Номер 4, страница 199 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 46. Электромагнитные волны. Вопросы для самопроверки - номер 4, страница 199.

Условие.

4. Что собой представляет вибратор Герца?

Решение.

Вибратор Герца (также известный как диполь Герца) — это простейшее устройство, представляющее собой открытый колебательный контур, предназначенное для излучения и приёма электромагнитных волн. Это, по сути, первая в мире антенна, созданная и использованная немецким физиком Генрихом Герцем в 1886–1889 годах для экспериментального доказательства существования электромагнитных волн, предсказанных теорией Джеймса Клерка Максвелла.

Конструкция:
Классический вибратор Герца состоит из двух одинаковых прямых металлических стержней, расположенных на одной прямой. Между их внутренними концами имеется небольшой зазор, называемый искровым промежутком. К этим концам подключается источник высокого переменного напряжения, в экспериментах Герца это была индукционная катушка (катушка Румкорфа).

Принцип действия:
1. Источник напряжения создает на концах проводников, образующих зазор, большую разность потенциалов. Когда напряжение достигает пробивного значения для воздуха в зазоре, происходит электрический разряд (проскакивает искра).2. Разряд создает в системе проводников свободные колебания электрического тока высокой частоты. В процессе этих колебаний заряды перемещаются от одного конца вибратора к другому. В один момент времени один стержень заряжается положительно, а другой — отрицательно. В следующий момент полярность меняется на противоположную.3. Такое ускоренное движение зарядов вдоль проводников создает в окружающем пространстве переменное электрическое поле.4. Согласно теории Максвелла, переменное электрическое поле порождает переменное вихревое магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает переменное электрическое поле, и так далее.5. Эти взаимно связанные и перпендикулярные друг другу переменные электрические и магнитные поля образуют распространяющуюся в пространстве электромагнитную волну, которая уносит энергию от вибратора. Частота излучаемой волны равна собственной частоте колебаний контура.

Ключевое отличие вибратора Герца от закрытого колебательного контура (например, LC-контура) состоит в том, что он является открытой системой. Если в закрытом контуре электрическое и магнитное поля локализованы в основном между обкладками конденсатора и внутри катушки, то в открытом контуре поля простираются далеко в окружающее пространство, что и обеспечивает эффективное излучение. Максимальная эффективность излучения достигается, когда общая длина вибратора $\text{L}$ примерно равна половине длины излучаемой волны $\lambda$, то есть $L \approx \lambda/2$ (такой вибратор называют полуволновым).

Ответ: Вибратор Герца — это простейшая антенна, представляющая собой открытый колебательный контур, состоящий из двух соосных металлических проводников с искровым промежутком между ними. Он служит для излучения электромагнитных волн, которые возникают в результате высокочастотных колебаний тока и зарядов в проводниках.