Номер 3, страница 218 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

3. Используя рисунки 158 и 159, расскажите о принципах осуществления радиотелефонной связи.

3. Решение

Принципы радиотелефонной связи основаны на передаче информации, в данном случае речи, с помощью электромагнитных волн. Весь процесс можно разделить на два основных этапа, которые, предположительно, иллюстрируются на рисунках 158 (передатчик) и 159 (приемник): передача сигнала и его прием.

Процесс передачи (передающая станция)

1. Преобразование звука в электрический сигнал. Речь человека представляет собой звуковые волны. Микрофон в передающем устройстве улавливает эти волны и преобразует их в соответствующие им по форме электрические колебания низкой (звуковой) частоты. Этот электрический сигнал является информационным.

2. Генерация несущей волны. Одновременно в передатчике специальный генератор высокой частоты создает незатухающие гармонические электромагнитные колебания строго постоянной высокой частоты. Эта волна называется несущей, так как ее задача — "перенести" информационный сигнал на большие расстояния.

3. Модуляция. Это ключевой процесс, в ходе которого информационный низкочастотный сигнал "накладывается" на высокочастотную несущую волну. В модуляторе происходит изменение одного из параметров несущей волны (амплитуды, частоты или фазы) в соответствии с изменениями информационного сигнала. Например, при амплитудной модуляции (АМ) амплитуда высокочастотной несущей волны изменяется в такт с низкочастотным звуковым сигналом.

4. Усиление и излучение. Полученный в результате модуляции сложный высокочастотный сигнал еще слишком слаб. Он поступает в усилитель, где его мощность многократно возрастает, а затем подается на передающую антенну. Антенна преобразует эти мощные электрические колебания в электромагнитные волны (радиоволны), которые излучаются в пространство.

Процесс приема (приемная станция)

1. Прием волн. Электромагнитные волны, распространяясь в пространстве, достигают приемной антенны. В антенне они возбуждают очень слабые переменные электрические токи. Важно, что антенна принимает сигналы сразу от всех радиостанций, работающих в эфире.

2. Настройка и выделение сигнала. Чтобы из всего многообразия сигналов выделить один, нужный, используется колебательный контур приемника. Колебательный контур обладает собственной (резонансной) частотой колебаний, которая зависит от его индуктивности $L$ и емкости $C$: $f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$. Изменяя емкость переменного конденсатора (поворачивая ручку настройки приемника), мы меняем резонансную частоту контура. Когда она совпадает с частотой несущей волны нужной станции, возникает явление резонанса. При этом амплитуда колебаний тока именно этой частоты в контуре резко возрастает, а все остальные сигналы остаются слабыми. Таким образом, происходит отбор (селекция) нужного сигнала.

3. Усиление и детектирование. Выделенный слабый сигнал усиливается усилителем высокой частоты. Затем он поступает на детектор (демодулятор). Задача детектора — выполнить операцию, обратную модуляции: выделить из модулированного высокочастотного сигнала исходный низкочастотный (звуковой) сигнал.

4. Воспроизведение звука. Полученный после детектирования низкочастотный электрический сигнал усиливается усилителем низкой частоты и подается на динамик (или наушники). Динамик преобразует электрические колебания обратно в механические колебания своей мембраны, которые создают в воздухе звуковые волны, воспринимаемые ухом человека как речь.

Ответ: Принцип радиотелефонной связи заключается в преобразовании звука в низкочастотный электрический сигнал, последующей модуляции этим сигналом высокочастотной несущей электромагнитной волны, излучении этой волны в пространство передающей станцией, приеме волны приемной станцией, выделении нужного сигнала из множества других путем настройки в резонанс, детектировании (извлечении низкочастотного сигнала из несущей волны) и, наконец, преобразовании этого сигнала обратно в звук с помощью динамика.