В природе свет и радиоволны
В природе свет и радиоволны,
создаваемые радиотехническими устройствами,
распространяются с одинаковой скоростью, скоростью света,
чуть меньше, чем 300 тысяч километров в секунду.
Радиоволны создаются,чаще всего с помощью антенн,
имеющих различную конфигурацию,
но преимущественно используется, в качестве
излучателя — диполь Герца,
состоящий из двух, последовательно расположенных,
электрических проводников, суммарной длиной равной
половине длинны пространственной электромагнитной радиоволны,
создаваемой электродвижущей силой (ЭДС),
подведённой по проводящей электрический ток — линии,
от генератора радиочастотных колебаний, радиопередатчика радиоволн,
с соответствующей частотой электромагнитных колебаний,
находящихся в зависимости, раскрываемой по формуле, учитывающей:
— длину волны — l ( лямбда ) ( длина в метрах);
— частоту — f (количество периодов колебаний в секунду)
(Герц);
— период колебаний — T (время полного периода,
исчисляемого в секундах или долях секунды),
целой синусоиды изменения знаков (+, -) ,
в моменты перехода через нулевое значение
напряжённости электрической составляющей,
электромагнитных радиоволн,
проходящих в пространстве со скоростью света,
точнее — 299,7 тысяч километров в секунду,
причём,
принято считать
изменение величины и знака напряженности по синусоидальной закономерности,
проходя через нулевые значения,
по-переменно достигая максимальных значений
с одним знаком, затем, убывая до нулевого значения,
при переходе через него,-
изменяется знак на противоположный, и далее,
достигая максимального значения противоположного знака электрической напряжённости,
как бы,
привязанной, к источнику
электрической напряжённости — диполю Герца,
за счёт электродвижущей силы,
подводимой к диполю, от генератора радиопередатчика,
по антенно фидерной линии,
согласованной по электрическому сопротивлению
с излучателем, с одного конца,
и с другого конца линии должно быть согласование
с выходным сопротивлением передающего устройства.
Для чистоты объяснения,
мне следует вспомнить о волновом сопротивлении
пространства, в котором должно происходить
распространение электромагнитных радиоволн;
оно должно быть равным 270 или 300 Ом,
для "круглого" счёта.
Такая погрешность не слишком велика,
если учитывать, то — что,
волновое сопротивление пространства,
вблизи укорачиваемого излучателя, по сравнению с длиной радиоволны, оказывается будет возрастать,
достигая 10000 Ом, при очень коротком излучателе.
Для случая использования излучателя магнитной напряжённости, в форме петлевого металлического проводника электрического тока, обоими концами присоединённого к выходу генератора, то
волновое сопротивление пространства,
вокруг излучателя магнитной напряжённости, с уменьшенными размерами излучающей петли,
по сравнению с излучаемой длиной волны,
будет соответственно меньше 270 Ом,
устремляясь к нулю, пр нашем стремлении
укоротить длину излучающей ток проводящей петли,
или короткому замыканию выхода
колебательной мощности генератора.
К примеру, при частоте электромагнитных колебаний,
одно колебание в секунду ( один Герц),
длина электромагнитной волны соответствует
299,7 тысяч километров.
На Земной поверхности прямой проводник такой длины
невозможно разместить!
Формула: f = c / l ;
где:
f — частота колебаний;
c — скорость света;
l — длина электромагнитной радиоволны (греческая буква ЛЯМБДА).
Если известна частота f электромагнитных колебаний,
то можно найти длину в пространстве электромагнитной волны,
за пределами зоны формирования волны,
то есть,
за пределами зоны вблизи излучателя,
где волна ещё не сформировалась полностью.
Для надёжности, можно взять расстояние больше трёх длин волн,
где будет полностью сформированной волна электромагнитных
колебаний по синусоидальной закономерности,
там и далее от излучателя, максимумы положительных и отрицательных значений электрической напряжённости, будут соответствовать
нулевым значениям магнитной напряжённости,
а максимумы магнитной напряжённости будут соответствовать
минимуму электрической напряжённости, что в свою очередь,
означает максимальный поток элементарных носителей электричества
— электронов, ускоренных электрической напряженностью,
распространившейся в пространстве со скоростью света,
на расстояние 1 / 4 доли длины волны,
и представляющую собой электродвижущую силу (ЭДС).
Поступательное движение электронов,
со скоростями много меньше скорости света,
сопровождается ротацией магнитного вектора напряжённости,
вокруг направления движения электронов.
В свою очередь, силы магнитной напряжённости
распространяются со скоростью света,
образуя спиральную волну магнитной напряжённости,
с увеличивающимися пространственными размерами
распространения, но с убывающей величиной магнитной
напряжённости,
обратно третьей степени — зависимости
от расстояния от источника,
то есть, от направления потока ускоренных электронов,
которые были ускорены за счёт сил электрической напряжённости,
создаваемой источником переменной по знаку (+) или (-) ЭДС
— электродвижущей силы, то есть,
антенны радио — телевизионного или связного радиопередатчика.
По правилам,
если имеем нагрузочное сопротивление в замкнутой электрической цепи,
то не рекомендуется рассуждать про ЭДС,
а следует говорить о падении напряжения источника питания на сопротивлении нагрузочном,
на внутреннем сопротивлении источника,
и о падении напряжения питания на сопротивлениях соединительных проводов.
Однако, для электромагнитных радиоволн,
существуют мгновенные значения во времени периода колебаний,
когда величины проходят нулевое значение, в те моменты,
когда другие величины принимают максимальную величину,
а это значит, что могут быть моменты времени,
когда будет справедливым утверждение о разрыве проводимости,
а волновое сопротивление пространства возможно не учитывать,
то есть, моменты, мгновенных значений,
когда можно сказать несколько слов
о электродвижущей силе (ЭДС) — как о первопричине излучений.
Благодарю за внимание!
P.S.
Да! Я забыл вспомнить и сказать, что нибудь про эфир?
Это понятие устаревшее. Как говорили — "ни к селу и ни к городу".
С уважением, Виктор Дмитриевич Перепёлкин из Омска.
Позвольте Вас немного поправить.
«Для чистоты объяснения,мне следует вспомнить о волновом сопротивлении
пространства, в котором должно происходить распространение электромагнитных радиоволн; оно должно быть равным 270 или 300 Ом,
для "круглого" счёта.
Такая погрешность не слишком велика,если учитывать, то — что, волновое сопротивление пространства, вблизи укорачиваемого излучателя, по сравнению с длиной радиоволны, оказывается будет возрастать,достигая 10000 Ом, при очень коротком излучателе.»
Волновое сопротивление пространства равно корню квадратному из отношения его магнитной и электрической проницаемостей. Для вакуума (воздуха) оно равно 377 Ом и не зависит от типа применяемой антенны – магнитной или электрической. От типа укороченных антенн зависит изменение отношения магнитной и электрической напряженностей полей, изменяющихся с расстоянием от антенны. Дело в том, что подле антенны существуют несколько видов ЭМполей, напряженность которых по разному изменяется с расстоянием от антенны. Напряженность так называемых реактивных полей, энергия которых четверть периода колебаний распространяются от антенны, а в следующие четверть периода возвращается в антенну, спадает по квадратной и кубической зависимостям. Напряженность ЭМП спадает пропорционально расстоянию и именно это поле остаётся в дальней зоне.
«…там и далее от излучателя, максимумы положительных и отрицательных значений электрической напряжённости, будут соответствовать
нулевым значениям магнитной напряжённости,
а максимумы магнитной напряжённости будут соответствовать
минимуму электрической напряжённости,…»
Это неверно. Магнитная и электрическая составляющие ЭМВ синфазны!
У многих из нас есть пробелы в образовании, вызванным упрощением школьной программы. Можно привести вузовские учебники, но проще зайти на физический форум и просмотреть соответствующие темы или самому задать интересующий вас вопрос.
http://dxdy.ru/topic43836.html Дальняя зона
http://dxdy.ru/topic103237.html Электромагнитные волны. Процесс образования.
http://dxdy.ru/topic106106.html Электромагнитные волны
http://dxdy.ru/topic109596.html Понятие "поле"
http://dxdy.ru/topic111251.html Механизм электромагнитного излучения ускоренными зарядами
http://dxdy.ru/topic113510.html Что такое электромагнитная волна больше не понимаю
Благодарю за поправку, да, волновое сопротивление 377 Ом, за пределом зоны формирования радиоволн.
Правда , мне понравилась карикатура в американском журнале QST — amateur Radio,
с изображением фидера антенного, со стоячими пузырями оболочки кабеля, где не смогли наладить бегущий режим, от передатчика до антенны, возник перегрев в узлах тока, синфазных с максимумами напряжения.
Так, что — теория и практика радиолюбительства.
С уважением, Виктор = RA9MBB — радиолюбительский позывной телеграфиста.
". От типа укороченных антенн зависит изменение отношения магнитной и электрической напряжённостей полей, изменяющихся с расстоянием от антенны". "
Волновое сопротивление вблизи антенны, именно зависит от степени укороченности и согласования с фидером. Если электрический вибратор укорочен, то волновое сопротивление возрастает, возрастает и колебательное напряжение, соответственно возрастает напряжённость электрической составляющей, но магнитная напряжённость , определяемая током в антенну, приближается к нулю. Это на основе моих измерений, а не того, кто где — то, что — то высказал на форуме. Измерения я осуществлял прибором "NFM 1" — Германская Демократическая Республика изготовитель.
Государственная поверка и аттестация соответствовала периоду измерительных работ.
На сверх длинных волнах применялись укороченные индукторы магнитной индукции, охлаждаемые водопроводной водой протекающей внутри медной трубы индуктора, при токах несколько десятков тысяч Ампер. Волновое сопротивление вблизи индуктора примерно 10 Ом. Любой металл помещаемый в индуктор разогревался до белого каления за несколько секунд, за счёт наведённых вихревых токов в этом куске металла. Плавильные печи работают на частоте 50 Герц, для получения большей глубины проникновения магнитного поля, потому, что на более высоких частотах, происходит вытеснение тока на поверхность. Этими вопросами я занимался 9 лет. С уважением, Виктор Дмитриевич.
© Copyright: Виктор Перепёлкин, 2017 Свидетельство о публикации №217070601267
GD dr Victor! My call is UR4III.
“Волновое сопротивление вблизи антенны, именно зависит от степени укороченности и согласования с фидером. Если электрический вибратор укорочен, то волновое сопротивление возрастает, возрастает и колебательное напряжение, соответственно возрастает напряжённость электрической составляющей, но магнитная напряжённость , определяемая током в антенну, приближается к нулю. »
Волновое сопротивление пространства в 377 Ом совершенно не означает, что в этом пространстве нельзя создать другое отношение НАПРЯЖЕННОСТЕЙ маг и эл полей. Само волновое пространства от этого не изменяется. Это константа для данного вида среды.
My 73!
"Волновое сопротивление пространства в 377 Ом совершенно не означает, что в этом пространстве нельзя создать другое отношение НАПРЯЖЕННОСТЕЙ маг и эл полей. Само волновое пространства от этого не изменяется. Это константа для данного вида среды."
Закономерность существует по мимо желания, потому, что это является физической закономерностью зависимости именно волнового сопротивления, в зоне не сформированной волны, вблизи излучателя, не соответствующего классическим правилам согласования размеров излучателя,- с размерами электромагнитной волны генерируемой в пространстве.
С уважением, Виктор.
Позывной свой в эфире не демонстрирую, радиостанцию не включаю уже 22 года,
по состоянию здоровья, хотя мощность на 2 — метрах, использовал 60 милливатт,
на многоэлементную антенну с балкона 2 этажа, поддерживал связь через весь город Омск, из центра до окраин 12 км.
С уважением, Виктор.
Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.
Ежедневная аудитория портала Проза.ру – порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.
© Все права принадлежат авторам, 2000-2023. Портал работает под эгидой Российского союза писателей. 18+
Равна ли скорость радиоволн скорости света?
О постоянстве скорости света
Когда две системы находятся в одной точке происходит вспышка света. После расхождения каждый.
О бесконечности (неопределённости) скорости света, Основы телепортации
Как обосновать постулат о независимости скорости света от скорости источника?Из сложения.
Почему скорость света в ваккуме конечна?
Вот такая любопытная тема-рассуждение, обсуждение с целью узнать мнения)
Сообщение от Зотов_из_ОСА
Не путай пинг со временем, которое сигнал проводит в пути. В пинг входят:
1. Чистое транспортное запаздывание (двойное расстояние, делённое на скорость света, около).
2. Время обработки сигнала.
2.1. Техникой.
2.2. А при телемосте/телефонном разговоре ещё и собеседником.
Кроме того, они юзают спутники, а это орбита высотой 36000 км, значит расстояние между спутниками уже больше, чем по земле, полудлина окружности — это уже 131*880 км, плюс две высоты 203*880, это только в одну сторону, двойное расстояние уже 407*760 км, 1,3592 световые секунды и это только в предположении, что оба на экваторе, а телефон проложен прямо по земле, это максимум 0,13333333333333333333333333333333 световые секунды. А ведь телевезионщику ещё надо подумать о том, что можно и чего нельзя говорить в эфире, а телефонному собеседнику достаточно не хотеть тебя оскорбить. А ты попробуй поговорит по телефону с солдатом армии страны, погрязшей в шпиономании, задержка может и минуты достигнуть.
Добавлено через 1 минуту
Сообщение от NeoMatrix
Телефонов тоже цифровых полно, а телевизоры в основном аналоговые. Это показатель элементной базы магистральной сети?
Добавлено через 3 минуты
Я один раз смотрел по интернету то же самое, что в этот момент шло по федеральному каналу, а в другой комнате это канал показывал телевизор. По первому, если ничего не путаю, была у них параллельно с эфиром интернет-трансляция, когда деньги собирали для помощи Дальнему Востоку. Так вот, по интернету опережение секунды на 3.
Добавлено через 4 минуты
Кстати, радиоволны в любой среде кроме вакуума и материалов с обратной дисперсией (если такие есть) распространяются быстрее света в той же среде. Со скоростью света они распространяются только в вакууме.
О радиолюбительстве — 8. Физика радио совсем простыми словами
Сегодня будет совсем скучно. Дело в том, что рано или поздно, если Вас радио зацепило, Вы решите сдать экзамен на радиолюбительскую лицензию. Вот тут-то и понадобятся самые базовые знания физики электричества и радио. Ведь не сдавать же экзамен тупо вызубрив ответы? Поэтому давайте углубимся в дебри. Так, краем глаза 🙂
Известно, что радио — электромагнитный процесс. И чтобы голос далекого друга принять и услышать, надо этот голос как-то в эфир передать. А для начала, надо из звука милого голоса сделать электрический сигнал. Этим занимается микрофон.
1. Получение электрического сигнала из голоса.
Микрофон делает из звука подобный ему электрический сигнал. В микрофоне есть тонкая мембрана (диафрагма), к ней приклеена катушка провода, рядом закреплен магнит. Звук голоса — это колебания воздуха. Эти колебания качают мембрану микрофона, а если двигать катушку провода в магнитном поле, в ней возникает электрический ток. Готово! Электрический сигнал из звука получен!
Если к выходу микрофона подключить прибор, который визуализирует электрические сигналы (он называется ОСЦИЛЛОГРАФ), мы увидим примерно такую картинку:
Электрические колебания, полученные в результате преобразования голоса в звук, занимают полосу частот от 100 до 3000 Герц. 1 Герц — это единица измерения частоты. Названа в честь великого физика. Например, комар машет крыльями с частотой 1000 герц, то есть 1000 раз в секунду, а шмель — 200. Ну а наши голосовые связки колеблются в диапазоне частот 100 — 3000 герц, если мы конечно не оперные певцы — у них диапазон шире. Будем называть такие сигналы — сигналами звуковой частоты.
2. Перенос электрического сигнала на радиочастоту.
Полученный электрический сигнал надо отправить в эфир, чтобы голос наш долетел до доброго друга на другом конце земли. Для этого его надо усилить (мощность сигнала от микрофона — примерно 1/100 000 доля ватта, это очень мало. Для сравнения посмотрите на мощности динамиков всяких там бубмбоксов), и отправить в антенну. Первопроходцы радио так и делали — подключали микрофон к усилителю, усилитель к антенне и . И ничего. Дальность радиосвязи была метров 10. И все. Оказалось, что электрические сигналы звуковой частоты создают радиоволны очень большой длины, которые очень сильно ослабляются атмосферным воздухом. Попробуем вычислить длину волны для сигнала с частотой 1000 герц (1 килогерц). Это очень просто. Надо скорость распространения радиоволны (а она равна скорости света — 300 тысяч километров в секунду) поделить на частоту. Поделили? Получилось 300 километров? Правильно. Теперь посмотрим на любой старый приемник. Там на шкале написаны длины волн. Самая длинная — 1,5 км. А наиболее популярные длины волн у радиолюбителей — 80, 40, 20, 15 и 10 метров. Какая же должна быть частота чтобы попасть на длину волны 40 метров? Не утомляя расчетами — скажу. Примерно 7 000 000 герц (7 мегагерц). Что же придумали товарищи ученые? Они взяли генератор электрического сигнала с частотой 7 000 000 герц (сигнал радиочастоты), и пропустили полученный от генератора сигнал через модулятор — простой прибор, который изменяет напряжение проходящего через него сигнала радиочастоты в такт сигналу звуковой частоты. В результате, получился МОДУЛИРОВАННЫЙ ПО НАПРЯЖЕНИЮ СИГНАЛ радиочастоты (правильный термин: амплитудно-модулированный сигнал). И на экране осциллографа он выглядит так:
Мелкие волны — это сигнал радиочастоты. А пологая волна — это звук нашего голоса. Вот настолько звуковая частота меньше радиочастоты! В общем, радиосигнал готов. Усиливаем его усилителем до приличной мощности, ватт до 100 минимум — и в антенну! Пусть летит по эфиру, со скоростью света, в антенну приемника нашего далекого друга. Ну и во все антенны во всем мире тоже 🙂
3. Радиоприем и демодуляция сигнала.
Чтобы наш далекий друг услышал наш сигнал, надо этот радиосигнал принять, и преобразовать из электрической формы в звуковую. Для этого надо проделать действия, описанные выше, в обратном порядке: поймать слабый радиосигнал (его мощность не превышает одной миллионной доли ватта) антенной, усилить его немного, примерно до мощности 1/100 ватта, демодулировать (вытащить сигнал звуковой частоты из сигнала радиочастоты), еще усилить (примерно до 1 ватта) и подать в динамик — который сделает нам из электрического сигнала звук.
Для демодуляции сигнала используют радиоэлемент (радиодеталь) с односторонней проводимостью, который называется ДИОД. Он пропускает ток только в одну сторону — от минуса к плюсу. Эта способность диода позволяет выделить сигнал звуковой частоты из модулированного сигнала радиочастоты. Вот наименее заумная картинка, которая иллюстрирует работу диодного демодулятора (детектора). Сверху — сигнал до детектирования, снизу — после.
В общем, диодный детектор вычищает из принятого антенной сигнала все, что относится к радиочастоте, и оставляет только сигнал звуковой частоты. Если интересно разобраться в деталях — отвечу в комментах.
Усиливаем полученный сигнал звуковой частоты — и подаем на динамик! А в динамике что? Правильно! Большая мембрана, к ней приклеена катушка, и рядом расположен магнит. Только мы не снимаем электрический сигнал с катушки — а наоборот, подаем сигнал на нее! Катушка начинает двигаться в магнитном поле с частотой подаваемого на нее сигнала, и мы слышим звук голоса нашего далекого друга:))
Ну или мяуканье кота, если вдруг кот помяукает в микрофон радиопередатчика.
Всем удачи, и 73!
А сейчас 160 метров используется?
Я вот что-то насчёт диодного детектора не понял.
Я в своей тупой голове начинаю рисовать всякие еретические схемы, которые демодулируют сигнал в точках перехода его производной через 0 сверху-вниз. Или вообще всякие цифровые алгоритмы придумывать начинаю.
Вопросы задавать можно?
Простая дешёвая антенная мачта
Фото 1. Готовая установленная мачта
В моём деревенском хозяйстве понадобилось поднять повыше несколько антенн – для GSM-модема (интернет) и проволочную для любительского КВ радио. Опору для них – мачту решил поставить на коньке крыши дома, высота которого от земли уже 6 м. Мачту сделал из имеющихся материалов – сборной из алюминиевых трубок от пары старых кроватей-«раскладушек» диаметром около 20 мм (Фото 2). Высота мачты 5 м, два яруса проволочных оттяжек выполнил из 2 мм стальной оцинкованной проволоки. Мачта надежно заземлена и выполняет также роль громоотвода.
Фото 2. Исходное сырьё. Интересно, что трубки у кроватей несколько разного диаметра.
Из имеющихся каркасов двух «раскладушек» выкроил ряд С-образных заготовок, в основном это их опоры. Выровнял их – набил каждую заготовку сухим мелким просеянным песком (Фото 3) и забил торцы деревянными пробками. «Отпустил» трубки в местах сгибов – более-менее равномерно разогрел пламенем паяльной лампы (Фото 4) и остудил на воздухе.
Фото 3. Набивка песком.
Фото 3. Отжиг алюминиевых трубок.
Степень нагрева при отжиге алюминия легко контролировать натерев место сгиба мылом. Греть нужно до его сильного почернения, после остывания оно легко смывается водой. Остывшие трубки разогнул, при этом набитый внутрь песок не дал им сплющиться.
Прямые заготовки сочленил (Фото 5, 6). Крепеж – М5. Оцинкованная сталь не образует с алюминием гальваническую пару.
Фото 5. Соединение частей мачты. Верхнюю, около основания пропила тоже отжигал.
Фото 6. Одну подготовленную часть забил в другую и стянул Стандартными М5. Гроверов пока нет.
Фото 7. Верхушечка и крепление для проволочной КВ антенны.
Фото 8. Крашенная. Три крепления оттяжек. ПФ-115 «фисташковый» + чуток черного.
Высота моей мачты 5 м. Два яруса оттяжек на уровне 2 м и 4 м. Их и крепление проволоки радиоантенны – из четырех слоев кровельной оцинкованной стали 0,5 мм. На фото 7 видно также заглушку верхнего конца мачты – её конец аналогично отпустил и сплющил-загнул в слесарных тисках.
Готовую мачту в два слоя покрасил эмалью ПФ-115 – чтобы не блестела (Фото 8), здесь также видна конструкция креплений для одного из ярусов оттяжек расположенных под 120 градусов друг относительно друга. Для всех трёх креплений понадобился всего один винт.
Фото 9. Защита от стекания воды на винты-клеммы.
Заземление к мачте подключено в месте нижнего сочленения труб. От стекающих капель дождя его защищает козырёк выше, сделанный из куска резинового листа марки ТКМЩ (тепло-морозо-кислото-щелочестойкая) (Фото 9). Отверстие несколько меньшего чем труба диаметра в твердом листе просверлил перовым сверлом по дереву, натянул с усилием на намыленную мачту.
Фото 10. Подготовленная к установке мачта.
Перед установкой, отмерил и прикрепил к мачте верхний ярус оттяжек и смотав их в компактные бухточки закрепил мягкой проволокой (Фото 10).
Фото 11. Подключение к домовому контуру заземления.
Для заземления мачты использовал мощный домой контур – три 2 м толстых стальных прута забитых в дно откопанной траншеи на расстоянии около 2 м друг от друга и сваренных вместе. Кроме основного вывода около входа кабеля в электрощит, сделал и запасной для потенциального молниеотвода. К нему приварил крупный оцинкованный болт и присоединил кусок мощного кабеля с алюминиевыми (не образует гальваническую пару с цинком крепежа) жилами (Фото 11).
Фото 12. Установка опоры внутри чердака.
Опора для мачты выполнена «изнутри» — крупная резьбовая шпилька вертикально закреплена на мощных деревянных элементах крыши (Фото 12), короткий её конец выпущен наружу сквозь отверстие в коньке (Фото 13). Между коньком и волнами асбошифера выпущены и провода кабеля заземления (Фото 13). На выпущенный конец шпильки навинтил три гайки с шайбой-опорой для мачты. Для предохранения от затекания воды внутрь чердака, под гайки одел кусок резины аналогично (Фото 9). Толщину шпильки подобрал такой, чтобы нижняя труба мачты одевалась на неё более-менее плотно.
Фото 13. Опора мачты, вид снаружи.
Мачта получилась весьма легкая и с малой парусностью, антенны тоже компактные и нетяжёлые – крепления оттяжек на кровле сделал несколько упрощенными, используя штатный крепёж листов асбошифера. Пластины – самодельные из четырех слоев оцинкованной кровельной стали (Фото 14).
Фото 14. Крепление для оттяжки на кровле.
Подобрав спокойный безветренный день и пару помощников, установил мачту – поднял, поставил её на опору (Фото 13), закрепили и предварительно натянули верхний ярус оттяжек с земли. Второй нижний ярус оттяжек закрепил с лестницы, подключил вывод заземления.
Babay Mazay, август, 2023 г.
Литература по физике и математике: по просьбам трудящихся
Всем добрый день! Неожиданно стало поступать на почту множество просьб, вопросов и пожеланий по поводу моих архивов с учебниками, которые я выкладывал ранее. Я решил, что полезно еще раз собрать все вместе и выложить с рабочими ссылками.
Стало быть, поехали.
1. Математика для Пикабу — 242 МБ.
В этом архиве содержится минимум, необходимый для изучения математики в школе с 5 по 11 класс. Чтобы можно было разобраться в этом, специально поместил рабочие программы, в которых описаны все изучаемые школьниками темы с разбивкой по времени. Эти темы приблизительно распространяются на все школы России. Серьезные отличия будут только в мощных лицеях со своей программой или в случае своеобразного учителя. В остальных случаях все стабильно.
При изучении геометрии особенно рекомендую обратить внимание на задачник Балаяна. Там много простых примеров чисто для отработки теорем.
В качестве учебника по геометрии предлагаю Атанасяна.
С алгеброй проблемы начинаются прямо с 7 класса, поэтому именно с этого момента нужно контролировать ученика. Для этого предлагаю учебники Миндюка. Для дополнительного нарешивания примеров рекомендую МИФИ-шные сборники. Там очень много примеров и половина из них неординарны.
Вишенками на торте являются Сканави и Звавич. Эти книги уже для продвинутых ребят, которым стандартные задания наскучили. Сканави — если хочется много зубодробительных примеров. Звавич — если хочется побольше узнать.
2. Физика для Пикабу — 402 МБ.
В этом архиве содержится минимум, необходимый для изучения физики в школе с 7 по 11 класс.
В первую очередь в физике обратите внимание на математику — 99% ребят в 7-8-9 классах не могут решать задачи по физике именно из-за слабых знаний в математике. Ученик должен свободно решать любые линейные и квадратные уравнения, уметь пользоваться калькулятором и прочее.
Самостоятельное изучение рекомендую строить так:
а. Теорию разбираем по видео Павла Виктор, читая параллельно Перышкина. Павел Андреевич объясняет просто замечательно и крайне удобно выстраивает программу именно по Перышкину. В 10-11 классе аналогично, но параллельно читаем Мякишева. Сборники с названиями для продвинутых ребят, сборники база-10 и база-11 для самого минимума знаний.
б. Задачи нарешиваем по сборникам Кирика — там много простых примеров и все удобно разбито на классы. Когда немного освоились в теме, то обязательно рекомендую посмотреть еще и задачник Черноуцана. Задачи там более сложные, но это даже хорошо. Есть много разобранных примеров прямо в книге. Также почти все задачи решены в Интернете. Качество этих решений, правда, не всегда на высоте.
Если все делать честно, то в таком режиме работы любая тема станет доступной для понимания.
Замечу, что здесь я выложил самый минимум по этим предметам, необходимый для того, чтобы просто держаться на плаву в школе. Подготовка к ЕГЭ и олимпиады — тема абсолютно отдельная. Хотя если честно учить физику в школе, то даже без отдельной подготовки ЕГЭ по физике на 70+ сдать достаточно легко. С математикой сложнее.
И напомню, что в своем телеграм-канале я выкладываю видосы с разборами некоторых важных тем. На данный момент там скопилось несколько десятков видео по физике и математике. С сентября планирую запустить цикл видео, направленных именно на подготовку к ЕГЭ. Желающие всех стран — присоединяйтесь!
Что быстрее радиоволны или скорость света
# чтиво | Возможна ли передача информации быстрее скорости света?
Одним из принципов специальной теории относительности Эйнштейна является следующий: ничто не может двигаться быстрее, чем свет в вакууме. Скорость света считается универсальным ограничением скорости всего, и это широко принято научным сообществом. Однако наука такая штука, что если кто-то установил твердое правило, всегда найдется кто-то другой, кто попытается опровергнуть его или хотя бы найти лазейку. Скорость света не стала исключением.
Свет в вакууме движется со скоростью примерно 299 792 км/с. В сентябре 2011 года физики, работающие на OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus, эксперимент по изучению нейтринных осцилляций), вызвали настоящий переполох в научном сообществе, когда объявили, что эксперимент показал, что субатомные частицы под названием нейтрино прошли путь от CERN до итальянской Национальной лаборатории Гран Сассо на 60 наносекунд быстрее, чем луч света. Мозги ученых закипели, выдумывая разнообразные теории того, как это вообще возможно. Однако все свелось к ошибке: один из кабелей был потерян, и все результаты были опровергнуты. Переписывать теорию Эйнштейна не пришлось.
Другие исследователи пытаются обойти правила, а не нарушить их. К примеру, идея гибкого пространства-времени имеет все шансы на то, чтобы сделать возможным путешествие в космическом пространстве быстрее скорости света. Суть в том, что пространство-время будет сжиматься перед кораблем и расширяться позади него, в то время как сам корабль будет оставаться неподвижным в варп-пузыре. Эту идею впервые сформулировал мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре в 1994 году, однако ему потребовалось огромное количество негативной энергии (во вселенских масштабах), чтобы эксперимент стал возможным. Позже количество энергии сократилось до размеров планеты, а впоследствии и вовсе до размеров зонда. Математически теория построена на законах относительности, поэтому теоретически эксперимент не нарушает правил. Однако технологии пока не позволяют реализовать такой проект. Что не мешает Гарольду Уайту из NASA разрабатывать собственный варп-двигатель.
Космические путешествия — это всего лишь один из возможных способов применения сверхсветовой скорости. Нам бы, например, очень хотелось заглянуть на планету Gliese 581g и посмотреть, как там развивается местная жизнь (если она существует). Однако звезда Gliese находится в 20 световых годах от нас, а значит даже со скоростью света лететь до нее 20 лет.
Некоторые ученые хотят передавать данные быстрее скорости света. Возможно ли это? Давайте посмотрим.
Может ли информация передаваться со скоростью света?
Очень важно примечание «в вакууме», о котором мы говорили в самом начале. Свет движется по оптоволокну не так быстро, как в вакууме. Проходя через любую известную нам среду, свет движется значительно медленнее, чем в «идеальных» условиях, о которых говорит константа. Воздух не особо мешает свету, но стекло — существенно. Показатель преломления для среды у света это значение скорости света в вакууме, деленное на скорость света в среде. Для стекла этот показатель равен 1,5, поэтому если вы поделите скорость света (300 000 км/с примерно) на 1,5, то получите 200 000 км/c — приблизительная скорость света, проходящего через стекло. Некоторое оптоволокно сделано из пластика, у которого еще больший показатель преломления света, а значит и скорость меньше.
Одной из причин уменьшения скорости является двойственная природа света. Он обладает признаками как частицы, так и волны. Да, свет состоит из фотонов, но они не двигаются по прямой линии, проходя через кабель. И поскольку фотоны сталкиваются с молекулами материала, они движутся в разных направлениях. Преломление света и поглощение среды, в конечном итоге, приводит к потере энергии и данных. Именно потому сигнал не может двигаться бесконечно, и его нужно постоянно усиливать для передачи на длинную дистанцию. Стоит отметить, что замедление света — это лишь малая толика плохих новостей. В оптоволоконный кабель иногда добавляются примеси, которые контролируют скорость света и позволяют транслировать сигнал эффективнее.
Оптоволоконный кабель, конечно, гораздо быстрее передает информацию, чем медный провод, и не так подвержен воздействию электромагнитных помех. Волокно позволяет достичь скорости передачи в несколько сотен Гб/с или даже Тб/с. Домашнее интернет-соединение не демонстрирует такой скорости хотя бы потому, что проводка везде разная. Даже если у вас стоит оптоволокно, возможно, на одном из участков передачи данных есть медный кусок. Но даже с таким оптоволокном информация будет идти к вам со скоростью 50-100 Мб/c, что получше, чем 1-6 Мб/с у DSL-линий. Скорость соединения зависит также от местоположения, провайдера и вашего тарифного плана.
Есть и другие вещи, которые вызывают задержки сигнала (так называемый delay — «дилэй»), когда вы пытаетесь зайти на страничку в Сети или играете в онлайн-игру. Ваш компьютер и сервер, который хранит данные, сообщаются, чтобы данные были синхронизированы и передавались эффективно, и именно это вызывает задержки. Также важна дистанция, которую проходят данные, а в некоторых местах могут быть «узкие проходы», которые задержат их еще больше. Система работает настолько быстро, насколько быстро работает самый медленный ее компонент.
Ученые работают над созданием системы передачи данных по воздуху. Представьте себе Wi-Fi-лампочки или Wi-Fi-напыление, о котором мы когда-то писали, или вообще лазерные лучи от здания к зданию. Но все равно свет может двигаться через воздух со скоростью, близкой к скорости света в вакууме, но не больше. Как обойти это ограничение?
Возможность сверхсветовой скорости передачи данных
Другой вариант сверхсветовой скорости передачи — это квантовая телепортация, один из парадоксов квантовой механики, который основан на запутанных парах: две частицы, запутанные друг с другом, будут обладать одними и теми же характеристиками, вне зависимости от того, как далеко вы разведете их. Также требуется третья частица, которая будет содержать данные, которые вам нужно передать. С помощью лазера можно телепортировать, в буквальном смысле, одну из частиц куда угодно. Это не похоже на передачу фотона, скорее на замену одного фотона копией оригинала. Этот фотон можно сравнить с третьей частицей на предмет нахождения соответствий или различий, а эта информация уже может быть использована для сравнения двух частиц. Похоже на моментальную передачу данных, но не совсем. Лазерный луч может двигаться только со скоростью света. Однако его можно использовать для передачи зашифрованных данных на спутник, а также для создания квантовых компьютеров, если мы-таки до них доберемся. Такая технология зашла куда дальше, чем любые другие попытки передать информацию быстрее скорости света. На сегодняшний день она работает только в ограниченных пределах, а ученые постоянно работают над увеличением дистанции телепорта.
Ответа на вопрос, может ли значимая информация двигаться быстрее, чем свет, пока нет. Сейчас мы можем переместить лишь несколько частиц, и это хорошо, поскольку в дальнейшем может привести нас к желанной цели. На практике, вам нужно передать организованные биты информации, которые хоть что-то означают и не повреждены, на другую машину, которая сможет их прочитать. В противном случае самая быстрая в мире передача данных не будет стоить и ломаного гроша. Но можете быть уверены, если ученые все же превысят порог скорости света, ваш Интернет заработает быстрее. Намного быстрее, чем начнутся межзвездные перелеты.
Сколько составляет скорость света и звука?
Cамой высокой скоростью считается скорость света в вакууме, т. е. пространстве, свободном от вещества. Учёным сообществом было принято её значение 299 792 458 м/с (или 1 079 252 848,8 км/ч). При этом самое точное измерение скорости света на основе эталонного метра, проведённое в 1975 году, показало, что она составляет 299 792 458 ± 1,2 м/с . Со скоростью света распространяется как сам видимый свет, так и другие виды электромагнитного излучения, например, радиоволны, рентгеновские лучи, гамма-кванты.
Скорость света в вакууме является фундаментальной физической постоянной, т. е. её значение не зависит от каких-либо внешних параметров и не меняется со временем. Эта скорость не зависит ни от движения источника волн, ни от системы отсчёта наблюдателя.
Чему равна скорость звука?
Скорость звука отличается в зависимости от среды, в которой распространяются упругие волны. Вычислить скорость звука в вакууме невозможно, т. к. звук в таких условиях не может распространяться: в вакууме отсутствует упругая среда, и упругие механические колебания возникнуть не могут. Как правило, медленнее звук распространяется в газе, немного быстрее — в жидкости, наиболее быстро — в твёрдых телах.
Так, согласно Физической энциклопедии под редакцией Прохорова, скорость звука в некоторых газах при 0 °С и нормальном давлении (101325 Па) составляет (м/c):
Электромагнитное излучение в космосе.
Наибольшая часть наших сведений о Вселенной получена благодаря исследованию света звезд. Свет, излучаемый звездой, распространяется в космосе в форме волны. Волна — это поднимающееся и опадающее периодическое колебание, которое переносит энергию от источника к приемнику без переноса вещества.
Световая волна — электромагнитное колебание. Световые волны переносят энергию от звезд (источник) к сетчатке нашего глаза (приемник). Расстояние от какой-либо точки на волне до следующей такой же самой точки, например, от гребня до гребня, называется длиной волны.
Человеческий глаз ощущает свет с очень короткой длиной волны. Волны, благодаря которым мы видим, называются видимым светом. Длины волн видимого света обычно измеряют в ангстремах. Один ангстрем равен одной стомиллионной доле сантиметра (10-8 см). Видимый свет имеет длины волн между 4000 А и 7000 А.
Различные длины волн видимого света воспринимаются как разные цвета. Расположение цветов по длинам волн называется спектром.
Видимый свет — это лишь небольшая доля всего электромагнитного излучения в космосе. Энергия переносится также в форме гамма-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолетового излучения, инфракрасного излучения и радиоволн.
Нам известно, что гамма-лучи используют в медицине для лечения опухолевых заболеваний, а рентгеновские — для диагностики. Ультрафиолетовые лучи вызывают на теле загар, а инфракрасные — согревают. Радиоволны используются для связи.
Все эти формы излучения представляют собой тот же вид энергии, что и видимый свет. Отличаются они только длиной волны. Эта же причина приводит к резко различным свойствам излучения. Самые короткие волны (гамма-лучи) имеют наибольшую энергию, в то время как самые длинные (радиоволны) — наименьшую энергию.
Все семейство электромагнитного излучения, составленное согласно длинам волн, называется электромагнитным спектром.
Все виды электромагнитных волн распространяются в пустом пространстве с одной и той же скоростью, а именно со скоростью света. Скорость света в вакууме составляет примерно 299 793 км/с. Для расчетов берется значение 300 000 км/с. Ни один из известных объектов во Вселенной не может двигаться быстрее света. Во всех других средах (например, в воздухе, в стекле) скорость света меньше.
Световой год — это расстояние, которое проходит свет в пустоте за один год.
Задача. Сколько километров содержится в одном световом году?
1 св. год = скорость света x 1 год. Так как в 1 году содержится 3,156∙107 секунд, то 1 св. год = 299 793 км/с ∙ 3,156∙107 с = 9,46 триллионов км.
Волновое движение может быть описано либо с помощью понятия длины волны, либо с помощью понятия частоты. Частота волны — это число волн, которые прошли за данное время через данную точку пространства. Например, за 1 секунду. Количество колебаний в секунду измеряется в герцах (Гц).
Человеческий глаз воспринимает световые волны различных цветов, обладающие очень высокой частотой.
Для всех видов волнового движения справедливо соотношение:
V=v*λ, где V — скорость волны, ν — частота волны, λ — длина волны. Для электромагнитных волн в пустоте скорость V равна скорости света с.
Звезды, как и другие горячие тела, излучают энергию во всех длинах волн (закон излучения Планка). Чем горячее звезда, тем больше энергии она излучает. Температура звезды также определяет, какая длина волны соответствует самому интенсивному излучению.
Чем звезда горячее, тем на более короткие длины волн приходится максимум света. Это есть закон смещения излучения Вина. По цвету звезды можно узнать ее температуру. Горячие звезды выглядят бело-голубыми (короткие длины волн), а холодные — красными (длинные волны). Самые горячие (очень короткие длины волн) и самые холодные (очень длинные волны) практически невидимы.
Для астрономов важны электромагнитные волны всех длин, потому что каждая волна несет особенную ценную информацию о наблюдаемом объекте. Земная атмосфера поглощает большую часть излучения из космоса, и до телескопов, находящихся на земной поверхности, доходят лишь волны некоторых диапазонов.
Астрономы видят Вселенную с Земли через три «окна прозрачности»:
оптический (видимый), радио, инфракрасный. Современная техника дает возможность поднять инструменты над земной атмосферой, то есть, проводить наблюдения из космоса. Современная астрономия стала всеволновой — ей доступны все длины волн. Оказалось, что в различных диапазонах электромагнитного излучения небо «выглядит» совершенно по-разному. Объекты, яркие в одних лучах, могут быть невидимы в других, и наоборот. Например, на «радионебе» ярче всего «светит» центр нашей Галактики и отдельный источник в созвездии Кассиопеи — остаток взрыва Сверновой. В рентгеновских и гамма-лучах наблюдается множество источников, которые вообще не видны в других диапазонах, и о которых ранее даже не догадывались.
Электромагнитные волны разной длины воспринимаются разными приемниками излучения.
Приемником видимого света является человеческий глаз. Все оптические телескопы в итоге направляют световое излучение от звезд в глаз наблюдателя. На выходе телескопа можно также установить камеру с фотопленкой.
Существуют две основные конструкции оптических телескопов — рефракторы (преломляющие лучи линзовые системы) и рефлекторы (отражающие свет зеркальные устройства).
Увеличение телескопа определяется следующим образом:
увеличение = фокусное расстояние объектива / фокусное расстояние окуляра
Приемником радиоволн является антенна радиотелескопа. Чем больше размеры антенны, тем более слабый источник может «видеть» радиотелескоп. Основные достоинства радиотелескопов: 1) «видят» источники, скрывающиеся за облаками межзвездной пыли; 2) могут работать и днем и в облачную погоду; 3) изучают объекты, восприятие которых находится за пределами наших органов чувств.
Приемниками инфракрасного излучения являются специальные приборы — термопары и болометры. Они охлаждаются до температуры космического пространства и надежно защищаются от окружающей наземной среды. Существуют также и специальные фотопленки, чувствительные к тепловому инфракрасному излучению.
Астрофизика высоких энергий изучает объекты являющиеся источниками ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Приемниками этих видов волн являются особые составы — люминофоры, светящиеся под воздействием лучей и сложные устройства (пузырьковая камера, счетчик Гейгера), устанавливаемые на космических аппаратах-обсерваториях.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
О радиолюбительстве — 8. Физика радио совсем простыми словами
Сегодня будет совсем скучно. Дело в том, что рано или поздно, если Вас радио зацепило, Вы решите сдать экзамен на радиолюбительскую лицензию. Вот тут-то и понадобятся самые базовые знания физики электричества и радио. Ведь не сдавать же экзамен тупо вызубрив ответы? Поэтому давайте углубимся в дебри. Так, краем глаза ��
Известно, что радио — электромагнитный процесс. И чтобы голос далекого друга принять и услышать, надо этот голос как-то в эфир передать. А для начала, надо из звука милого голоса сделать электрический сигнал. Этим занимается микрофон.
1. Получение электрического сигнала из голоса.
Микрофон делает из звука подобный ему электрический сигнал. В микрофоне есть тонкая мембрана (диафрагма), к ней приклеена катушка провода, рядом закреплен магнит. Звук голоса — это колебания воздуха. Эти колебания качают мембрану микрофона, а если двигать катушку провода в магнитном поле, в ней возникает электрический ток. Готово! Электрический сигнал из звука получен!
Если к выходу микрофона подключить прибор, который визуализирует электрические сигналы (он называется ОСЦИЛЛОГРАФ), мы увидим примерно такую картинку:
Электрические колебания, полученные в результате преобразования голоса в звук, занимают полосу частот от 100 до 3000 Герц. 1 Герц — это единица измерения частоты. Названа в честь великого физика. Например, комар машет крыльями с частотой 1000 герц, то есть 1000 раз в секунду, а шмель — 200. Ну а наши голосовые связки колеблются в диапазоне частот 100 — 3000 герц, если мы конечно не оперные певцы — у них диапазон шире. Будем называть такие сигналы — сигналами звуковой частоты.
2. Перенос электрического сигнала на радиочастоту.
Полученный электрический сигнал надо отправить в эфир, чтобы голос наш долетел до доброго друга на другом конце земли. Для этого его надо усилить (мощность сигнала от микрофона — примерно 1/100 000 доля ватта, это очень мало. Для сравнения посмотрите на мощности динамиков всяких там бубмбоксов), и отправить в антенну. Первопроходцы радио так и делали — подключали микрофон к усилителю, усилитель к антенне и . И ничего. Дальность радиосвязи была метров 10. И все. Оказалось, что электрические сигналы звуковой частоты создают радиоволны очень большой длины, которые очень сильно ослабляются атмосферным воздухом. Попробуем вычислить длину волны для сигнала с частотой 1000 герц (1 килогерц). Это очень просто. Надо скорость распространения радиоволны (а она равна скорости света — 300 тысяч километров в секунду) поделить на частоту. Поделили? Получилось 300 километров? Правильно. Теперь посмотрим на любой старый приемник. Там на шкале написаны длины волн. Самая длинная — 1,5 км. А наиболее популярные длины волн у радиолюбителей — 80, 40, 20, 15 и 10 метров. Какая же должна быть частота чтобы попасть на длину волны 40 метров? Не утомляя расчетами — скажу. Примерно 7 000 000 герц (7 мегагерц). Что же придумали товарищи ученые? Они взяли генератор электрического сигнала с частотой 7 000 000 герц (сигнал радиочастоты), и пропустили полученный от генератора сигнал через модулятор — простой прибор, который изменяет напряжение проходящего через него сигнала радиочастоты в такт сигналу звуковой частоты. В результате, получился МОДУЛИРОВАННЫЙ ПО НАПРЯЖЕНИЮ СИГНАЛ радиочастоты (правильный термин: амплитудно-модулированный сигнал). И на экране осциллографа он выглядит так:
Мелкие волны — это сигнал радиочастоты. А пологая волна — это звук нашего голоса. Вот настолько звуковая частота меньше радиочастоты! В общем, радиосигнал готов. Усиливаем его усилителем до приличной мощности, ватт до 100 минимум — и в антенну! Пусть летит по эфиру, со скоростью света, в антенну приемника нашего далекого друга. Ну и во все антенны во всем мире тоже ��
3. Радиоприем и демодуляция сигнала.
Чтобы наш далекий друг услышал наш сигнал, надо этот радиосигнал принять, и преобразовать из электрической формы в звуковую. Для этого надо проделать действия, описанные выше, в обратном порядке: поймать слабый радиосигнал (его мощность не превышает одной миллионной доли ватта) антенной, усилить его немного, примерно до мощности 1/100 ватта, демодулировать (вытащить сигнал звуковой частоты из сигнала радиочастоты), еще усилить (примерно до 1 ватта) и подать в динамик — который сделает нам из электрического сигнала звук.
Для демодуляции сигнала используют радиоэлемент (радиодеталь) с односторонней проводимостью, который называется ДИОД. Он пропускает ток только в одну сторону — от минуса к плюсу. Эта способность диода позволяет выделить сигнал звуковой частоты из модулированного сигнала радиочастоты. Вот наименее заумная картинка, которая иллюстрирует работу диодного демодулятора (детектора). Сверху — сигнал до детектирования, снизу — после.
В общем, диодный детектор вычищает из принятого антенной сигнала все, что относится к радиочастоте, и оставляет только сигнал звуковой частоты. Если интересно разобраться в деталях — отвечу в комментах.
Усиливаем полученный сигнал звуковой частоты — и подаем на динамик! А в динамике что? Правильно! Большая мембрана, к ней приклеена катушка, и рядом расположен магнит. Только мы не снимаем электрический сигнал с катушки — а наоборот, подаем сигнал на нее! Катушка начинает двигаться в магнитном поле с частотой подаваемого на нее сигнала, и мы слышим звук голоса нашего далекого друга:))
Ну или мяуканье кота, если вдруг кот помяукает в микрофон радиопередатчика.