Электромагниттик толкундар

Практикалык сабак №14

Сабактын темасы: Электр-магниттик толкундарды алуу.

Сабактагы өтүлүүчү материалдар жана тапшырмалар:

• Электр-магниттик толкундарды алуу;

• Герц тажрыйбасын үйрөнөт;

Сабактын критерийлери:

• Электр-магниттик толкундарды билсе;

• Герц тажрыйбасын үйрөнө алса;

• Өз көз караштарынын жана чечимдеринин ар түдүүлүгүн кабыл ала билип, башка студенттердин пикирлерин урматтоо менен кабыл ала билүүгө тарбияланышса;

• Сабакка активдүү катышса;

Кайталоо үчүн жана жаңы темага өбөлгө түзүүчү суроолор:

• Кандай түрдөгү электр станциялары бар?

• Жылуулук электр борборунун иштөө принциби кандай?

• Гидроэлектр станцияларынын иштөө принциптери кандай?

• Кыргызстандагы ГЭС тер жөнүндө кыскача маалымат бергиле.

• Нарын дарыясынын кубаттуулугун пайдалануунун негизги этаптары кайсылар?

Жаңы теманы түшүндүрүү:

Өзгөрмө электр талаасы магнит талаасын пайда кылас, анын тескерисинче өзгөрмө магнит талаасы электр талаасын жаратат. (§11-§13). Бул талаанын ар бир чекитинде өз ара бир-бири менен байланыштуу, убакыт боюнча өзгөрүп туруучу электр жана магнит талааларынын чыңалуулары жана аркылуу туюнтулат. Мейкиндиктин белгилүү бир чекитинде электр талаасынын чыңалышынын өзгөрүүсү, анын айланасындагы бардык чекитинде өзгөрмөлүү магнит талаасын пайда кылат. Өзгөрүлмөлүү менен өз кезегинде андан алыскы чекиттерде электрдик жана магниттик чыңалууларды жаратат. Демек, электр-магниттик талаа мейкиндиктин белгилүү бир көлөмүндө гана болбостон, ал мейкиндиктин бир чекитинен экинчи чекитине кандайдыр бир ылдамдык менен таралат.

Электрдик жана магниттик талааларынын чыңалыштары кандайдыр бир мезгилдүү закон ченемдүүлүк боюнча өзгөрүү менен электр-магниттик талаанын таралышы электр-магниттик толкун деп аталат. Демек, электр-магниттик толкундардын булагы болуп, электрдик термелүү контуру же болбосо, өзгөрмө ток өтүп жаткан ар кандай өткөргүч боло алат. Электр-магниттик толкун булагынын “нурдантуу жөндөмдүүлүгү” анын формасынан жана өлчөмүнөн, ошондой эле термелүү жыштыгынан көз каранды (жыштыктын төртүнчү даражасына түз пропорциялаш, ушуга байланыштуу кичине жыштыктагы ток өтүп жаткан өткөргүч аз эле энергияны нурдантат).

Берилген контурдун нурдантуу жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн бул контурдун электр-магниттик талаанын пайда кылып жаткан мейкиндик аймагын чоңойтуу зарыл. Мисалы, кадимки термелүү контуру электр-магниттик талааны индуктивдүү катушкасы менен конденсатордун обкладкаларынын ортолорундагы чоң эмес аймакта гана пайда кыла алат. Ушуга байланыштуу талааны жетишерлик чоң өлчөмдө нурданта албайт. Ага салыштырмалуу эки өткөргүчтүү система “ачык” контур болуп эсептелип, бир кыйла жогорку нурдантуу жөндөмдүүлүгүнө ээ. Өткөргүчтөрдү ажыратып сызыктуу вибраторду алуу менен, анын нурдантуу жөндөмдүүлүгүн дагы жогорулатууга болот (33-сүрөт). Мында горизонталдуу жана вертикалдуу антенналар көргөзүлгөн.

Электр-магниттик толкун өзүнүн таралуу багыты боюнча белгилүү өлчөмдөгү энергияны алып жүрөт. Ал энергияны бул талаалардын электрдик жана магниттик чыңалууларынын жана квадраттарына түз пропорциялуу.

Электр-магниттик толкундар бир кыйла кенен диапазондогу жыштыктарга ээ болушат. Адатта аларды толкун узундуктары боюнча айырмалашат. Радиотехникада толкун узундуктары бир нече километрден бир нече сантиметрге чейинки электр-магниттик толкундар пайдаланылат. Лабораториялык шарттарда толкун узундуктары миллиметрлер менен өлчөнгөн нурдануулар алынган. Толкун узундугу 340 микрометрден 0,01 микрометрге чейинки аралыкта жаткан электр-магниттик толкундар оптикалык нурдануулар, б.а. жарык толкундары деп аталат. Толкун узундугу микрометр болгон оптикалык нурдануу инфракызыл деп аталса, ал эми микрометр болгон нурдануу ультракызгылт-көк нурдануу деп аталат.

Электр-магниттик толкундар биринчи жолу 1888-жылы немец физиги Г.Р.Герц тарабынан тажрыйба жүзүндө алынган жана изилденген. Бул ачылыш аркылуу Макссвелдин электр-магниттик толкундар жөнүндөгү теориясынын тууралыгы аныкталып, ар кандай толкун узундуктагы электр-магниттик толкундардын практика жүзүндө алынышына жол ачылган.

Герц электр-магниттик толкундарды алуу үчүн бири-биринен учкундук аралык аркылуу бөлүнүп, эки таякчадан турган өзү ойлоп тапкан вибратоду колдонгон. Индукциялык катушкадан дирилдеткичке жогорку чыңалуу берилгенде бул аралыкта учкун пайда болуп турган. Дирилдеткичте басаңдоочу электрдик термелүү пайда болгон (34-сүрөт; сүрөттө көрсөтүлгөн дросселдер жогорку жыштыктагы ток индуктордун оромдоруна да бөлүнүп кетпөө максатында коюлган). Ар кандай узундуктагы дирилдеткичтерди иймек параболалык күзгүнүн фокусуна жайланыштыруу менен Герц, толкун узундуктары 0,6 метрден 10 метрге чейинки багытуу жалпак толкундарды алган.

Герц ошондой эле нурданган толкундардын ортосунда анча чоң эмес учкундук аралыгы болгон жарым толкундуу дирилдеткичтин жардамы менен да изилдөөнү иш жүзүндө ашырган. Мындай дирилдеткичти толкундардын электр талаасынын чыңалыш векторуна параллель жайгаштырганда, ток менен чыңалуунун термелүүлөрү дүүлүгүүгө дуушар болгон. Дирилдеткичтин узундугун барабар чоңдукта тандалып алынгандыктан андагы термелүү, резонанаска байланыштуу, жогорку ургаалдуулукка жеткен. Мунун негизинде учкундук аралыкта анча чоң эмес учкундардын тез өтүүлөрү пайда болгон. Темир күзгүнүн жардамы менен жалпак толкунду карама-каршы багытка чагылдыруу аркылуу Герц туруучу толкунду алган. Анын толкун узундугун аныктоого жетишкен. Толкун узундугун дирилдеткичтин термелүү жыштыгына көбөйтүү менен электр-магниттик толкундардын ылдамдыгын табууга мүмкүн болгон. Ал ылдамдык жарык ылдамдыгына с жакын маанини берген. Бири-бирине параллелдүү жез зымдан жасалган торчону толкундун жолуна коюу менен Герц, бир катар маалыматтарды алган. Мисалы, торчону нурдун айланасында айландырганда торчо аркылуу өткөн толкундардын ургаалдуулугу бир кыйла өзгөргөн. Эгер торчону түзүүчү зымдар векторуна перпендикулярдуу болсо, анда торчо аркылуу толкун эч тоскоолсуз өткөн. Ал эми зымдар ге параллель коюлса, анда толкун торчо аркылуу өтпөй калган. Ошентип, электр-магниттик толкундардын туурасынан кеткен толкун экендиги далилденген.

Герцтин тажрыйбалары П.Н.Лебедев тарабынан улантылып, 1894-жылы узундугу 6 мм болгон электр-магниттик толкундар алынган.

1896-жылы А.С. Попов биринчи жолу электр-магниттик толкундардын жардамы менен 250 м аралыкка маалымат берүүнү иш жүзүнө ашырган (бул аралыкка “Генрих Герц” деген сөздөр берилген). Мына ушуну менен радиотехниканын негизи башталган.

Бышыктоо, жыйынтыктоо:

1. Электр жана магнит тааларынын өз ара байланышы кандай?

2. Электр-магниттик толкун булагынын нурдантуу жөндөмдүүлүгү кандай чоңдуктардан көз каранды?

3. Кандай оптикалык нурдануулар инфракызыл, ультракызгылт-көк деп аталышат?

4. Электро-магниттик толкундардын туурасынан кеткен толкун экендиги кантип далилденген?

5. Герцтин тажрыйбасы кимдер тарабынан улантылып, кандай ийгиликтерге жетишишкен?

Үйгө тапшырмага берилүүчү суроолор:

1. Электро-магниттик толкундар кандай пайда болот?

2. Герц тажрыйбасы жөнүндө кыскыча маалымат бергиле?

Баалоо: Студенттер баалоо критерийлеринин негизинде бааланат