуточной частоты, усиливаются и только после этого поступают на детектор.

-

Список литературы :

1) Зубков Б. В., Чумаков С. В. "Энциклопедический словарь юного техника", Москва, "Педагогика", 1988.

2) Орехов В. П. "Колебания и волны в курсе физики средней школы, Москва, "Просвещение", 1977.

3) Мякишев Г. Я., Буховцев Б.Б. "Физика 11", Москва, "Просвещение", 1993.

Страница 1

Первый радиоприёмник Попова.

После того, как было открыто электричество, по проводам научились передавать электрические сигналы, переносившие телеграммы и живую речь. Но ведь телефонные и телеграфные провода не протянешь за судном или самолётом, за поездом или автомобилем.

И тут людям помогло радио (в переводе с латинского radio означает "излучать", оно имеет общий корень и с другими латинскими словами radius – "луч"). Для передачи сообщения без проводов нужны лишь радиопередатчик и радиоприёмник, которые связаны между собой электромагнитными волнами – радиоволнами, излучаемыми передатчиком и принимаемые приёмником.

История радио начинается с первого в мире радиоприёмника, созданного в 1895 г. русским учёным А. С. Поповым. Попов сконструировал прибор, которые, по его словам, "заменил недостающие человеку электромагнитные чувства" и реагировал на электромагнитные волны. Сначала приёмник мог "чувствовать" только атмосферные электрические разряды – молнии. А затем научился принимать и записывать на ленту телеграммы, переданные по радио. Своим изобретением Попов подвёл итог работы большого числа учёных ряда стран мира.

Важный вклад в развитие радиотехники внесли разные учёные: Х. Эрнест, М. Фарадей, Дж. Максвелл и другие. Наиболее длинные электромагнитные волны впервые сумел получить и исследовать немецкий физик

Г. Герц в 1888г. А. С. Попов, опираясь на результаты Герца, создал, как уже говорилось, прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний – радиоприёмник.

25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании физико-химического общества Попов сделал доклад "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям", в котором изложил основные идеи о своём чувствительном приборе для обнаружения и регистрации электромагнитных колебаний. Этот прибор назвали грозоотметчиком. Прибор содержит все основные части радиоприёмника искровой радиотелеграфии, включая антенну и заземление.

Грозоотметчик А. С. Попова.

Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер (от латинского слова cogerentia – сцепление). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)

Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. 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. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Схема радиоприёмника А. С. Попова, сделанная им самим: N – контакт звонка; А, В – вызовы когерера; С – контакт реле; РQ – выводы батареи, М – контакт антенны.

Принцип действия передатчика и приёмника Попова можно продемонстрировать с помощью установки, в которой диполь с когерером замкнут на батарею через гальванометр.

В момент приёма электромагнитной волны сопротивление когерера уменьшается, а ток в цепи увеличивается настолько, что стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу. Для прекращения приёма сигнала опилки когерера следует встряхнуть, например, лёгким постукиванием карандаша. В приёмной станции Попова эту операцию выполнял автоматически молоточек электрического звонка.

Схема демонстрации принципа действия приёмника Попова: К – когерер, Б – батарея.

Совершенствование радио Поповым.

Много сил и времени посвятил Попов совершенствованию своего радиоприёмника. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Неустанно работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20км, а в 1901г. дальность радиосвязи была уже 150км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.