Номер 723, страница 110 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитное поле. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Колебательный контур. Принципы радиосвязи и телевидения - номер 723, страница 110.

Условие.

723. Нарисуйте графики изменения силы тока с течением времени в цепи приёмного колебательного контура, детектора и телефона. Будет ли приёмник работать, если детектор переключить на обратный процесс?

Решение.

Нарисуйте графики изменения силы тока с течением времени в цепи приёмного колебательного контура, детектора и телефона.

Процесс приёма и преобразования радиосигнала в звук в простейшем детекторном приёмнике включает несколько этапов. Для каждого этапа можно построить график зависимости силы тока I от времени t.

1. Ток в приёмном колебательном контуре

Колебательный контур радиоприёмника настраивается в резонанс с частотой несущей волны радиостанции. В контуре возникают вынужденные электрические колебания. Сигнал радиостанции является амплитудно-модулированным (АМ), то есть это высокочастотные колебания, амплитуда которых изменяется с низкой (звуковой) частотой. Математически ток в контуре можно описать выражением: $I(t) = I_{max}(t) \cos(\omega_0 t)$, где $I_{max}(t) = I_0(1 + m \cos(\Omega t))$ — медленно меняющаяся амплитуда, $ \omega_0 $ — высокая (несущая) частота, а $ \Omega $ — низкая (звуковая) частота. График представляет собой высокочастотную синусоиду, "вписанную" в низкочастотную огибающую.

2. Ток после детектора

Детектор (в простейшем случае — полупроводниковый диод) служит для выпрямления высокочастотного тока. Он обладает односторонней проводимостью и пропускает ток только в одном направлении. В результате детектор "срезает" все отрицательные (или положительные) полупериоды колебаний. На выходе получается пульсирующий ток одного направления. Огибающая вершин этих импульсов повторяет форму полезного звукового сигнала.

3. Ток в телефоне

Пульсирующий ток от детектора проходит через катушку головных телефонов. Катушка и мембрана телефона обладают индуктивностью и инерцией, из-за чего они не реагируют на отдельные быстрые (высокочастотные) импульсы тока. Они реагируют на среднее значение тока за короткий промежуток времени. Таким образом, высокочастотная составляющая сигнала сглаживается (фильтруется), и через телефон протекает ток низкой (звуковой) частоты, который в точности повторяет форму огибающей. Этот ток заставляет мембрану телефона колебаться, воспроизводя звук.

Ответ: Графики, иллюстрирующие изменение силы тока в колебательном контуре, после детектора и в телефоне, представлены выше.

---

Будет ли приёмник работать, если детектор переключить на обратный процесс?

Да, приёмник будет работать.

"Переключить детектор на обратный процесс" означает изменить полярность его включения в цепь. Детектор, которым обычно является диод, пропускает ток преимущественно в одном направлении. Если изменить полярность его подключения, он начнёт пропускать те полуволны, которые раньше блокировал, и блокировать те, которые раньше пропускал.

Например, если изначально детектор пропускал положительные полуволны, то после переключения он будет пропускать отрицательные. В результате на выходе детектора получится пульсирующий ток противоположного направления. Однако форма огибающей этих импульсов, которая несёт в себе информацию о звуке, останется прежней (лишь "перевёрнутой" относительно оси времени).

Мембрана телефона колеблется под действием переменной составляющей тока, и именно эти колебания создают звук. Направление постоянного смещения тока лишь определяет среднее положение мембраны, но не влияет на форму и частоту её колебаний. Поскольку человеческий слух нечувствителен к абсолютной фазе звуковой волны, изменение направления тока не повлияет на слышимый звук.

Ответ: Да, приёмник будет работать. Изменение полярности включения детектора приведёт к изменению знака пульсирующего тока, но его огибающая (звуковой сигнал) сохранится, и телефон сможет воспроизвести звук.