Презентация "История изобретения радио" – проект, доклад

История изобретения радио

Выполнила: Вяткина Евгения

Радио

Ра́дио (лат. radio — излучаю, испускаю лучи ← radius — луч) — разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

В первой половине XIX в. английский исследователь-самоучка Майкл Фарадей (1791-1867) высказал гениальную догадку, что электромагнитные взаимодействия распространяются на расстояние не мгновенно, а с некоторой, пусть и очень большой, скоростью. Отсюда следовал вывод, что эти взаимодействия, или поля, могут существовать независимо от источника, их породившего. Так было положено начало открытию электромагнитных волн.

Историческая справка: Любопытно, что свои слишком смелые для того времени соображения Фарадей не опубликовал, а, запечатав в конверт, передал в Королевское Общество (аналог нашей Академии наук) с просьбой вскрыть через 100 лет. Лишь в 1930-х гг. мы узнали о его предвидении, когда радиоволны уже широко использовались и для связи, и для радиовещания.

Другой английский ученый Джеймс Кларк Максвелл (1831-1879) составил систему уравнений, которые обобщают известные опытные законы электричества. Эти уравнения до сих пор служат основой электродинамики - науки, имеющей дело с переменными во времени и пространстве электрическими и магнитными полями.

Уравнения Максвелла

Из уравнений Максвелла следовало, что могут существовать независимые от источников быстропеременные электромагнитные поля, переносящие энергию и распространяющиеся в вакууме со скоростью 300 тыс. км/с. Эта скорость удивительно точно совпала со скоростью света, что позволило предположить, что свет - это тоже электромагнитные волны, хотя и очень малой длины (около 0,5 мкм)

Практически электромагнитные волны удалось получить только через 20 лет, в 1886 г., немецкому ученому и экспериментатору Генриху Герцу (1857-1894). Он осуществил их передачу и прием, а также исследовал отражение и преломление. У Герца было много последователей, его опыты по получению электромагнитных волн с помощью диполя, искрового разрядника и катушки Румкорфа (индукционной катушки, создающей импульсы высокого напряжения) повторялись во многих лабораториях и университетах Европы и Америки.

Эксперименты Герца

Поляризацию электромагнитных волн Герц изучал с помощью специальной решетки

Экспериментальный аппарат Герца в 1887 г.

Резонансный трансформатор Теслы

Знаменитый изобретатель в области электротехники Никола Тесла (1856-1943) сконструировал в 1891 г. резонансный трансформатор, позволяющий получать очень высокие напряжения высокой частоты, и высказал мысль о возможности передачи электромагнитной энергии вдоль поверхности земли без проводов. Построенная им в 1893 г. установка для передачи высокочастотной энергии без проводов содержала передающий и приемный резонансные трансформаторы, оснащенные высоко поднятыми антеннами. Практического применения с целью передачи энергии эта установка не получила, вероятно, из-за очень низкого КПД.

Внешний вид трансформатора Теслы

Выходное напряжения трансформатора Теслы

Когерер Бранли

Француз Э. Бранли изобрел когерер, прототип современного детектора.

Это была трубочка с выводами, заполненная металлическими опилками. Из-за слоя окисла на них сопротивление было довольно большим, но под воздействием электромагнитной волны между частичками металла происходили микроскопические разряды, образовывались проводящие «мостики» и сопротивление когерера резко уменьшалось. Для восстановления способности приема трубочку надо было встряхивать. В 1890 г. Бранли описал свой прибор, назвав его «радиокондуктором».

Название «когерер» принадлежит Лоджу, построившему на его основе приемник с батареей и гальванометром, включенным в цепь когерера. Для встряхивания опилок в когерере служил часовой механизм с молоточком. Приемник Лоджа к 1894 г. обнаруживал электромагнитное излучение искрового вибратора Герца на расстоянии около 40 м.

Электрическая схема канала радиосвязи О. Лоджа

А. С. Попову удалось создать значительно более чувствительный приемник электромагнитных колебаний на основе когерера, который и был продемонстрирован на заседании Русского физико-химического общества 7 мая 1895 г. с указанием на практическую возможность использования электромагнитных колебаний для передачи сигналов. Эта дата и считается днем рождения радио. Несколько позже аналогичный приемник был изготовлен молодым итальянцем Гульельмо Маркони, который запатентовал это устройство в Англии в июне 1896 г. Вся дальнейшая деятельность Г. Маркони была связана с усовершенствованием приборов для телеграфирования без проводов.

Основные изобретения, сделанные и нашедшие применение до конца века:

проволочные антенны на передающей и приемной станциях (Попов, 1895)

настроенные в резонанс антенные цепи (Лодж, 1897) высокочастотный резонансный трансформатор, или «джиггер», в приемнике (Маркони, 1898)

телефонная трубка для регистрации сигналов на слух (Рыбкин и Троицкий, 1899)

Первая в истории трансатлантическая передача радиосигнала на расстояние в 1800 миль между станциями в Полдью (Англия) и на полуострове Ньюфаундленд (Канада) была осуществлена Маркони и Флемингом уже в 1901 г. Были построены большие антенны, мощная и чувствительная (по тем временам) аппаратура, но передать и принять удалось всего лишь телеграфные посылки из трех точек - букву S. До начала регулярной коммерческой трансатлантической связи было еще далеко, но существование и практическая польза электромагнитных волн теперь уже ни у кого не вызывали сомнений.

Антенна Фессендена

Первую радиовещательную передачу провел проф. Р. А. Фессенден 24 декабря 1906 г. из местечка Бранд-Рок, штат Массачусетс, США. Она была музыкальной (при возможном в то время качестве!), исполнялись произведения Генделя. На радиостанции использовался электромашинный генератор незатухающих колебаний, отдающий мощность 60 кВт на частоте 50 кГц.

Антенна подвешивалась на мачте высотой 128 м. Передатчик имел весьма неплохие параметры даже по современным представлениям, но радиолампы еще не были изобретены, и приемники существовали только детекторные! К тому времени уже появились первые кристаллические детекторы - прообраз современных полупроводниковых диодов, а прием на телефонные трубки (наушники) был давно известен.

История открытия радио, в которой сплелись имена многих исследователей разных стран, еще раз подтверждает важный закон истории науки, о котором писал Ф. Энгельс в 1894 г., за год до открытия радио, говоря, что, если время для открытия созрело, «это открытие должно было быть сделано»! Открытие радио подтвердило справедливость теории Максвелла высшим критерием истины — практикой. Теория Максвелла выдвинула перед физикой ряд острых и глубоких вопросов, решение которых привело к новому революционному этапу в истории физики.

Спасибо за внимание!