Как работает радио?

Объясните мне механизм, на котором работает радио. Вто что такое радиоволны, например(понимаю, что стыдно не знать)

>Объясните мне механизм, на котором работает радио. Вто что такое радиоволны, например(понимаю, что стыдно не знать)

Рискну. При объяснении кванты пользовать не буду, если кто вас начнет ими грузить, обращайтесь.

Начну с радиоволн. Это электромагнитные волны нек-рого условного диапазона (не помню). ЭМВ принято описывать через колебания векторов электрической и магнитной индукции, распространяющиеся в пространстве.

Ну, сами эти векторы вводятся феноменологически через законы Кулона и Ампера. Т.е. через реальные измеримые проявления.
Как волны получаются математически?
Все экспериментальные сведения по электромагнитным явлениям были обобщены в уравнениях Максвелла. Оказалось, что в отсутствии эл. зарядов, а стало быть, и токов, эти уравнения имеют ненулевое решение. (Векторы эл. и магн. полей не равны тождественно нулю во всем пространстве.)

Уравнения Максвелла при оговоренных условиях преобразуются в уравнения на потенциалы (электростатический проходят в предпоследнем классе школы, а магнитный, к сожалению, не проходят). В общем, полученные уравнения - волновые уравнения. Их решения выглядят как:

Электрический потенциал (обычная, скалярная функция):
Ф(x,t)=Ф1(x+ct)+Ф2(x-ct)

Магнитный потенциал (векторная функция - состоит из 3-х функций):
A(x,t)=A1(x+ct)+A2(x-ct)

Здесь Ф1,Ф2,А1,А2 - произвольные непрерывные функции. Т.е. уравнения дали нам, какой вид должно иметь решение. Видим, что это решение меняется во времени и пространстве довольно простым образом.

Ну, из потенциалов вычисляются уже векторы эл. и магн. индукции, к-рые соответственно тоже распространяются со скоростью с. Дальше из них получается энергия, импульс магн. поля и т.д. Еще в частности получается, что векторы эл. и магн. индукции в волне всегда перпендикулярны друг другу и направлению движения, т.е. ЭМВ - поперечная волна. Попов проверил и убедился, что эта вся математика имеет прямое отношение к правде жизни.

А теперь немного комментариев: из решений получается, что даже в отсутствии зарядов и их токов может существовать нечто, переносящее энергию и импульс. И довольно шустро.


Далее, уже вводя эл. заряды, можно волучить, что когда они движутся с ускорением, они способны излучать эл. магн. волны. И получается, что если заряд создавал вокруг себя поле, то если его сместить, его поле не изменится мгновенно во всем пространстве, изменения поля в пространстве будут происходить с некоторым запаздыванием. Конечно, поле мы всегда фиксируем заряженными частицами. То есть ЭМВ выступает как переносчик взаимодействия между заряженными частицами.

Вряд ли все написано доходчиво, так что спрашивайте.

Радиоприемник работает следующим образом.
Электромагнитная волна - колебания векторов эл. и магн. поля в пр-ве и во времени. В месте расположения антенны соотв-но. Реально магнитное взаимодействие в с раз менее интенсивное, чем электрическое, поэтому можно учитывать только колебания вектора эл. индукции. Ну так вот, если мы начнем создавать в антенне переменный ток по закону, совпадающему с законом изменения во времени наведенных от радиостанции колебаний (подстроились по частоте), то возникнет такая штука, как резонанс - резкое усиление амплитуды этих колебаний. Эти колебания надо отловить и усилить.

Понятно, что обычные радиостанции используют гармонические колебания, т.е. синус, или косинус, что одно и то же. Соответственно приемники создают в своей антенне перем. ток по такому же закону. И подстраиваться в резонанс нужно к частоте передающей станции.

Вот, примерно такой принцип работы. Понятно, что я упустил кучу деталей, реально приемники могут работать не совсем так, как я сказал. Общий принцип такой.

А разве магнитное поле не непотенциально? Как же оно работу-то совершать будет?!

Магнитное поле действительно не потенциальное, а вихревое (соленоидальное, или роторное и т.п.). Когда я говорил про магнитный потенциал - это ИМХО жаргон. Правильнее говорить - векторный потенциал. Т.е. вектор эл. индукции вычисляется из скалярного пот-ла по одному закону (минус градиент), а вектор магн. поля по другому закону и из векторного потенциала (взятием ротора от него).

To AidarM:

Ох, как у Вас - физиков всё сложно... у нас, радиоинженеров всё гораздо проще. И практичнее! В КАИ надо было идти.

To Нумер:

>Объясните мне механизм, на котором работает радио. Вто что такое >радиоволны, например(понимаю, что стыдно не знать)

Вот как работает:

Было обнаружено, что электрическая цепь, состоящая из источника питания, конденсатора и катушки индуктивности (эта байда называется колебательный контур) испускает волны, имеющие электромагнитную природу. Что такое э/м волны объяснил Айдар, к э/м волнам относятся кроме радиоволн также видимый свет, ИК, ультрафиолет, рентгеновское и гамма-излучение. Это всё просто одни и те же волны, но разной частоты. Сами радиоволны бывают разных видов сверхдлинные, длинные короткие и ультракороткие, они распространяются на разное расстояние и имеют разные свойства.

Так вот, радио работает так: Мужик на Шаболовке говорит в микрофон, который превращает механические колебания воздуха в электрические, получается низкочастотная волна. Одновременно колебательный контур генерирует высокочастотную волну. Затем, обе волны, поступая по проводам в девайс под названием модулятор, где высокочастотная волна модулируется низкочастотной. (модуляция бывает двух видов - частотная и амплитудная - помнишь кнопки АМ и FM на радио - так вот, это оно и есть) В результате получается такая волна в которой каждый большой период состоит из огромного количества маленьких периодов (это для амплитудной). Затем, эта волна по проводам передаётся на здоровенную антенну, которая распространяет волну "по воздуху" на многокилометровое расстояние. Ты у себя дома, заставив колебаться приёмник с частотой одинаковой с той (крутя ручку), которую имеет переданная станцией радиоволна, вызываешь явление резкого возрастания амплитуды волны в приёмнике, чем усиливаешь её (волну) ослабшую из-за растояния. Приёмник берёт усиленную модулированную волну и направляет её в демодулятор, где кастрирует её, выделяя низкочастотную составляющую. Став опять низкочастотной, волна приходит в динамик, который преобразует её в механические колебания воздуха, которые ты слышишь ухом.

Упрощённо - так и работает.

>Ох, как у Вас - физиков всё сложно...

Да нет, это у меня сложно, а не у физиков. Я ж без подготовки писал.

>у нас, радиоинженеров всё гораздо проще. И практичнее!

Да уж, против практики не попрешь. Только волны по проводам и волны в пространстве, особенно в вакууме - вещи маленько разные. Я думал, Нумеру хочется узнать физику процесса.

Хм, кастрация волны... Любопытный термин. Чувствуется практический подход.
А способ кодирования информации в волне (модуляцию а-ды, частоты или фазы я намеренно не рассказывал до поры до времени)

Нумер, AidarM и Тихон!

Предлагаю вынести объяснение принципа работы радио (устройства Попова ) и природы электромагнитных волн в отдельную ветку. Как вы на сие смотрите?

Зачем? Мы ведь просто на вопросы Нумера здесь отвечаем.

Если хотите, выделяйте, вы ж координатор.

AidarM>Зачем? Мы ведь просто на вопросы Нумера здесь отвечаем.

Но вопросы и ответы не по заданному в заголовке направлению.

AidarM>Если хотите, выделяйте, вы ж координатор.

Вот именно. Я, благодаря, по-моему, и вашей рекомендации, координатор, а не узурпатор. Нужен здесь для улучшения общего вида и улучшения структурированности раздела. Для ВАШЕГО ЖЕ БЛАГА и удобства. По сему, с вашим мнением просто обязан считаться. А также и выяснять, как будет лучше и удобнее для всех участников.

Моё ИМХО - выделяй. Т.к. с одной стороны, конечно, работа радио - это фекалька-вопрос, но с другой - люди же не знают. А на Базе и кроме Нумера есть гуманитарии, которые на ПОЛОВИНУ - считают одно, а не оставшиеся ДВЕ ТРЕТИ совсем другое.

>Моё ИМХО - выделяй.

И моё.

Обсуждение работы устройства Попова вынесено в отдельную ветку.

(Для тех, кто не заметил )

Ветка-родитель: "Вечный двигатель" (Старые форумы Balancer'а). Эта ссылка добавлена после высказывания Balancer'а.

anybody, 29.09.2003 11:37:23:

Обсуждение работы устройства Попова вынесено в отдельную ветку.

 

А адресок ветки?

Кстати, если кто не в курсе, то в радио Попова не было ни конденсаторов, ни индуктивностей... В виде дискретных элементов, конечно.

Ув. Нумер, я вам рекомендую найти и добыть курс 'Фейнмановские лекции по физике.' Они по изложению доступны увлекающимся физикой людям и помладше вас. Читается очень легко. И не пренебрегайте задачами. А после внимательного прочтения мои объяснения вам не понадобятся. ИМХО.

Balancer>А адресок ветки?

В эту ветку. Адресок нужен?

А в старой ветке сейчас поправлю.

Исходную ветку тоже сейчас укажу.

Кстати, про когеррер и именно "устройство Попова" так никто и не рассказал!

А про гетеродин кто-нибудь могет?

Вот тут вроде есть научно-популярно всё, и когеррер, и гетородин...


Но, правда, глюки внизу. Нераспознанные, видать.

Возвращаясь неосредственно к радио Попова. Правда, после ~1.5 литра вина

Ещё, кажется, товарищем Генрихом Герцем была открыта "спекаемость" железных опилок под действием электромагнитного излучения. Т.е. имеем искровой передатчик, когда высоковольтным искровым разрядом (например, индуктором) генерируется широкий радиочастотный спектр. Имеем коробочку с железными опилками. Под действием радиоизлучения в опилках возникает серия искровых микроразрядов и опилки "спекаются", сильно увеличивая свою электропроводость.

У Герца опыты на этом и застопорились. Для реальной передачи подобная схема не годилась.

Попов додумался баночку с опилками, когерер, встряхивать электрическим звонком, который включался под действием тока после спекания опилок. после встряхивания опилок их сопротивление снова становилось высоким.

Так и работал приёмник Попова. Под действием внешнего электического разряда опилки спекались, ток через когерер возрастал, срабатывал звонок и от колебаний его молточка опилки снова "разрыхлялись".


А колебательные контуры, и проч. появилось уже позже... Во времена первых полупроводниковых диодов, а, потом, и радиоламп.

Кстати, кто-то из тут присутствующих, делал детекторные радиоприёмники?

>Balanser: Кстати, кто-то из тут присутствующих, делал детекторные радиоприёмники?

Ага. Лет в восемь. Но поскольку использовал динамик, а у него сопротивление было то ли 4, то ли 8 ом, уже не помню, то ничего не заработало - нагрузка должна была быть высокоомная. Это даже если предположить, что контур на что-то у меня настроился.

Я делал в детстве детекторные приёмники, и весьма успешно.

У нас в радиокружке городской передатчик был под носом... на гвоздь можно было ловить - грех не делать.
Был такой фирменный фокус, "бывалый" показывал новоприходящему (начальные классы) как он крут - за пять минут из обломков лежащих под рукой свинчивал радиоприемник "без батареек". Причем, без дураков - довольно громкий.
Можно было даже обойтись без контура вообще.

У нас в общаге (копейка НЭТИ) на пятом этаже была любительская радиостанция UZ9OWM. Когда они работали в эфире, то передачу можно было слушать на любое радиотехническое устройство, включая проигрыватели или магнитофоны. Иногда даже не на включенные!
Однажды ночью услышали морзянку из колонок. Попросили того, кто лежал поближе, чтобы он выдернул шнуры колонок из магнитофона. Через несколько секунд он опупевшим голосом сказал:
-Они к магнитофону и не подключены!!!

ED, 29.09.2003 21:50:52:

Однажды ночью услышали морзянку из колонок. Попросили того, кто лежал поближе, чтобы он выдернул шнуры колонок из магнитофона. Через несколько секунд он опупевшим голосом сказал:
-Они к магнитофону и не подключены!!!

 

А самопроизвольно включающиеся фары, магнитофон, подфарники у МБ140 при подъезде к станции глушения(РЭБ) никогда не видели?

Электромагнитное поле - Электромагнитное поле, особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами (см. Поля физические). БСЭ
Электромагнитные волны(электромагнитные колебания)распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. БСЭ
ЭМВ(К) возникают при ИЗМЕННИИ ЭМП, и являются формой распространения этих изменений. Классический случай -момент включения\выключения эл. тока в проводнике.
ЭЛВ вызывает ВО ВСЕХ проводниках ЭЛП, и сооответвенно эл.ток. Энергия этого тока зависит от 1-растояния, по квадратичному закону, размеров и формы проводника.

РАДИО(простореч.) - способ передачи информации(сигналов) при помощи измерения наведенных в проводниках(приемных антеннах) токов, возникающих при изменении тока(вкл\вкл или чаще КОЛЕБАНИЙ) в основном проводнике(передающей антенне).
Доходчиво?

Ник