Вопросы, страница 131 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Вопросы

1. Для чего радиоприёмнику нужна антенна?

2. Как приёмник настраивается на нужную волну?

3. Для чего радиоприёмнику нужен детектор?

4. Как колебания переменного тока преобразуются в звуковые колебания?

5. Каков принцип действия телевизионного передатчика?

6. Каков принцип действия телевизионного приёмника?

7. Как получается цветное изображение на экране телевизора?

1. Для чего радиоприёмнику нужна антенна?

Антенна радиоприёмника предназначена для улавливания электромагнитных волн (радиоволн), распространяющихся в пространстве. Когда радиоволна достигает антенны, её переменное электромагнитное поле возбуждает в проводнике антенны очень слабый переменный электрический ток. Частота и характер изменения этого тока в точности соответствуют частоте и модуляции той радиоволны, которая его вызвала. Таким образом, антенна преобразует энергию электромагнитной волны в энергию электрического тока, который затем поступает во входные цепи радиоприёмника для дальнейшей обработки.

Ответ: Антенна нужна для преобразования энергии радиоволн в электрические колебания, которые несут в себе информацию (звук, изображение).

2. Как приёмник настраивается на нужную волну?

Настройка приёмника на нужную волну (радиостанцию) происходит с помощью входного колебательного контура. Этот контур обычно состоит из катушки индуктивности ($\text{L}$) и конденсатора переменной ёмкости ($\text{C}$). У каждого колебательного контура есть собственная (резонансная) частота колебаний, которая определяется по формуле Томсона: $ \nu = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} $. Изменяя ёмкость конденсатора (поворачивая ручку настройки), мы изменяем собственную частоту контура. Когда эта частота совпадает с частотой несущей волны нужной радиостанции, в контуре возникает явление резонанса. При резонансе амплитуда вынужденных электрических колебаний в контуре резко возрастает именно для этой частоты, в то время как сигналы от других радиостанций (с другими частотами) остаются очень слабыми. Таким образом, приёмник "выделяет" из всего многообразия радиоволн в эфире только одну, нужную.

Ответ: Настройка осуществляется изменением параметров колебательного контура (чаще всего ёмкости конденсатора) для достижения резонанса с частотой волны нужной радиостанции.

3. Для чего радиоприёмнику нужен детектор?

Полезный сигнал (например, звук) передаётся с помощью высокочастотной несущей волны, параметры которой изменяются (модулируются) в такт с низкочастотным звуковым сигналом. Сами по себе высокочастотные колебания не могут быть преобразованы в звук, так как их частота лежит далеко за пределами слышимости человеческого уха. Детектор (или демодулятор) — это устройство, которое "извлекает" из принятого модулированного высокочастотного сигнала исходный низкочастотный (звуковой) сигнал. Для амплитудно-модулированного (АМ) сигнала простейший детектор состоит из диода, который выпрямляет ток (пропускает его только в одном направлении), и сглаживающего фильтра (конденсатора), который убирает высокочастотную составляющую, оставляя только огибающую сигнала — то есть исходный звуковой сигнал.

Ответ: Детектор нужен для выделения низкочастотного полезного сигнала (звука) из высокочастотной несущей волны.

4. Как колебания переменного тока преобразуются в звуковые колебания?

Преобразование колебаний переменного тока звуковой частоты в звуковые колебания воздуха происходит в электроакустических устройствах, таких как громкоговорители (динамики) или наушники. В наиболее распространённом, динамическом громкоговорителе, это происходит следующим образом: усиленный переменный ток звуковой частоты подаётся на звуковую катушку. Катушка жёстко соединена с диффузором (лёгким конусом) и находится в сильном магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом. Взаимодействие переменного тока в катушке с магнитным полем заставляет катушку колебаться вперёд и назад с той же частотой, что и ток. Эти колебания передаются диффузору, который, в свою очередь, заставляет колебаться прилегающие слои воздуха, создавая в нём волны сжатия и разрежения — то есть звуковые волны, которые мы и слышим.

Ответ: С помощью громкоговорителя (динамика), где переменный ток, проходя через катушку в магнитном поле, заставляет ее колебаться вместе с прикрепленным диффузором, который создает звуковые волны в воздухе.

5. Каков принцип действия телевизионного передатчика?

Принцип действия телевизионного передатчика заключается в преобразовании оптического изображения и звукового сопровождения в единый радиосигнал для его последующей трансляции. Процесс включает несколько этапов:

1. Формирование видеосигнала: Изображение с помощью объектива проецируется на светочувствительную матрицу (например, ПЗС-матрицу). Эта матрица разбивает изображение на множество элементов (пикселей). Далее происходит процесс развёртки: электронная схема "считывает" яркость (а в цветном ТВ — и цвет) каждого пикселя последовательно, строка за строкой, преобразуя двумерное изображение в одномерный электрический сигнал, меняющийся во времени. К этому сигналу добавляются специальные синхроимпульсы, необходимые для правильного воспроизведения изображения на приёмнике.

2. Формирование аудиосигнала: Звук улавливается микрофоном и преобразуется в электрический сигнал звуковой частоты.

3. Модуляция и передача: Полученный видеосигнал модулирует (обычно по амплитуде, АМ) одну несущую радиочастоту, а аудиосигнал — другую, близкую к первой (обычно по частоте, ЧМ). Затем оба модулированных сигнала объединяются и усиливаются до необходимой мощности. С мощного усилителя сигнал подаётся на передающую антенну, которая излучает его в пространство в виде электромагнитных волн.

Ответ: Телевизионный передатчик преобразует изображение и звук в электрические сигналы, которыми затем модулируются высокочастотные несущие волны, излучаемые в эфир передающей антенной.

6. Каков принцип действия телевизионного приёмника?

Телевизионный приёмник (телевизор) выполняет обратную задачу — преобразование принятого радиосигнала в изображение и звук. Принцип его действия таков:

1. Приём и селекция: Приёмная антенна улавливает радиосигнал. Тюнер (селектор каналов) настраивается на частоту нужного телеканала, выделяя его сигнал из множества других.

2. Разделение и демодуляция: Принятый сигнал разделяется на сигнал изображения и сигнал звука. Каждый из них затем демодулируется: из сигнала изображения извлекается видеосигнал и синхроимпульсы, а из сигнала звука — низкочастотный аудиосигнал.

3. Воспроизведение звука: Аудиосигнал усиливается и подаётся на громкоговоритель, который преобразует его в звук.

4. Воспроизведение изображения: Видеосигнал управляет устройством отображения (например, электронно-лучевой трубкой в старых телевизорах или матрицей в современных ЖК/OLED-телевизорах). Синхроимпульсы обеспечивают точную синхронизацию процесса воспроизведения с процессом передачи. Например, в ЭЛТ-телевизоре видеосигнал управляет яркостью электронного луча, а синхроимпульсы — его движением по экрану (развёрткой), в точности повторяя движение считывающего луча в передающей камере. В результате на экране, покрытом люминофором, воссоздаётся исходное изображение.

Ответ: Телевизионный приёмник принимает радиосигнал, выделяет из него сигналы изображения и звука, демодулирует их и преобразует обратно в видимое изображение на экране и слышимый звук через динамики.

7. Как получается цветное изображение на экране телевизора?

Цветное изображение основано на аддитивной модели цвета, согласно которой любой цвет можно получить смешением трёх основных цветов: красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue) — модель RGB. В цветном телевидении передаются не один, а фактически три сигнала, соответствующие интенсивности красного, зелёного и синего цветов в каждой точке изображения. Экран цветного телевизора состоит из множества мельчайших элементов — пикселей. Каждый пиксель, в свою очередь, состоит из трёх ещё более мелких субпикселей, светящихся красным, зелёным и синим цветом. В старых ЭЛТ-телевизорах это были точки люминофора трёх разных типов, а для их возбуждения использовались три электронных пушки — по одной на каждый цвет. В современных ЖК-телевизорах каждый субпиксель — это ячейка с жидкими кристаллами, пропускающая свет от подсветки через красный, зелёный или синий светофильтр. Управляя яркостью свечения каждого из трёх субпикселей в пикселе, можно заставить этот пиксель светиться любым цветом. Из-за малого размера пикселей человеческий глаз не различает отдельные субпиксели, а воспринимает их свечение как единую точку нужного цвета.

Ответ: Цветное изображение получается за счёт оптического смешения трёх основных цветов (красного, зелёного, синего), излучаемых крошечными элементами (субпикселями), из которых состоит каждый пиксель экрана.