Номер 6.86, страница 141 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 6. Волны. Принципы радиосвязи - номер 6.86, страница 141.

Условие.

6.86. До изобретения полупроводниковых детекторов для регистрации принятых электромагнитных волн использовали когерер Бранли (усовершенствованный А. С. Поповым). Объясните принцип действия когерера и его назначение в схеме первого радиоприёмника, изображённой на рисунке 6.17.

Рис. 6.17

Решение.

Решение

Задача состоит в том, чтобы объяснить принцип действия когерера и его роль в схеме первого радиоприёмника, разработанного А. С. Поповым.

Принцип действия когерера

Когерер (от лат. cohaerere — сцепляться) представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами, заполненную мелкими металлическими опилками. Его работа основана на явлении изменения электрического сопротивления под воздействием электромагнитных колебаний.

В обычном состоянии опилки в когерере лежат рыхло, а их поверхности покрыты тончайшей оксидной пленкой, которая является диэлектриком. Из-за этого контакты между отдельными опилками очень плохие, и общее сопротивление когерера чрезвычайно велико (порядка мегаом). В таком состоянии он практически не проводит электрический ток от источника (батареи) в схеме.

Когда на антенну радиоприёмника поступает электромагнитная волна, она создает в цепи с когерером быстропеременный ток высокой частоты. Под действием этого переменного напряжения между опилками проскакивают мельчайшие электрические искры. Эти искры разрушают оксидную пленку и сваривают (спекают) опилки друг с другом, создавая между ними хороший электрический контакт. В результате этого процесса, называемого когеренцией, общее сопротивление когерера резко падает в сотни и тысячи раз (до нескольких десятков или сотен ом).

Назначение когерера в схеме радиоприёмника

В схеме, изображенной на рисунке, когерер является ключевым элементом — детектором, который преобразует слабый высокочастотный радиосигнал в изменение постоянного тока в другой цепи.

1. Детектирование сигнала. Когда электромагнитная волна принимается антенной, сопротивление когерера резко падает.

2. Активация реле. Падение сопротивления когерера замыкает цепь, состоящую из батареи и электромагнитного реле. Через обмотку реле начинает течь ток, достаточный для его срабатывания.

3. Включение сигнализации. Сработавшее реле своим якорем замыкает контакты второй, независимой цепи, в которую включен электрический звонок. Звонок начинает звенеть, что служит звуковым сигналом о приеме сообщения.

4. Автоматический сброс. После срабатывания когерер остается в проводящем состоянии. Чтобы он мог зарегистрировать следующий сигнал, его нужно вернуть в исходное состояние с высоким сопротивлением. В гениальной конструкции А. С. Попова эту задачу выполняет сам звонок: его молоточек устроен так, что при работе он ударяет по стеклянной трубке когерера. От этого механического встряхивания (декогеренции) спекшиеся опилки снова разделяются, контакт между ними нарушается, и сопротивление когерера возвращается к своему высокому начальному значению. Цепь реле размыкается, звонок умолкает, и вся система готова к приему нового сигнала.

Таким образом, когерер выполняет функцию чувствительного переключателя, управляемого радиосигналом.

Ответ: Принцип действия когерера основан на резком уменьшении его электрического сопротивления (от мегаом до сотен ом) под действием высокочастотного напряжения от принятой радиоволны из-за спекания металлических опилок внутри него. В схеме радиоприёмника когерер выполняет роль детектора: при приеме сигнала его сопротивление падает, что приводит к срабатыванию реле, которое включает электрический звонок. Молоточек звонка одновременно встряхивает когерер, возвращая его в исходное высокоомное состояние и делая приёмник готовым к регистрации следующего сигнала.