Номер 6.72, страница 139 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 6. Волны. Электромагнитные волны - номер 6.72, страница 139.

Условие.

6.72. Если генератор и приёмник электромагнитных волн расположить так, как показано на рисунке 6.12, то в цепи приёмной антенны сигнала не будет. Что нужно сделать, чтобы при таком расположении передающей и приёмной антенн в приёмной антенне появился сигнал? Ответ поясните рисунком.

Рис. 6.12

Решение.

Решение

Электромагнитные волны являются поперечными волнами. Это означает, что векторы напряженности электрического поля ($\vec{E}$) и индукции магнитного поля ($\vec{B}$) колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях, которые, в свою очередь, перпендикулярны направлению распространения волны. Ориентация плоскости, в которой колеблется вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$, называется поляризацией электромагнитной волны. Передающая антенна, показанная на рисунке, излучает линейно поляризованную волну.

Приемная антенна способна эффективно принимать электромагнитную волну, то есть преобразовывать ее энергию в энергию электрического тока, только в том случае, если ее принимающий элемент ориентирован вдоль вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$ падающей волны. Если принимающий элемент антенны перпендикулярен вектору $\vec{E}$, то электрическое поле волны не сможет возбудить в нем ток, и сигнал не будет принят.

В условии задачи указано, что в приемной антенне сигнала нет. Это означает, что передающая и приемная антенны расположены со взаимно перпендикулярной поляризацией (такое положение называют кросс-поляризацией). Например, если передатчик излучает волну с вертикальной поляризацией (вектор $\vec{E}$ колеблется в вертикальной плоскости), то приемная антенна ориентирована горизонтально, и наоборот.

Чтобы в приемной антенне появился сигнал, необходимо повернуть одну из антенн (например, приемную) на 90° вокруг оси, соединяющей передатчик и приемник. В этом случае их поляризации совпадут, и приемная антенна сможет эффективно принимать сигнал. При совпадении ориентаций антенн принимаемый сигнал будет максимальным.

Схематично это можно изобразить так:

Ответ: Чтобы в приемной антенне появился сигнал, необходимо повернуть одну из антенн на 90° вокруг оси распространения волны так, чтобы плоскости поляризации передающей и приемной антенн совпали.