Номер 6, страница 158 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 31. Опыты Герца. Свойства электромагнитных волн. Вопросы - номер 6, страница 158.

Условие.

6. Как удалось Герцу с помощью вибратора и резонатора получить электромагнитные волны?

Решение.

Для получения и обнаружения электромагнитных волн Генрих Герц использовал установку, состоящую из двух основных частей: излучателя (вибратора) и приёмника (резонатора).

Вибратор Герца (излучатель)

В качестве источника электромагнитных волн Герц использовал так называемый вибратор, который представлял собой открытый колебательный контур. Он состоял из двух прямых медных проводников, расположенных на одной прямой, с небольшим искровым промежутком между ними. Эти проводники подключались к вторичной обмотке высоковольтного индуктора (катушки Румкорфа). Индуктор создавал между проводниками очень высокое напряжение, которое приводило к электрическому пробою воздушного промежутка — возникновению искры. Искра замыкала цепь, и в вибраторе возникали быстрые затухающие электромагнитные колебания высокой частоты. Согласно теории Джеймса Клерка Максвелла, ускоренно движущиеся электрические заряды излучают электромагнитные волны. Колеблющиеся с высокой частотой заряды в вибраторе как раз и являлись таким источником волн, распространяющихся в окружающем пространстве.

Резонатор (приёмник)

Для обнаружения (регистрации) этих волн Герц сконструировал приёмник, названный резонатором. Он также представлял собой простейший открытый колебательный контур, например, в виде проволочной рамки с очень маленьким искровым промежутком. Ключевым моментом было то, что геометрические размеры резонатора подбирались таким образом, чтобы его собственная частота свободных электромагнитных колебаний совпадала с частотой волн, излучаемых вибратором.

Процесс эксперимента

Когда электромагнитная волна, излучённая вибратором, достигала резонатора, её переменное электрическое поле возбуждало в резонаторе вынужденные колебания электрического тока. Так как собственная частота резонатора была равна частоте волны, возникало явление резонанса. При резонансе амплитуда вынужденных колебаний тока в резонаторе резко возрастала. Вследствие этого на краях его искрового промежутка возникало достаточно высокое напряжение, чтобы между ними проскакивала небольшая искра.

Наблюдая искру в резонаторе, который не был никак электрически связан с вибратором и находился от него на расстоянии, Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн и подтвердил выводы теории Максвелла.

Ответ: Герц получил электромагнитные волны с помощью вибратора — открытого колебательного контура, в котором высоковольтный искровой разряд возбуждал быстрые колебания электрического тока. Эти ускоренно движущиеся заряды излучали в пространство электромагнитные волны. Для их обнаружения использовался резонатор — другой контур, настроенный в резонанс с первым. Дошедшая до резонатора волна вызывала в нём настолько сильные резонансные колебания тока, что в его искровом промежутке появлялась видимая искра, которая и служила доказательством приёма волны.