Активное сопротивление

При прохождении тока через элементы, имеющие активное сопротивление, потери выделяющейся мощности необратимы. Примером может служить резистор, выделяющееся на нем тепло, обратно в электрическую энергию не превращается. Кроме резистора активным сопротивлением может обладать линии электропередач, соединительные провода, обмотки трансформатора или электродвигателя.

Отличительной чертой элементов имеющих чисто активное сопротивление – это совпадение по фазе тока и напряжения, поэтому вычислить его можно по формуле

Активное сопротивление зависит от физических параметров проводника, таких как материал, площадь сечения, длина, температура.

48- 49

Емкостное сопротивление в цепи переменного тока
При включении конденсатора в цепь постоянного напряжения сила тока I=0, а при включении конденсатора в цепь переменного напряжения сила тока I ? 0. Следовательно, конденсатор в цепи переменного напряжения создает сопротивление меньше, чем в цепи постоянного тока.
Мгновенное значение напряжения равно . Мгновенное значение силы тока равно: Таким образом, колебания напряжения отстают от колебаний тока по фазе на π/2.
Т.к. согласно закону Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению, то для максимальных значений тока и напряжения получим: , где - емкостное сопротивление.
Емкостное сопротивление не является характеристикой проводника, т.к. зависит от параметров цепи (частоты).
Чем больше частота переменного тока, тем лучше пропускает конденсатор ток (тем меньше сопротивление конденсатора переменному току).
Т.к. разность фаз между колебаниями тока и напряжения равна π/2, то мощность в цепи равна 0: энергия не расходуется, а происходит обмен энергией между источником напряжения и емкостной нагрузкой. Такая нагрузка наз. реактивной.
Индуктивное сопротивление в цепи переменного тока
В катушке, включенной в цепь переменного напряжения, сила тока меньше силы тока в цепи постоянного напряжения для этой же катушки. Следовательно, катушка в цепи переменного напряжения создает большее сопротивление, чем в цепи постоянного напряжения.
Мгновенное значение силы тока:
Мгновенное значение напряжения можно установить, учитывая, что u = - εi, где u – мгновенное значение напряжения, а εi – мгновенное значение эдс самоиндукции, т. е. при изменении тока в цепи возникает ЭДС самоиндукции, которая в соответствии с законом электромагнитной индукции и правилом Ленца равна по величине и противоположна по фазе приложенному напряжению.
. Следовательно , где амплитуда напряжения. Напряжение опережает ток по фазе на π/2.
Т.к. согласно закону Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональная сопротивлению, то приняв величину ωL за сопротивление катушки переменному току, получим: - закон Ома для цепи с чисто индуктивной нагрузкой.
Величина - индуктивное сопротивление.
Т.о. в любое мгновение времени изменению силы тока противодействует ЭДС самоиндукции. ЭДС самоиндукции — причина индуктивного сопротивления.
В отличие от активного сопротивления, индуктивное не является характеристикой проводника, т.к. зависит от параметров цепи (частоты): чем больше частота переменного тока, тем больше сопротивление, которое ему оказывает катушка.
Т.к. разность фаз между колебаниями тока и напряжения равна π/2, то мощность в цепи равна 0: энергия не расходуется, а происходит обмен энергией между источником напряжения и индуктивной нагрузкой. Такая нагрузка наз. реактивной.

50. Радиолокация.

Радиолокация - область науки и техники, предмет которой - наблюдение различных объектов (целей) радиотехническими методами: их обнаружение, распознавание, определение их координат и скорости и др.

Различают активную и пассивную радиолокации. При активной радиолокации объект облучается радиоволнами, посылаемыми РЛС, в результате чего возникают сигналы от объекта. Активная радиолокация, в свою очередь, подразделяется на радиолокацию с пассивным и активным ответами.

При радиолокации с пассивным ответом обнаружение производят по сигналу, отраженному от объекта после облучения его электромагнитными волнами. В этом случае сигнал, излучаемый РЛС, называют зондирующим, а сигнал, приходящий от цели, - отраженным или эхо-сигналом. Значение отраженного сигнала зависит от отражающих свойств объекта.

При радиолокации с активным ответом обнаружение производят по сигналу, ретранслированному объектом. При этом прямой сигнал называют запросным, а сигнал приходящий от цели, - ответным. Ретрансляционную аппаратуру, находящуюся на объекте, именуют ответчиком. Интенсивность ответного сигнала зависит от мощности установленного на объекте ретрансляционного передатчика. Дальность действия этих РЛС намного больше дальности действия РЛС с пассивным ответом. Однако такие РЛС могут работать только со «своими» объектами. Их в основном используют для сопровождения ракет и других объектов, обладающих слабыми отражающими свойствами, а также для опознавания «своих» объектов.

Пассивная радиолокация основана на приёме собственного радиоизлучения объектов. РЛС с пассивной радиолокацией не имеет передатчика. Она имеет лишь направленную приёмную антенну, улавливающую излучения объекта, приёмник, усиливающий принятые радиосигналы, и устройства, с помощью которых происходят регистрация и анализ этих сигналов. Такие РЛС используют для исследования явлений, происходящих в космическом пространстве

(радиотелескопы), а также для определения местоположения кораблей и самолетов по радиомаякам (радиопеленгация).

Основной является активная радиолокация, которая в дальнейшем именуется просто радиолокацией.

51. Электромагнитные волны и их получения

Волной называют колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени.

Важнейшей характеристикой волны является ее скорость. Волны любой природы не распространяются в пространстве мгновенно. Их скорость конечна.

Среди бесчисленных, очень интересных и важных следствий, вытекающих из максвелловских законов электромагнитного поля, одно заслуживает особого внимания. Это вывод о том, что электромагнитное взаимодействие распространяется с конечной скоростью.

Согласно теории близкодействия Перемещение заряда меняет электрическое поле вблизи него. Это переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле в соседних областях пространства. Переменное же магнитное поле в свою очередь порождает переменное электрическое поле и т. д.

Перемещение заряда вызывает, таким образом, «всплеск» электромагнитного поля, который, распространяясь, охватывает все большие области окружающего пространства.

Максвелл математически доказал, что скорость распространения этого процесса равна скорости света в вакууме.

Электромагнитные волны излучаются колеблющимися зарядами. При этом существенно, что скорость движения таких зарядов меняется со временем, т. е. что они движутся с ускорением. Наличие ускорения - главное условие излучения электромагнитных волн. Электромагнитное поле излучается заметным образом не только при колебаниях заряда, но и при любом быстром изменении его скорости. Интенсивность излученной волны тем больше, чем больше ускорение, с которым движется заряд.

Максвелл был глубоко убежден в реальности электромагнитных волн. Но он не дожил до их экспериментального обнаружения. Лишь через 10 лет после его смерти электромагнитные волны были экспериментально получены Герцем.

Герц получал электромагнитные волны, возбуждая в вибраторе с помощью источника высокого напряжения серию

19:04:33

импульсов быстропеременного тока. Колебания электрических зарядов в вибраторе создают электромагнитную волну. Только колебания в вибраторе совершает не одна заряженная частица, а огромное число электронов, движущихся согласованно. В электромагнитной волне векторы Е и В перпендикулярны друг другу. Вектор Е лежит в плоскости, проходящей через вибратор, а вектор В перпендикулярен этой плоскости. Излучение волн происходит с максимальной интенсивностью в направлении, перпендикулярном оси вибратора. Вдоль оси излучения не происходит.

Электромагнитные волны регистрировались Герцем с помощью приемного вибратора (резонатора), представляющего собой такое же устройство, как и излучающий вибратор. Под действием переменного электрического поля электромагнитной волны в приемном вибраторе возбуждаются колебания тока. Если собственная частота приемного вибратора совпадает с частотой электромагнитной волны, наблюдается резонанс. Колебания в резонаторе происходят с большой амплитудой при расположении его параллельно излучающему вибратору. Герц обнаруживал эти колебания, наблюдав искорки в очень маленьком промежутке между проводниками приемного вибратора. Герц не только получил электромагнитные волны, но и обнаружил, что они ведут себя подобно другие видам волн.

Вычислив собственную частоту электромагнитных колебаний вибратора. Герц смог определить скорость электромагнитной волны по формуле с = л v. Она оказалась приближенно равной скорости света: с = 300 000 км/с. Опыты Герца блестяще подтвердили предсказания Максвелла.

52 Свойства электромагнитных волн

Свойства электромагнитных волн можно определить исходя из теории Максвелла. Звучит она так, переменное электрическое поле является источником магнитного поля в окружающей среде. Порождаемое поле имеет вихревой характер. То есть силовые линии его замкнуты и имеют форму окружностей.

Первым свойством электромагнитной волны является то, что она поперечна. Это значит, что векторы напряжённости электрического поля и вектор магнитной индукции колеблются в перпендикулярных плоскостях. А направление распространения волны перпендикулярно плоскости образованной векторами E и B.

А по другому и быть не может так как силовые лини магнитного поля перпендикулярны линиям электрического поля вызвавшего его.

Скорость распространения электромагнитной волны зависит от характеристик среды. От ее диэлектрической и магнитной проницаемости.

В вакууме электромагнитная волна распространяется со скоростью света. Так как диэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума равны единице. И скорость распространения волны зависит только от электрической и магнитной постоянных.

Во время распространения электромагнитной волны в пространстве в ней происходит преобразование электрического поля в магнитное и наоборот. Причем эти процессы происходят одновременно. Потому волна называется электромагнитной. Так как существование в природе отдельно электрической и магнитной волны невозможно. Поскольку они порождают друг друга.

Распространяясь, волна переносит энергию переноса же вещества среды в которой она распространяется не происходит. Частицы среды совершают колебания относительно положения равновесия под действием электрического и магнитного полей. Так же как и волны на поверхности воды.

Электромагнитная волна обладает механическим импульсом. То есть оказывает давление на поверхность, которая поглощает или отражает волну. При воздействии волны на тело в нем возникает наведенный ток, на который со стороны волны действует силы Ампера. Это действие ничтожно мало, потому механический импульс тоже мал.

Возбуждение волн может вызываться только зарядами, которые движутся с ускорением. Если заряды движутся с постоянной скоростью как при постоянном токе, то никакой электромагнитной волны не возникнет. Будет существовать только магнитное поле вокруг движущихся зарядов.

Кроме рассмотренных свойств электромагнитная волна обладает теми же свойствами что и световая волна. То есть она способна поглощается и

отражается от поверхностей. Данное свойство используется в авиации для обнаружения летательных аппаратов. А также преломляется при переходе из одной среды в другую.

53. Принцип радиотелефонной связи

Радиосвязь- электросвязь посредством радиоволн. Для осуществления радиосвязи в пункте, из которого ведётся передача сообщений (радиопередача) , размещают радиопередающее устройство, содержащее радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, в котором ведётся приём сообщений (радиоприём) , - радиоприёмное устройство, содержащее приёмную антенну и радиоприёмник. Генерируемые в передатчике гармонические колебания с несущей частотой, принадлежащей какому-либо диапазону радиочастот, подвергаются модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Модулированные радиочастотные колебания представляют собой радиосигнал. От передатчика радиосигнал поступает в передающую антенну, посредством которой в окружающем антенну пространстве возбуждаются соответственно модулированные электромагнитные волны. Распространяясь, радиоволны достигают приёмной антенны и возбуждают в ней электрические колебания, которые поступают далее в радиоприёмник. Принятый т. о. радиосигнал очень слаб, т. к. в приёмную антенну попадает лишь ничтожная часть излученной энергии. Поэтому радиосигнал в радиоприёмнике поступает в электронный усилитель, после чего он подвергается демодуляции, или детектированию; в результате выделяется сигнал, аналогичный сигналу, которым были модулированы колебания с несущей частотой в радиопередатчике. Далее этот сигнал (обычно дополнительно усиленный) преобразуется при помощи соответствующего воспроизводящего устройства в сообщение, адекватное исходному.

В месте приёма на радиосигнал могут накладываться электромагнитные колебания от посторонних источников радиоизлучений, способные помешать правильному воспроизведению сообщения и называемые поэтому помехами радиоприёму. Неблагоприятное влияние на качество радиосвязи могут оказывать также изменение во времени затухания радиоволн на пути распространения от передающей антенны к приёмной и распространение радиоволн одновременно по двум или нескольким траекториям различной протяжённости; в последнем случае электромагнитное поле в месте приёма представляет собой сумму взаимно смещенных во времени радиоволн, интерференция которых также вызывает искажения радиосигнала. Поэтому и эти явления относят к категории помех радиоприёму. Их влияние на приём радиосигналов особенно велико при связи на больших расстояниях. Широкое распространение радиосвязи и использование радиоволн в радиолокации, радионавигации и др. областях техники потребовали обеспечения одновременного функционирования без недопустимых взаимных помех различных систем и средств, использующих радиоволны, - обеспечения их электромагнитной совместимости.

Распространение радиоволн в открытом пространстве делает возможным в принципе приём радиосигналов, передаваемых по линиям радиосвязи, лицами, для которых они не предназначены (радиоперехват, радиоподслушивание) ; в этом - недостаток радиосвязи по сравнению с электросвязью по кабелям, радиоволноводам и др. закрытым линиям. Тайна телефонных переговоров и телеграфных сообщений, предусматриваемая соответствующими правилами международными соглашениями, обеспечивается в необходимых случаях применением автоматических средств засекречивания радиосигналов (кодирование и др.).

Модуля́ция (лат. modulatio — размеренность, ритмичность) — процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала (сообщения).

Передаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим. Модуляция, таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую.

В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в область высоких частот. Это позволяет при организации вещания настроить функционирование всех приёмо-передающих устройств на разных частотах с тем, чтобы они «не мешали» друг другу.

В качестве несущего могут быть использованы колебания различной формы (прямоугольные, треугольные и т. д.), однако чаще всего применяются гармонические колебания. В зависимости от того, какой из параметров несущего колебания изменяется, различают вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая и др.). Модуляция дискретным сигналом называется цифровой модуляцией или манипуляцией.

Виды модуляции[править | править вики-текст]

Аналоговая модуляция[править | править вики-текст]

· Амплитудная модуляция (АМ)

· Амплитудная модуляция с одной боковой полосой (SSB — однополосная АМ)

· Балансная амплитудная модуляция (БАМ) — АМ с подавлением несущей

· Квадратурная модуляция (QAM)

· Угловая модуляция

· Частотная модуляция (ЧМ)

· Линейная частотная модуляция (ЛЧМ)

· Фазовая модуляция (ФМ)

· Сигнально-кодовая модуляция (СКМ), в англоязычном варианте Signal Code Modulation (SCM)

· Сигма-дельта модуляция (∑Δ)

Цифровая модуляция[править | править вики-текст]

Основная статья: Манипуляция (модуляция)

54.ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Демодуляция (Детектирование сигнала) — процесс, обратный модуляции колебаний, преобразование модулированных колебательной волны используются высокочастотные колебания, а колебания низкой частоты используются для модуляции (слабого изменения амплитуды или фазы) высокочастотных колебаний.

из этих сложных колебаний с помощью специальных методов снова выделяют колебания низкой частоты, которые после усиления подаются на громкоговоритель. Этот процесс выделения информации из принятых модулированных колебаний получил название демодуляции, или детектирования колебаний.

Детектирование

(от лат. detectio — открытие, обнаружение)

преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкойчастоты или постоянный ток. Наиболее распространённый случай Д. — демодуляция — состоит ввыделении низкочастотного модулирующего сигнала из модулированных высокочастотных колебаний (см.Модуляция колебаний). Д. применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковойчастоты, в телевидении — сигналов изображения и т.д.

Модулированное по амплитуде колебание представляет собой в простейшем случае совокупностьтрёх высоких частот ω, ω + Ω и ω — Ω, где ω — высокая несущая частота, Ω — низкая частота модуляции.Т. к. сигнала частоты Ω нет в модулированном колебании, то Д. обязательно связано с преобразованиемчастоты. Электрические колебания подводятся к устройству (детектору), которое проводит ток только водном направлении. При этом колебания превратятся в ряд импульсов тока одного знака. Если амплитудадетектируемых колебаний постоянна, то на выходе детектора импульсы тока имеют постоянную высоту(рис. 1). Если амплитуда колебаний на входе детектора изменяется, то высота импульсов тока становитсяразличной. Огибающая импульсов при этом повторяет закон изменения амплитуды подводимых к детекторумодулированных колебаний (рис. 2). Если колебания выпрямляются лишь частично, т. е. ток через детектортечёт в обоих направлениях, но электропроводность детектора различна, то Д. также происходит. Т. о., дляД. можно использовать любое устройство с различной электропроводностью в различных направлениях,например Диод. Спектр частот тока, прошедшего через диод, значительно богаче спектра исходногомодулированного колебания. Он содержит постоянную составляющую, колебание частоты Ω, а такжесоставляющие с частотами ω, 2ω, Зω и т.д. Для выделения сигнала частоты Ω ток диода пропускается черезлинейный фильтр, обладающий высоким сопротивлением на частоте Ω и малым сопротивлением начастотах ω, 2ω и т.д. Простейший фильтр состоит из сопротивления R и ёмкости С, величина которыхопределяется условиями ωRC >> 1 и ΩRC << 1 (см. Электрический фильтр). Напряжение на выходе этогофильтра имеет частоту Ω и амплитуду, пропорциональную глубине модуляции входного колебания высокойчастоты.