Question

Co to są fale elektromagnetyczne i mechaniczne. Podaj min. 5 lub 6 cech wspólnych i różnic. Daje naj!

Answer 1

Fale elektromagnetyczne są wykorzystywane do przesyłania informacji na duże odległości. Jeśli nie liczyć przekazywania sygnałów świetlnych, to pierwsze udane próby przesyłania informacji za pomocą fal elekromagnetycznych przeprowadził w 1896 r. G. Marconi. Jego „telegrafia bezprzewodowa” była początkowo oparta na alfabecie Morse`a; później informacje zaczęto przesyłać za pomocą fal radiowych bez kodowania. Wynalezienie lamp elektronowych(diody i triody) pozwoliło poprawić jakość nadajników oraz odbiorników i przyczyniło się do szybkiego rozwoju radiokomunikacji.

                Telewizja początkowo rozwijała się bardzo powoli. Dopiero skonstruowanie lampy Brauna umożliwiło przetwarzanie sygnałów elektromagnetycznych w optyczne. Próbne emisje programów telewizyjnych rozpoczęły się w 1925 r. w Niemczech, USA i Anglii.

                Fale elektromagnetyczne są emitowane i odbierane za pomocą anten:

- antena prętowa, ustawiona prostopadle do powierzchni Ziemi, odbiera składową elektryczną pola fali elektromagnetycznej i zamienia ją w prąd anteny; nie ma uprzywilejowanego kierunku odbioru;

-  antena ramowa (geometryczna) jest płaską cewką indukcyjną i działa jak obwód drgający, który odbiera składową magnetyczną fali elektromagnetycznej; montuje się ją prostopadle do powierzchni ziemi i można ją obracać wokół osi pionowej; charakterystyka odbioru wykazuje dwa kierunki uprzywilejowane; natężenie prądu anteny osiąga maksimum, gdy ramka jest zwrócona w stronę nadajnika.

                Fale elektromagnetyczne rozprzestrzeniają się w powietrzu praktycznie bez pochłaniania tylko wówczas, gdy ich częstość jest duża (większa od 1 MHz). Słyszalne fale akustyczne mają znacznie mniejsze częstości (16  Hz- 20kHz) i nie mogą być przenoszone na duże odległości przez fale elektromagnetyczne o podobnych częstościach.  Z tych względów do przesyłania sygnałów dźwiękowych i obrazów wykorzystuje się fale nośne dużej częstotliwości 30 kHz- 300 MHz w radiofonii, a 50 MHz- 1GHz w telewizji. Przekazywane informacje zamienia się w sygnały elektryczne, które modelują jedną z wielkości charakteryzujących falę nośną: amplitudę lub częstotliwość.

                Amplitudy fali nośnej zmieniają się odpowiednio do przekazywanego sygnału. Do tego typu modulacji wykorzystuje się długie i średnie fale radiowe.

                W emisjach stereofonicznych fala nośna jest modulowana dwoma sygnałami akustycznymi; w telewizji fala nośna przekazuje zarówno sygnał audio, jak i sygnał wideo.

                Transmisja radiowa lub telewizyjna składa się z trzech etapów: nadawania (misji), propagacji emitowanych fal i ich odbioru.

Emisja obejmuje:

- przetwarzanie informacji w sygnał elektryczny (przetwornik: mikrofon, kamera telewizyjna);

- wzmacnianie sygnału;

-modulowanie fali nośnej przekazywanym sygnałem;

-wzmacnianie fali elektromagnetycznej;

- emisję przez antenę.

Odbiór obejmuje:

-odbiór sygnału elektromagnetycznego za pomocą anteny i wybór nadajnika za pomocą obwodu drgającego, dostrojonego do fali nośnej;

- wzmacnianie prądu antenowego;

- demodulację prądu poprzez odfiltrowanie sygnału fali nośnej;

- wzmacnianie;

- przetwarzanie sygnału elektrycznego na akustyczny(głośnik) lub optyczny (lampa kineskopowa).

Rodzaje propagacji fal radiowych:

- fale długie biegną bezpośrednio z anteny nadajnika do anteny odbiornika; łatwo ulegają ugięciu na napotykanych przeszkodach (np. rzeźba terenu);

- fale krótkie odbijają się od jonosfery; dzięki wielokrotnym odbiciom mogą docierać do miejsc bardzo oddalonych od nadajnika;

- fale ultrakrótkie rozchodzą się po liniach prostych, a ich zasięg jest ograniczony do około 80 kilometrów  wskutek krzywizny Ziemi.