Номер 3, страница 81 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. На каком физическом принципе основана работа когерера?

3. Работа когерера, который является одним из первых в истории устройств для детектирования радиоволн, основана на физическом явлении, известном как эффект Бранли. Суть этого принципа заключается в резком и значительном уменьшении электрического сопротивления металлического порошка (опилок) под воздействием высокочастотного электромагнитного поля.

Рассмотрим этот процесс подробнее:

1. Исходное состояние. Когерер представляет собой небольшую стеклянную трубку, заполненную металлическими опилками, расположенными между двумя электродами. В обычном состоянии опилки лежат рыхло. Каждая частица покрыта тончайшей оксидной пленкой, которая является диэлектриком (изолятором). Из-за этих изолирующих слоев и неплотного контакта между частицами общее электрическое сопротивление когерера очень велико (может достигать мегаом). Ток через такую цепь практически не проходит.

2. Воздействие радиосигнала. Когда на антенну, подключенную к когереру, попадает электромагнитная волна (радиосигнал), она индуцирует в цепи переменное напряжение высокой частоты. Это напряжение прикладывается к электродам когерера.

3. Эффект когеренции (слипания). Несмотря на то, что напряжение от радиосигнала может быть очень слабым, его оказывается достаточно для пробоя тонких оксидных пленок в точках соприкосновения металлических опилок. В этих точках возникают микроскопические искровые разряды, которые "сваривают" частицы между собой. В результате опилки "слипаются" (когерируют), образуя сплошную проводящую цепочку между электродами.

4. Результат. После когеренции общее сопротивление устройства резко падает в тысячи раз — до нескольких ом. Когерер становится хорошим проводником. Это резкое изменение сопротивления легко зафиксировать. Когерер включали в цепь с батареей и чувствительным прибором (например, реле или звонком). При падении сопротивления ток в цепи резко возрастал, и прибор срабатывал, сигнализируя о приеме радиоволны.

5. Возврат в исходное состояние. Чтобы зафиксировать следующий сигнал, когерер нужно было вернуть в первоначальное состояние с высоким сопротивлением. Для этого трубку с опилками встряхивали, разрывая образовавшиеся контакты. Обычно это делалось автоматически с помощью специального молоточка, который ударял по трубке и приводился в действие тем же реле, которое сработало от сигнала.

Таким образом, ключевым физическим принципом является изменение проводимости гранулированного материала под действием радиочастотного поля.

Ответ: Работа когерера основана на физическом принципе резкого уменьшения электрического сопротивления слоя металлических опилок (эффект Бранли) под действием электромагнитной волны. Это происходит из-за электрического пробоя тонких оксидных пленок на поверхности частиц и их микросваривания (когеренции), что создает надежный проводящий путь для тока.