Схема установки.

Лабораторная установка состоит из приемника (рис.12), передатчика (рис.11), вольтметра и блока питания передатчика.

рис.10. Электрическая схема установки.

Устройство передатчика следующее: высокочастотное напряжение с генератора подается на антенну. Под действием электрического напряжения антенна периодически изменяет свой заряд. Изменяется дипольный момент антенны, что приводит к излучению радиоволн.

Электромагнитные волны регистрируются с помощью простейшего детекторного приемника, антенна которого – диполь Герца. Электромагнитные волны возбуждают переменный ток в стержнях. Между стержнями диполя установлен германиевый диод, электрическое сопротивление которого зависит от величины протекающего тока и его полярности. Постоянное напряжение, возникающее на диоде, измеряется вольтметром.

Для диода не выполняется закон Ома, и напряжение на диоде не является линейной функцией тока i. Напряжение на диоде можно представить в виде:

U = Ri + R₂i² +…, (30)

где R, R₂, … – постоянные коэффициенты, зависящие от типа диода.

Когда через диод протекает переменный ток, (например, i=i₀coswt), на диоде появляется постоянная составляющая напряжения, возникшая из-за второго слагаемого в (30). При возведении косинуса в квадрат получаем сумму постоянного и переменного напряжений:

R₂i²= R₂ (i₀coswt)²= R₂i₀²/2+ R₂i₀²(cos2wt)/2

Среднее значение второго слагаемого равно нулю. Постоянное напряжение пропорционально квадрату амплитуды тока U₀=R₂ i₀²/2. Ток, в свою очередь, пропорционален напряженности электрического поля в электромагнитной волне (см.(29)). Интенсивность электромагнитной волны зависит от напряженности электрического поля в волне как Е² (см.(14)), следовательно, постоянная составляющая напряжения на диоде (и показания вольтметра) пропорциональна интенсивности электромагнитной волны, попавшей на антенну приемника:

U₀~ i₀²~E²~I. (31)

Чтобы переменный ток высокой частоты не проникал в измерительные цепи, они подключены к диоду через катушки индуктивности L₁ и L₂, обладающие большим сопротивлением для высокочастотного тока и незначительным для постоянного. Резистор R и конденсатор С являются собственными (т.е. зависящими от конструктивных особенностей) сопротивлением и емкостью вольтметра V.

Качественно работу приемника можно представить, если воспользоваться более простой моделью диода, предположив, что ток через диод может протекать только в одном направлении.

Под действием электромагнитной волны в приемной антенне возникает переменный ток, который в одном направлении протекает через диод, в другом, через цепь, содержащую вольтметр. В результате, во второй цепи из-за наличия собственной емкости вольтметра пульсации тока сглаживаются, и появляется постоянное напряжение, измеряемое вольтметром.

Дата добавления: 2015-08-02