Изобретение радио А. С. Поповым

Радио - разновидность беспроводной передачи информации, при которой в качестве носителя информации используются радиоволны. Радиоволны представляют собой электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света. Они переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний, возникающие при изменении электрического поля (например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т. е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока). Первым изобретателем способов передачи и приёма электромагнитных волн является немецкий учёный Генрих Герц (1888), в честь которого была названа такая физическая величина, как частота (Гц), характеризующая число колебаний за 1 секунду. Следует заметить, что радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; вода, поверхность земли для них непроницаемы. Но благодаря эффектам отражения и преломления, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии). Юного физика А. С. Попова, привыкшего подходить к физическим явлениям с практической стороны, тут же заинтересовали опыты Герца, поэтому он тотчас же стал искать возможные приложения этих лучей для передачи сигналов на расстояние. Так возникло первое изобретение, передающее информацию на расстояние без использования проводов - радио Попова.

Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер. Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимое для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

Схема радиоприемника А. С. Попова, сделанная им самим: N – контакт звонка; А, В – вызовы когерера; С – контакт реле; РQ – выводы батареи, М – контакт антенны.

Когерер

Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)

Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Принцип действия передатчика и приёмника Попова можно продемонстрировать с помощью установки, в которой диполь с когерером замкнут на батарею через гальванометр.

В момент приёма электромагнитной волны сопротивление когерера уменьшается, а ток в цепи увеличивается настолько, что стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу. Для прекращения приёма сигнала опилки когерера следует встряхнуть, например, лёгким постукиванием карандаша. В приёмной станции Попова эту операцию выполнял автоматически молоточек электрического звонка.

7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества А. С. Попов выступил с докладом и демонстрацией созданного им первого в мире радиоприемника. Свое сообщение Попов закончил следующими словами: "В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающих достаточной энергией".

7 мая 1985 г. - день, который вошел в историю мировой науки и техники как день рождения радио.

За два дня до скоропостижной смерти А. С. Попова избрали председателем физического отделения Русского физико-химического общества. Этим избранием русские ученые подчеркнули огромные заслуги А. С. Попова перед отечественной наукой.

Совершенствование радио Поповым.

Много сил и времени посвятил Попов совершенствованию своего радиоприёмника, который ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

В 1895 г. он принимал радиоволны на расстоянии 60 м на приёмную антенну своего приемника. 24 марта 1896 г. Попов передал первую в мире радиограмму на расстояние в 250 м, состоявшую из двух слов - "Генрих Герц". Неустанно работая над своим изобретением, Попов вскорев опытах в Кронштадтской гавани добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, а в 1901г. дальность радиосвязи была уже 150км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона. Через 5 лет после постройки первого приёмника начала действовать регулярная линия беспроводной связи на расстояние 40 километров. Благодаря программе, переданной по этой линии зимой 1900 г., ледокол "Ермак" снял со льдины рыбаков, которых шторм унёс в море. Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX века.

За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони. Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.

Современные радиоприёмники.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе. Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

В настоящее время - время научно-технической революции - человечество не представляет свою жизнь без средств массовой информации. Телефон, интернет, телевидение - то, без чего невозможно существование современного человека. И именно без открыти Попова, поистине гениального физика, наш мир мог лишиться беспроводной связи или, открыв ее позднее, затормозить свое развитие.

Интернет - глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов. Служит физической основой для Всемирной паутины. К середине 2008 года число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 1,4 млрд человек (около четверти земного населения).

Телефоны с беспроводными трубками представляют собой систему, состоящую из базы, к которой подключаются линии от городской АТС, и одной или нескольких беспроводных трубок, которые могут переговариваться как между собой, так и звонить по внешним линиям.

Сотовый (мобильный) телефон -система радиосвязи, направленная на то, чтобы обеспечить пользователя связью в любом месте.

Телевидение - система связи для трансляции и приёма движущегося изображения и звука на расстоянии. Телевидение основано на принципе последовательной передачи элементов кадра с помощью развертки. Частота смены кадров выбирается, в основном, по критерию плавности передачи движения.

Вывод:

1) В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель офицерских курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов.

2) Деятельность А. С. Попова, предшествовавшая открытию радио - это исследования в области электротехники, магнетизма и электромагнитных волн.

3) Попов осуществил первую в мире линию радиосвязи на море, создал первые походные армейские и гражданские радиостанции и успешно провел работы, доказавшие возможность применения радио в сухопутных войсках и в воздухоплавании.

Список использованных источников:

1) http://ur4nww.narod.ru/popov

2) http://ra4ctg.ru/jce/pageradio/113-chto-takoe-radiosvyaz-i-kto-izobrel-pervuyu-radiostantsiyu

3) http://www.inmoment.ru/holidays/radio_popov.html

4) http://www.physicedu.ru/phy-1170.html

5) http://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2015/01/09/prezentatsiya-uchashchikhsya-po-fizike