Номер 2, страница 214 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. Почему в радиовещании используются электромагнитные волны высокой частоты?

1. Для чего электромагнитные волны подаются в антенну?

Этот вопрос, вероятнее всего, касается процесса радиопередачи. В этом случае в передающую антенну подаются не сами электромагнитные волны, а высокочастотные электрические колебания от генератора передатчика. Антенна представляет собой открытый колебательный контур. Её основная задача — преобразовать эти электрические колебания в электромагнитные волны и эффективно излучить их в окружающее пространство. Переменный ток высокой частоты, протекающий по проводнику антенны, создает вокруг себя быстро меняющееся электромагнитное поле, которое отрывается от антенны и распространяется в виде электромагнитной волны.

Если же речь идет о приемной антенне, то ее функция обратная. Она улавливает (принимает) электромагнитные волны, приходящие от передатчика. Под действием переменного электрического поля волны в проводнике антенны возбуждаются слабые электрические колебания (индуцируется ЭДС), которые затем поступают в радиоприемник для усиления, детектирования и преобразования в звук или другую информацию.

Ответ: Электрические колебания высокой частоты подаются в передающую антенну для их преобразования в электромагнитные волны и последующего излучения в пространство. Приемная антенна служит для обратного процесса: преобразования энергии электромагнитной волны в электрические колебания.

2. Почему в радиовещании используются электромагнитные волны высокой частоты?

Использование электромагнитных волн высокой частоты (ВЧ) в радиовещании обусловлено несколькими фундаментальными физическими причинами:

• Эффективность излучения. Мощность, излучаемая антенной, прямо пропорциональна четвертой степени частоты колебаний ($P \propto \nu^4$). Это означает, что волны высокой частоты излучаются гораздо эффективнее, чем низкочастотные. Излучить волну звуковой частоты (например, 1 кГц) практически невозможно, так как мощность излучения будет ничтожно малой.
• Размеры антенны. Для эффективной работы размеры антенны должны быть сопоставимы с длиной волны ($\lambda$). Оптимальный размер простой антенны (полуволнового вибратора) равен половине длины волны. Длина волны обратно пропорциональна частоте ($\lambda = c/\nu$, где $c$ — скорость света). Для волн высокой частоты (например, FM-диапазон, ~100 МГц) длина волны составляет около 3 метров, что позволяет создавать антенны удобного размера (~1.5 м). Для низких частот потребовались бы антенны длиной в километры.
• Информационная ёмкость. Для передачи полезного сигнала (речи, музыки) несущую волну высокой частоты модулируют, то есть изменяют ее параметры (амплитуду, частоту) в соответствии с передаваемым сигналом. Этот процесс требует определенной полосы частот. Чем выше несущая частота, тем шире полосу можно выделить для передачи качественного сигнала и тем больше каналов (радиостанций) можно разместить в радиоэфире, не создавая взаимных помех.

Ответ: Волны высокой частоты используются в радиовещании, потому что они эффективно излучаются, позволяют конструировать антенны практичных размеров, а также обеспечивают необходимую ширину полосы для передачи качественного сигнала и одновременной работы множества радиостанций.

3. Что представляет собой колебательный контур?

Колебательный контур (или LC-контур) — это простейшая электрическая цепь, способная совершать свободные электромагнитные колебания. В идеальном случае он состоит из двух элементов: катушки индуктивности ($L$) и конденсатора ($C$).

Принцип работы заключается в периодическом обмене энергией между электрическим полем конденсатора и магнитным полем катушки. Если зарядить конденсатор и замкнуть его на катушку, он начнет разряжаться, создавая в катушке ток. Этот ток порождает магнитное поле, в котором запасается энергия. Когда конденсатор полностью разрядится, энергия электрического поля станет равной нулю, а энергия магнитного поля достигнет максимума. После этого магнитное поле начнет убывать, индуцируя в контуре ток, который перезаряжает конденсатор в обратной полярности. Затем процесс повторяется в обратном направлении.

Эти колебания происходят на определенной собственной (резонансной) частоте, которая зависит от параметров контура — его индуктивности и ёмкости. Эта частота определяется формулой Томсона: $\nu = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$

В реальных контурах всегда присутствует активное сопротивление ($R$), из-за которого часть энергии расходуется на нагрев проводников, и колебания постепенно затухают.

Ответ: Колебательный контур — это электрическая цепь, состоящая, как минимум, из катушки индуктивности и конденсатора, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания за счет периодического превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и обратно.

4. Расска...

Вопрос номер 4 в предоставленном изображении является неполным, поэтому дать на него ответ невозможно.