Номер 6.76, страница 140 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 6. Волны. Принципы радиосвязи - номер 6.76, страница 140.

Условие.

6.76. Как используется явление резонанса при передаче и приёме радиосигналов?

Решение.

Явление резонанса является фундаментальным принципом, на котором основана вся радиотехника, как при передаче, так и при приёме сигналов. Его используют для генерации и выделения электромагнитных колебаний определённой частоты.

При передаче радиосигналов:

В радиопередатчике используется генератор высокочастотных электромагнитных колебаний. Основой этого генератора является колебательный контур (обычно LC-контур, состоящий из катушки индуктивности L и конденсатора C). Этот контур настраивается на определённую собственную (резонансную) частоту колебаний $f_0$, которая и будет являться несущей частотой радиостанции. Формула для резонансной частоты (формула Томсона) выглядит так:

$f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$

Благодаря явлению резонанса, в контуре возникают сильные, незатухающие колебания именно на этой частоте. Эти колебания затем усиливаются и подаются на передающую антенну, которая эффективно излучает электромагнитные волны данной частоты в пространство. Таким образом, резонанс позволяет сформировать и передать мощный сигнал на строго определённой частоте.

При приёме радиосигналов:

Приёмная антенна радиоприёмника улавливает электромагнитные волны от множества различных радиостанций одновременно. Задача приёмника – выделить из всего этого многообразия сигналов только один, нужный. Для этого используется входной колебательный контур, аналогичный тому, что в передатчике. Этот контур является настраиваемым – обычно в бытовых приёмниках изменяют ёмкость конденсатора C.

Когда мы настраиваем радиоприёмник, мы изменяем параметры его колебательного контура так, чтобы его собственная резонансная частота $f_0$ совпала с частотой несущей волны желаемой радиостанции. Когда частоты совпадают ($f_{внешняя} = f_0$), в контуре возникает резонанс. При резонансе амплитуда вынужденных колебаний тока и напряжения в контуре резко возрастает. Колебания же от других радиостанций, частоты которых не совпадают с резонансной частотой контура, будут иметь очень малую амплитуду и практически не окажут влияния. Таким образом, резонанс позволяет избирательно (селективно) усилить сигнал только одной, нужной радиостанции, и отфильтровать все остальные.

Ответ: Явление резонанса используется в передатчиках для генерации электромагнитных волн строго определённой частоты (несущей частоты), а в приёмниках — для выделения и усиления сигнала только одной нужной радиостанции из множества других сигналов, попадающих на антенну, путём настройки собственного колебательного контура приёмника на частоту этой станции.