Цахилгаан соронзон долгионы шинж чанарын талаархи Герцийн туршилтууд. Цахилгаан соронзон долгион

Цахилгаан талбайн энерги нь соронзон орны энергид бүрэн хувирах үед хэлхээний гүйдлийн хүч хамгийн их утгад хүрнэ. Энэ мөч нь системийн хоёр дахь ердийн төлөвийг илэрхийлдэг (Зураг 181), түүний бүх энерги нь зөвхөн соронзон орны энергид илэрхийлэгддэг.

Соронзон орны энергийн хэмжээ

Энэ мөчид хэрэв систем алдагдалгүй бол цахилгаан талбайн анхны эрчим хүчний нөөцтэй тэнцүү байна, өөрөөр хэлбэл.

Хаана би -гүйдлийн хамгийн их утга, далайц гэж нэрлэгддэг. Энэ үед конденсаторын хавтан дээрх хүчдэл тэг байна (U 2 =0).

Хэрэв r¹ 0эсвэл ерөнхийдөө, хэрэв системд эрчим хүчний алдагдал байвал анхны эрчим хүчний нөөцийн нэг хэсэг нь алдагдах бөгөөд бид дараахь зүйлийг авна.

Үйл явц нь системийн хоёр дахь ердийн төлөвт зогсохгүй. Гүйдлийн агшин зуур нэмэгдэхээс сэргийлсэн системийн ижил цахилгаан соронзон инерцийн улмаас конденсаторын терминал дээрх хүчдэл тэг болмогц тэр даруй зогсохгүй, харин ижил чиглэлийг хадгалж, хүч чадал нь аажмаар сулрах болно. . Үүний үр дүнд конденсаторын ялтсуудын хооронд цахилгаан орон дахин гарч ирэх бөгөөд энэ нь өмнөхийн эсрэг чиглэлд, өөрөөр хэлбэл хавтан юм. Рсөрөг цэнэг хүлээн авах ба хавтан С- эерэг. Гүйдлийн хүч суларч, соронзон орны энерги багасч байгаатай холбоотойгоор үзэгдлийн энэ үе шатанд энэхүү цахилгаан орны хүч болон эрчим хүчний хангамж аажмаар нэмэгдэх болно. Гүйдэл тэг болох үед конденсаторын хавтан дээрх хүчдэл хамгийн их утгад хүрнэ У 3(Зураг 182),

Түүнчлэн, эрчим хүчний алдагдалгүй тохиолдолд дараахь тэнцүү байх ёстой.

Хэрэв r¹ 0, эсвэл ерөнхийдөө системд эрчим хүчний алдагдал байгаа бол энэ нь тодорхой байна:

эхний эрчим хүчний нөөцийн нэг хэсэг нь дуусна.

Одоогийн байдлаар хэзээ гэдэг нь тодорхой байна би=0 байвал системийн бүх энерги дахин зөвхөн цахилгаан орны энергиэр илэрхийлэгдэнэ. Энэ бол системийн гурав дахь ердийн төлөв бөгөөд эхнийхээс зөвхөн цахилгаан талбайн тэмдгээр ялгаатай.

Ирээдүйд мэдээжийн хэрэг процесс нь эсрэг чиглэлд, ижил үе шатуудыг дамжин өнгөрөх болно: урвуу чиглэлд хамгийн их гүйдэл, конденсаторын ялтсуудын хоорондох хүчдэл тэгтэй тэнцүү (4-р төлөв, 183-р зураг) ба эцэст нь, буцах

эхний төлөвт шилжих бөгөөд энэ нь эхний мөчлөг буюу цахилгаан хэлбэлзлийн бүтэн үеийг дуусгаж, дараагийнх нь нэлээд төстэй эхэлдэг.

Түүнээс гадна, хэрэв омын эсэргүүцэл тэг байвал энэ мөчлөг нь хязгааргүй олон удаа давтагдах болно. Гэвч бодит байдал дээр, туршлагаас харахад бид хэт дамжуулагч дамжуулагчтай харьцаж байсан ч тухайн хэлхээнд цахилгаан хэлбэлзлийн процессын явцад системийн энергийн нэг хэсэг нь эргэн тойрон дахь орон зайд тасралтгүй цацагдах болно. гол хэлбэлзлийн хэлхээтэй ижил давтамжтай цахилгаан соронзон долгион. Энэ тохиолдолд цахилгаан соронзон цацрагийн эрч хүч нь үндсэн хэлхээний тохиргоо, түүний цахилгаан хэлбэлзлийн давтамжаас ихээхэн хамаарна. Тиймээс ерөнхий тохиолдолд эрчим хүчний хэрэглээ нь зөвхөн осцилляцийн хэлхээнд үүссэн Жоулын дулаанаас хамаардаг цэвэр ом эсэргүүцэл байгаа эсэхээс гадна цацраг туяа байгаа эсэхээр тодорхойлогдоно. Идэвхтэй эсэргүүцлийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлснээр энэ сүүлчийн нөхцөл байдлыг харгалзан үзэж болно Г,Энэ нь цахилгаан хэлхээнд энергийг сарниулах хүчин зүйл болох энэ тохиолдолд цэвэр ом эсэргүүцэл ба цацрагийн эсэргүүцэл гэж нэрлэгддэг. Тиймээс хэлбэлзлийн хэлхээнд эрчим хүчний тасралтгүй зарцуулалтаас болж эрчим хүчний анхдагч хангамж хатах болно, өөрөөр хэлбэл хэлбэлзлийн процессын эрч хүч тасралтгүй буурах болно. Энэ нь гэж нэрлэгддэг сулралцахилгаан чичиргээ. Практикт сулрал нь маш их байдаг тул маш богино хугацааны дараа, секундын багахан хэсэг, цахилгаан хэлбэлзэл зогсдог.

Эсэргүүцлийн үүрэг rхэлбэлзлийн процессын эрчмийг аажмаар бууруулахаар хязгаарлагдахгүй. Хэмжээ r,өөрөөр хэлбэл идэвхтэй эсэргүүцлийн утгыг өөрөө индукцийн коэффициенттэй харьцуулсан харьцаа ЛТүүний цахилгаан соронзон инерцийг тодорхойлдог хэлхээ нь хэлбэлзэл үүсэхэд шийдвэрлэх хүчин зүйл болж хувирдаг. Хэрэв rхарьцуулахад хэтэрхий том Л,яг,

хандлага байвал r/Lзарим нэг чухал утгаас их байна, тэгвэл

хэлбэлзэл огт үүсэх боломжгүй: гүйдлийн хүч нь хамгийн их утгыг давж, аажмаар тэг болж буурч, эсрэг чиглэлд гүйдэл үүсэхгүй (апериодын цэнэг гэж нэрлэгддэг). Хэрэв Тхангалттай бага, хэлбэлзлийн процесс явагдана.

Энэ тохиолдолд үүсэх цахилгаан хэлбэлзлийн хугацаа, өөрөөр хэлбэл процесс ижил үе шат дамждаг хоёр зэргэлдээх моментуудын хоорондох хугацааны интервал, жишээлбэл, харгалзах моментуудын хоорондох хугацаа. би = Бимэдэгдэж байгаагаар тодорхойлогддог.

эсэргүүцлийн утгууд r,багтаамж С ба өөрийн индукцийн коэффициент Л.Харьцангуй бага утгуудад r,хугацааны үнэ цэнэ ТВ.Томсоны томъёог ашиглан нэлээд нарийн тодорхойлж болно.

Т=2pÖLC.

Одоо Герцийн туршилт руу орцгооё. Түүний ашигласан гол чичиргээний хэлхээ нь 180-183-р зурагт үзүүлсэнтэй үндсэндээ төстэй байсан ч конденсаторын ялтсууд тусгаарлагдсан, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь бие биенээсээ холдсон байв. Энэ тохиолдолд конденсаторыг цэнэглэх явцад үүссэн цахилгаан орон нь чичиргээг тойрсон бүх диэлектрикийн талбайг эзэлдэг. Энэ нөхцөлд чичиргээн дэх цахилгаан хэлбэлзлийн үед цахилгаан соронзон энерги ялгарах онцгой таатай нөхцөл бүрдсэн. Түлхүүрийн үүрэг К(Зураг 180 -183), конденсаторыг анх цэнэглэсний дараа чичиргээний хэлхээг хаасан тусламжтайгаар Герцийн туршилтанд бөмбөлгүүдийн хоорондох оч зай чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Конденсаторыг цэнэглэх явцад эдгээр бөмбөлгүүдийн хооронд хангалттай том боломжит зөрүү үүсэх үед тэдгээрийн хооронд оч үсэрсэн бөгөөд энэ нь хийн хүчтэй иончлолын улмаас хэлхээний төгсгөлийн богино холболт гэж үзэж болно. очны эзэлхүүний хувьд түүний эсэргүүцэл нь бараг бага болж хувирдаг. Цахилгаан соронзон энергийн цацраг, дулааны алдагдлын улмаас хэлбэлзлийн процесс хурдан задардаг тул энэ процессыг үе үе өдөөхийн тулд Герц конденсаторын хавтанг Румкорфын ороомгийн хоёрдогч терминалуудтай холбосон. Энэ тохиолдолд ороомгийн анхдагч ороомог дахь гүйдлийн тасалдал бүр нь конденсаторын хавтанг цэнэглэж, осцилляторын хэлхээнд богино холболт үүсгэсэн оч анивчсантай тохирч байв. Рухмкорфын ороомгийн хоёрдогч ороомгийн дараагийн импульс ирэх үед хэлбэлзлийн процесс нь ихэвчлэн бүрэн дуусч, оч завсарын бөмбөлгүүдийн хоорондох хийн иончлол алга болж, чичиргээний өдөөх үйл явц алга болдог. бүрэн давтаж болно гэх мэт. Ийнхүү чичиргээн дэх цахилгаан хэлбэлзлийг секундэд олон удаа сэргээснээр Герц хангалттай хүчтэй цахилгаан соронзон энергийн цацрагийг хүлээн авсан нь цахилгаан соронзон долгионыг иж бүрэн судалгаанд хамруулах боломжийг олгосон юм. Тайлбарласан Герцийн хэлхээний ерөнхий зохион байгуулалтыг Зураг 184-т үзүүлэв.

Энд РТэгээд С"Эвхээгүй" конденсаторыг бүрэхийн мөн чанар нь системийн багтаамжийг бага зэрэг өөрчлөхийн тулд саваа /1 ба /2 дагуу хөдөлж чаддаг бөмбөлөг эсвэл хавтан юм. TO,бөмбөлгүүдээр хязгаарлагдсан оч зай байна. R-Рухмкорф ороомог, түүний хоёрдогч терминалуудаас нимгэн утаснуудын тусламжтайгаар чичиргээний гүйдлийг сүүлийн хэсэгт нийлүүлдэг.

Герц ерөнхийдөө туршилтандаа ашигласан чичиргээний хэлбэр, хэмжээг төрөлжүүлсэн. Дараа нь туршилт хийхдээ тэрээр хоёр гуулин цилиндрээс бүрдсэн доргиулагч ашигласан.

тус бүр нь 13 байсан смурт ба 3 смдиаметр (Зураг 185).

Эдгээр цилиндрүүд нь бие биенийхээ дээр байрладаг бөгөөд нийтлэг тэнхлэг нь нэг босоо шугам байх ба бие биен рүүгээ харсан цилиндрийн төгсгөлд 4 диаметртэй бөмбөг суурилуулсан байв. см.Эдгээр хоёр цилиндрийг Румкорфын ороомгийн хоёрдогч ороомгийн терминалуудтай холбосон. Герцийн тооцооллоор тайлбарласан доргиогчийн өдөөгдсөн цахилгаан соронзон долгионы урт нь 60 орчим байв. см.

Учир ньАгаар дахь цахилгаан соронзон долгионыг илрүүлэхийн тулд Герц гэж нэрлэгддэг зүйлийг ашигласан резонаторууд,Энэ нь жижиг бөмбөлгүүдийн хоорондох оч цоорхойгоор тоноглогдсон тодорхой хэлхээнээс бүрдэх ба микрометрийн шурагны тусламжтайгаар эдгээр бөмбөлгүүдийн хоорондох зайг өөрчлөх, нэгэн зэрэг хэмжих боломжтой байв. Герцийн хийсэн янз бүрийн туршилтаар резонаторын хэлхээний хэлбэр ихээхэн өөрчлөгдсөн. Заримдаа тэрээр энгийн дугуй тоймыг ашигладаг байсан бөгөөд бусад тохиолдолд энэ тойм нь дөрвөлжин хэлбэртэй байв. Эцэст нь, Герц мөн микрометрийн оч хэмжигч байсан зайд чигээрээ давхцсан хоёр шулуун утаснаас бүрдэх саваа чичиргээтэй төстэй резонаторыг ашигласан (Зураг 185).

Хэрэв резонатор байрладаг орон зайд цахилгаан соронзон долгион байсан бол чичиргээний анхдагч хэлбэлзэлтэй төстэй цахилгаан хэлбэлзэл нь өдөөгдөх боломжтой бөгөөд үүний үр дүнд резонаторын оч хэмжигчний бөмбөгний хооронд оч гарч ирэв. Энэ тохиолдолд туршилтыг амжилттай явуулахын тулд хүлээн авагч резонаторыг зөв чиглүүлэх, мөн түүний геометрийн хэмжээсийг сонгох шаардлагатай бөгөөд ингэснээр өөрийн цахилгаан хэлбэлзлийн хугацаа нь чичиргээний хэлбэлзлийн үетэй аль болох ойр байх болно. , өөрөөр хэлбэл, ялгарах цахилгаан соронзон долгионы үе.

Резонаторын бөмбөлгүүдийн хооронд гарч буй очны уртаар Герц цахилгаан соронзон орныг судлах резонаторын хоорондох резонансын нөхцөлд хүрсэн эсэхийг дүгнэв.

долгион, түүнийг тойрсон орон зайд эдгээр долгионыг үүсгэсэн чичиргээ. Үүнтэй адилаар, өөрөөр хэлбэл резонатор дахь очны уртаар Герц сансар огторгуйн өгөгдсөн газар дахь цахилгаан соронзон эвдрэлийн эрчмийн зэргийг тодорхойлсон.

Герцийн ажил хийсний дараа хийсэн туршилтуудад резонатор дахь цахилгаан хэлбэлзлийг илрүүлэхийн тулд Хойслер хоолой, термопар, когерер, детектор гэх мэт бусад хэрэгслийг ашигласан боловч олж авсан үр дүнгийн ерөнхий шинж чанарыг дээр дурдсан хамгийн энгийн төхөөрөмжүүдийг ашигласан Hertz-ийн сонгодог туршилтууд.

Резонатор дахь очийг ажигласнаар Герц чичиргээг тойрсон орон зайд цахилгаан соронзон нөлөөллийн тархалтыг ажиглаж чадсан бөгөөд туршилтаар шууд илрүүлсэн эдгээр эвдрэлийн тархалт Максвеллийн онолтой бүрэн нийцэж байсан. Зөв сонгогдсон доргиулагчийг ашиглан Герц чичиргээнээс 12 метрийн зайд чөлөөт орон зайд цахилгаан соронзон цацрагийг илрүүлж чадсан бөгөөд геометрийн хэмжээ нь 1 метр орчим байв. Герцийн резонаторын энэхүү мэдрэмж нь ажиглалт хийх боломжийг олгосон байнгын цахилгаан соронзон долгиончичиргээнээс ялгарах долгион нь цацрагийн чиглэлд перпендикуляр том хавтгай металл гадаргуугаас ойж, доргиулагчаас зохих зайд байрлах үед үүссэн агаарт. Энэ тохиолдолд резонаторыг чичиргээ ба тусгах гадаргуугийн хоорондох зайд хөдөлгөж, резонаторын хавтгай (дугуй эсвэл тэгш өнцөгт) өөртэйгөө параллель хэвээр байх үед Герц резонаторт гарч буй очны уртад маш огцом өөрчлөлт гарч байгааг анзаарав. Зарим газарт оч нь резонаторт огт харагдахгүй байв. Резонаторын эдгээр байрлалын яг дунд хэсэгт байрлах газруудад хамгийн урт оч авав. Ийнхүү Герц тогтсон цахилгаан соронзон долгионы зангилааны хавтгай ба эсрэг зангилааны хавтгайг тодорхойлсон тул өгөгдсөн чичиргээнээс ялгарах эдгээр долгионы уртыг хэмжих боломжтой болсон. Байнгын долгионы ажиглагдсан урт ба чичиргээний цахилгаан хэлбэлзлийн тооцоолсон хугацаанаас Герц цахилгаан соронзон энергийн тархалтын хурдыг тодорхойлж чадна. Энэ хурд нь Максвеллийн онолтой бүрэн нийцэж, гэрлийн хурдтай тэнцэж байв.

Цахилгаан ба гэрлийн долгионы зүйрлэлийг Герц параболик тольтой хийсэн туршилтаар маш тодорхой харуулсан. Хэрэв чичиргээг (Зураг 185) параболик цилиндр толины фокусын шугамд байрлуулж, цахилгаан хэлбэлзэл нь фокусын шугамтай зэрэгцээ явагдах юм бол цахилгаан соронзон болон гэрлийн долгионы тусгалын хууль ижил байвал цахилгаан соронзон долгионыг ялгаруулдаг. Цилиндрээс ойсоны дараа доргиулагч нь параллель цацраг үүсгэх ёстой бөгөөд толин тусгалаас холдох тусам эрч хүчээ харьцангуй бага алдах ёстой. Ийм цацраг нь эхнийх рүү харсан өөр параболик цилиндрийг мөргөхөд,

Хэрэв түүний фокусын шугам нь эхний толины фокусын шугамтай давхцаж байвал энэ цацраг нь хоёр дахь толины фокусын шугам дээр цуглардаг. Энэ шугамын дагуу шулуун резонатор байрладаг байв.

Долгионуудын тусгалыг харуулахын тулд толин тусгалыг хажуу тийш нь байрлуулж, нүхнүүд нь нэг зүг рүү чиглэж, тэнхлэгүүд нь ойролцоогоор гурван метрийн зайд нийлдэг. Энэ байрлалд чичиргээг идэвхжүүлсэн үед резонаторт оч үүссэнгүй. Гэхдээ толин тусгал тэнхлэгүүдийн огтлолцлын цэг дээр металл хавтанг (ойролцоогоор хоёр квадрат метр талбайтай) байрлуулсан бөгөөд хэрэв энэ хавтан нь тэнхлэгүүдийн хоорондох өнцгийг хагасаар хуваах шугамд перпендикуляр байрласан бол дараа нь оч гарч ирэв. резонатор. Төмөр хавтанг жижиг өнцгөөр эргүүлэхэд эдгээр оч алга болсон. Тайлбарласан туршилт нь цахилгаан соронзон долгионыг тусгаж, тусгах өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү, өөрөөр хэлбэл тэд гэрлийн долгионтой яг адилхан ажилладаг болохыг нотолж байна.

Герц асфальтаар хийсэн призмээр туршилт хийхдээ цахилгаан соронзон долгионы хугарлыг нээж чадсан. Призмийн өндөр нь 1.5 метр хүрч, хугарлын өнцөг нь 30 ° -тай тэнцүү, хугарлын өнцгийн эсрэг биш суурийн ирмэг нь ойролцоогоор 1.2 метр байв. Резонатор дахь ийм призмээр цахилгаан соронзон долгион өнгөрөхөд чичиргээтэй толины тэнхлэг нь резонаторын толины тэнхлэгтэй давхцаж байвал оч үүсэхгүй. Гэвч толин тусгал тэнхлэгүүд тохиромжтой өнцөг үүсгэх үед резонаторт оч гарч ирэв. Цаашилбал, хамгийн бага хазайлтаар оч нь хамгийн хүчтэй байсан. Тайлбарласан призмийн хувьд энэ хамгийн бага хазайлтын өнцөг нь 22 ° -тай тэнцүү байсан тул энэ призмийн цахилгаан соронзон долгионы хугарлын илтгэгч 1.69-тэй тэнцүү байв. Таны харж байгаагаар энэ тохиолдолд гэрлийн үзэгдлүүдтэй бүрэн аналоги байдаг. Хожим нь судалгаагаар цахилгаан соронзон долгион нь гэрлийн долгионы бүх физик шинж чанартай болохыг олж мэдсэн.

1) Зарим хүмүүс Максвеллийн онолын үндсэн зарчмуудын нуралт гэж үздэг цахим онол нь цахилгаан соронзон энергийн тархалтын тусгай онолд хүргээгүй гэдгийг энд тэмдэглэх нь зүйтэй. "Бичил цахилгаан" үзэгдлүүдийг тайлбарлахдаа электрон онолын үзэл баримтлалтай ажиллахдаа цахилгаан соронзон энерги огторгуйд тархах тухай яригдаж эхэлмэгц ихэвчлэн Максвеллийн үндсэн санаа руу ханддаг Цахим онолын үзэл баримтлал ба Максвеллийн санаануудын хооронд ямар ч ялгаа байхгүй: Максвеллийн үзэж байгаагаар энгийн цахилгаан цэнэг нь түүнтэй холбоотой орчны цахилгаан хэв гажилтыг зөв чиглүүлдэг төв гэж үздэг Тухайн төвд төвлөрсөн тодорхой физик хэмжигдэхүүний бодит тээвэрлэгчийг "төв" болгох эсвэл албан ёсны үүднээс авч үзвэл энэ асуулт тийм ч чухал биш юм шиг санагдаж байна уу?

Максвеллийн онолоор хэлбэлзлийн хэлхээнд үүссэн цахилгаан соронзон хэлбэлзэл нь орон зайд тархаж чаддаг. Тэрээр бүтээлүүддээ эдгээр долгионууд гэрлийн хурдаар 300,000 км/с тархдаг болохыг харуулсан. Гэсэн хэдий ч олон эрдэмтэд Максвеллийн бүтээлийг үгүйсгэхийг оролдсон бөгөөд тэдгээрийн нэг нь Генрих Герц байв. Тэрээр Максвеллийн ажилд эргэлзэж, цахилгаан соронзон орны тархалтыг үгүйсгэхийн тулд туршилт хийхийг оролдсон.

Орон зайд тархаж буй цахилгаан соронзон орон гэж нэрлэдэг цахилгаан соронзон долгион.

Цахилгаан соронзон орны хувьд соронзон индукц ба цахилгаан орны хүч нь харилцан перпендикуляр байдаг ба Максвеллийн онолын дагуу соронзон индукц ба хүч чадлын хавтгай нь цахилгаан соронзон долгионы тархалтын чиглэлд 90 0 өнцгөөр байрладаг (Зураг 1). .

Цагаан будаа. 1. Соронзон индукц ба эрчмийн байрлалын хавтгай ()

Генрих Герц эдгээр дүгнэлтийг эсэргүүцэхийг оролдсон. Туршилтууддаа тэрээр цахилгаан соронзон долгионыг судлах төхөөрөмж бүтээхийг оролдсон. Цахилгаан соронзон долгионы ялгаруулагчийг олж авахын тулд Heinrich Hertz Hertz vibrator гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжийг бүтээсэн бөгөөд одоо бид үүнийг дамжуулагч антен гэж нэрлэдэг (Зураг 2).

Цагаан будаа. 2. Герц чичиргээ ()

Генрих Герц радиатор эсвэл дамжуулагч антенаа хэрхэн олж авсныг харцгаая.

Цагаан будаа. 3. Битүү Герцийн хэлбэлзлийн хэлхээ ()

Хаалттай хэлбэлзлийн хэлхээтэй (Зураг 3) Герц конденсаторын ялтсуудыг өөр өөр чиглэлд хөдөлгөж эхэлсэн бөгөөд эцэст нь ялтсууд 180 0 өнцгөөр байрласан бөгөөд хэрэв энэ хэсэгт хэлбэлзэл үүссэн бол энэ нь тодорхой болсон. oscillatory хэлхээ, дараа нь тэд бүх талаас энэ нээлттэй хэлбэлзлийн хэлхээг бүрхэв. Үүний үр дүнд өөрчлөгдөж буй цахилгаан орон нь хувьсах соронзон орон, хувьсах соронзон орон нь цахилгаан гэх мэтийг бий болгосон. Энэ процессыг цахилгаан соронзон долгион гэж нэрлэх болсон (Зураг 4).

Цагаан будаа. 4. Цахилгаан соронзон долгионы ялгарал ()

Хэрэв хүчдэлийн эх үүсвэр нь нээлттэй хэлбэлзлийн хэлхээнд холбогдсон бол хасах ба нэмэх хоёрын хооронд оч үсрэх бөгөөд энэ нь яг хурдасгах цэнэг юм. Энэ цэнэгийн эргэн тойронд хурдатгалтай хөдөлж, хувьсах соронзон орон үүсдэг бөгөөд энэ нь ээлжлэн эргүүлэгтэй цахилгаан талбарыг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эргээд хувьсах соронзон орныг үүсгэдэг гэх мэт. Тиймээс Генрих Герцийн таамаглалаар цахилгаан соронзон долгион үүснэ. Герцийн туршилтын зорилго нь цахилгаан соронзон долгионы харилцан үйлчлэл, тархалтыг ажиглах явдал байв.

Цахилгаан соронзон долгионыг хүлээн авахын тулд Герц резонатор хийх шаардлагатай болсон (Зураг 5).

Цагаан будаа. 5. Герц резонатор ()

Энэ бол хоёр бөмбөлөгөөр тоноглогдсон таслагдсан хаалттай дамжуулагч байсан хэлбэлзлийн хэлхээ бөгөөд эдгээр бөмбөлгүүд нь харьцангуй байрладаг.

бие биенээсээ богино зайд. Оч ялгаруулагч руу үсрэх үед хоёр резонаторын бөмбөлгийн хооронд оч үсэрсэн (Зураг 6).

Зураг 6. Цахилгаан соронзон долгионы ялгаралт ба хүлээн авалт ()

Цахилгаан соронзон долгион ялгарч, үүний дагуу хүлээн авагч болгон ашигладаг резонатор энэ долгионыг хүлээн авав.

Энэхүү туршлагаас харахад цахилгаан соронзон долгионууд байдаг бөгөөд тэдгээр нь эрчим хүчийг тарааж, улмаар цахилгаан соронзон долгионы ялгаруулагчаас хангалттай хол зайд байрладаг хаалттай хэлхээнд цахилгаан гүйдэл үүсгэж чаддаг.

Герцийн туршилтаар нээлттэй хэлбэлзлийн хэлхээ ба резонаторын хоорондох зай гурван метр орчим байв. Энэ нь цахилгаан соронзон долгион сансар огторгуйд тархаж болохыг олж мэдэхэд хангалттай байсан. Дараа нь Герц туршилтаа хийж, цахилгаан соронзон долгион хэрхэн тархдаг, зарим материал нь тархалтад саад учруулж, жишээлбэл, цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг материалууд цахилгаан соронзон долгионыг нэвтрүүлэхгүй байгааг олж мэдэв. Цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй материалууд нь цахилгаан соронзон долгионыг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог.

Генрих Герцийн хийсэн туршилтууд нь цахилгаан соронзон долгионыг дамжуулах, хүлээн авах боломжийг харуулсан. Үүний дараа олон эрдэмтэд энэ чиглэлээр ажиллаж эхэлсэн. Хамгийн том амжилтыг Оросын эрдэмтэн Александр Попов дэлхийд анх удаа зайнаас мэдээлэл дамжуулж чадсан юм. Үүнийг бид одоо радио гэж нэрлэдэг бөгөөд "радио" гэдэг нь "цахилгаан соронзон долгионыг ашиглан мэдээлэл дамжуулах" гэсэн утгатай юм. Санкт-Петербургийн их сургуульд Поповын төхөөрөмжийг суурилуулсан бөгөөд энэ нь зөвхөн хоёр үгээс бүрдсэн анхны радиограммыг хүлээн авсан: Генрих Герц.

Баримт нь энэ үед телеграф (утастай холбоо), утас аль хэдийн байсан бөгөөд Морзын код ч байсан бөгөөд Поповын ажилтан цэг, зураасыг дамжуулж, комиссын өмнө самбар дээр бичиж, тайлсан байв. . Поповын радио нь мэдээжийн хэрэг бидний ашигладаг орчин үеийн хүлээн авагчтай адил биш юм (Зураг 7).

Цагаан будаа. 7. Поповын радио хүлээн авагч ()

Попов цахилгаан соронзон долгионыг цахилгаан соронзон долгионы ялгаруулагчид бус харин аянга цахилгаантай, аянгын дохиог хүлээн авах талаар анхны судалгаагаа хийсэн бөгөөд тэрээр хүлээн авагчаа аянгын тэмдэглэгээ гэж нэрлэжээ (Зураг 8).

Цагаан будаа. 8. Поповын аянга мэдрэгч ()

Поповын ач тус нь хүлээн авагч антенныг бий болгох боломжийг багтаасан бөгөөд энэ нь цахилгаан соронзон долгионоос хангалттай их хэмжээний энерги хүлээн авах тусгай урт антен бий болгох хэрэгцээг харуулсан бөгөөд ингэснээр энэ антенд ээлжит цахилгаан гүйдэл үүсэх болно.

Поповын хүлээн авагч ямар хэсгүүдээс бүрдсэнийг авч үзье. Хүлээн авагчийн гол хэсэг нь когерер (металл үртэсээр дүүргэсэн шилэн хоолой (Зураг 9)) байв.

Энэ төмрийн үртэс нь цахилгаан эсэргүүцэл ихтэй байдаг бөгөөд энэ төлөвт когерер нь цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй боловч когерероор жижиг оч гулсмагц (үүний тулд хоёр контактыг салгасан) модны үртэсийг нунтаглаж, когерерын эсэргүүцэл хэдэн зуу дахин буурсан.

Попов хүлээн авагчийн дараагийн хэсэг нь цахилгаан хонх юм (Зураг 10).

Цагаан будаа. 10. Попов хүлээн авагч дахь цахилгаан хонх ()

Энэ нь цахилгаан соронзон долгионыг хүлээн авахыг зарласан цахилгаан хонх байв. Цахилгаан хонхоос гадна Поповын хүлээн авагч нь шууд гүйдлийн эх үүсвэртэй байсан - зай (Зураг 7) нь хүлээн авагчийн бүхэл бүтэн ажиллагааг хангасан. Мэдээжийн хэрэг, Попов бөмбөлөгөөр босгосон хүлээн авагч антен (Зураг 11).

Цагаан будаа. 11. Хүлээн авах антен ()

Хүлээн авагчийн ажиллагаа дараах байдалтай байв: зай нь когерер ба хонх холбогдсон хэлхээнд цахилгаан гүйдэл үүсгэсэн. Цахилгаан хонх дуугарч чадсангүй, учир нь когерер нь өндөр цахилгаан эсэргүүцэлтэй байсан тул гүйдэл дамждаггүй тул хүссэн эсэргүүцлийг сонгох шаардлагатай байв. Хүлээн авагч антен руу цахилгаан соронзон долгион цохиход цахилгаан гүйдэл үүсч, антеннаас цахилгаан гүйдэл ба тэжээлийн эх үүсвэр хамтдаа нэлээд том байсан - тэр үед оч үсэрч, когерерын үртэс шингэж, цахилгаан гүйдэл дамжин өнгөрөв. төхөөрөмж. Хонх дуугарч эхлэв (Зураг 12).

Цагаан будаа. 12. Попов хүлээн авагчийн ажиллах зарчим ()

Хонхноос гадна Поповын хүлээн авагч нь хонх болон когерерыг нэгэн зэрэг цохиж, улмаар когерерыг сэгсрэх байдлаар зохион бүтээсэн цохилтын механизмтай байв. Цахилгаан соронзон долгион ирэхэд хонх дуугарч, когерер чичирч - модны үртэс тархаж, тэр үед эсэргүүцэл дахин нэмэгдэж, цахилгаан гүйдэл когерероор урсахаа болив. Цахилгаан соронзон долгионыг дараагийн хүлээн авах хүртэл хонх дуугарахаа больсон. Поповын хүлээн авагч ингэж ажилласан.

Попов дараахь зүйлийг онцлон тэмдэглэв: хүлээн авагч нь хол зайд маш сайн ажиллаж чаддаг, гэхдээ үүний тулд цахилгаан соронзон долгионы маш сайн ялгаруулагчийг бий болгох шаардлагатай - энэ бол тухайн үеийн асуудал байв.

Поповын төхөөрөмжөөр хийсэн анхны дамжуулалт 25 метрийн зайд явагдсан бөгөөд хэдхэн жилийн дотор энэ зай 50 гаруй километр болжээ. Өнөөдөр бид радио долгионы тусламжтайгаар дэлхийн өнцөг булан бүрт мэдээлэл дамжуулах боломжтой.

Зөвхөн Попов энэ чиглэлээр ажиллаад зогсохгүй Италийн эрдэмтэн Маркони өөрийн шинэ бүтээлийг бараг бүх дэлхий даяар үйлдвэрлэлд нэвтрүүлж чадсан. Тиймээс манайд анхны радио хүлээн авагч гадаадаас ирсэн. Бид дараах хичээлүүдэд орчин үеийн радио холбооны зарчмуудыг авч үзэх болно.

Ном зүй

1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физик (үндсэн түвшин) - М.: Mnemosyne, 2012.
2. Гэндэнштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физик 10-р анги. - М.: Мнемосине, 2014.
3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физик-9. - М.: Боловсрол, 1990 он.

Гэрийн даалгавар

1. Хайнрих Герц Максвеллээс ямар дүгнэлт хийхийг оролдсон бэ?
2. Цахилгаан соронзон долгионы тодорхойлолтыг өг.
3. Поповын хүлээн авагчийн ажиллах зарчмыг нэрлэнэ үү.

1. Интернет портал Mirit.ru ().
2. Ido.tsu.ru интернет портал ().
3. Интернет портал Reftrend.ru ().

: Герман - Яв. Эх сурвалж: VIIIa боть (1893): Герман - Go, p. 559-563 ( · индекс) Бусад эх сурвалжууд: MESBE :

Герцийн туршилтууд.- Энэ зууны эхний хагасын шилдэг математикчдын бүтээлээр бүтээгдсэн, бараг бүх эрдэмтэд саяхныг хүртэл хүлээн зөвшөөрч байсан цахилгаан, соронзон үзэгдлийн онол нь үндсэндээ үйлчлэх шинж чанартай тусгай жингүй цахилгаан, соронзон шингэн байдаг гэж таамаглаж байсан. зайд. Ньютоны бүх нийтийн таталцлын тухай сургаалын зарчим болох "алс холын үйл ажиллагаа" нь цахилгаан ба соронзонгийн сургаалыг удирдан чиглүүлэв. Гэхдээ аль хэдийн 30-аад онд гайхалтай Фарадей асуултыг үл тоомсорлож орхив мөн чанарцахилгаан ба соронзон зэрэг нь тэдний гадаад үйл ажиллагааны талаар огт өөр бодлыг илэрхийлсэн. Цахилгаанжуулсан биетүүдийн таталцал, түлхэлт, нөлөөллөөр цахилгаанжуулалт, соронз ба гүйдлийн харилцан үйлчлэл, эцэст нь Фарадей индукцийн үзэгдлүүд нь цахилгаан ба соронзон шингэний шинж чанарын алслагдсан зайд шууд илэрхийлэгддэггүй, харин зөвхөн үр дагавар юм. цахилгаан цэнэг, соронз эсвэл гүйдэл бүхий дамжуулагч зэрэгт шууд нөлөөлж буй орчны төлөв байдлын онцгой өөрчлөлтүүд. Ийм бүх үйлдлүүд нь хоосон орон зайд, түүнчлэн агаар эсвэл бусад бодисоор дүүрсэн орон зайд адилхан ажиглагддаг тул цахилгаанжуулалт, соронзлолын үйл явцын өөрчлөлтөд ажиглагддаг. агаарт,Фарадей эдгээр үзэгдлийн шалтгааныг олж харсан. Тиймээс эфирийн тусгай чичиргээ үүсч, эдгээр чичиргээ нь бөөмсөөс бөөмс рүү дамждагтай адил гэрлийн эх үүсвэр нь түүнээс алслагдсан объектыг гэрэлтүүлдэг бөгөөд энэ тохиолдолд зөвхөн ижил эфирийн орчинд тусгай эвдрэлээс болж гэрэлтдэг. Эдгээр эвдрэлийг давхрагаас дамжуулахад бүх цахилгаан, соронзон, цахилгаан соронзон нөлөөнүүд орон зайд тархаж давхаргад хүрдэг. Үүнтэй төстэй санаа нь Фарадейгийн бүх судалгааны үндсэн зарчим байсан; Түүнийг бүх алдартай нээлтүүд рүү хөтөлсөн хүн бол тэр юм. Гэвч Фарадейгийн сургаал шинжлэх ухаанд хүчтэй болсон нь удалгүй бөгөөд амаргүй байсан. Түүний нээсэн үзэгдлүүдийг хамгийн нарийн, нарийвчилсан судалгаанд хамруулж чадсан хэдэн арван жилийн турш Фарадейгийн үндсэн санааг үл тоомсорлож, эсвэл шууд үнэмшилгүй, нотлогдоогүй гэж үзсэн. Жараад оны хоёрдугаар хагаст л Фарадейгийн авъяаслаг дагалдагч, ийм эрт нас барсан Клерк Максвелл гарч ирж, Фарадейгийн онолыг тайлбарлаж, хөгжүүлж, түүнд математикийн хатуу шинж чанарыг өгсөн юм. Максвелл цахилгаан гүйдэл эсвэл соронзны нөлөөллийг завсрын орчинд дамжуулах хязгаарлагдмал хурдтай байх шаардлагатайг нотолсон. Энэ хурд нь Максвеллийн хэлснээр авч үзэж буй орчинд гэрэл тархах хурдтай тэнцүү байх ёстой.Цахилгаан ба соронзон үйлдлийг дамжуулахад оролцдог орчин нь гэрэл ба цацрагийн дулааны онолд зөвшөөрөгдсөн ижил эфирээс өөр байж болохгүй. Орон зайд цахилгаан ба соронзон үйлдлийг тараах үйл явц нь гэрлийн туяа тархах үйл явцтай чанарын хувьд ижил байх ёстой. Гэрлийн туяатай холбоотой бүх хуулиудыг бүрэн ашиглах боломжтой цахилгаан туяа.Максвеллийн хэлснээр гэрлийн үзэгдэл өөрөө цахилгаан үзэгдэл юм. Гэрлийн туяа гэдэг нь орчны эфирт дараалан өдөөгдсөн маш жижиг цахилгаан гүйдлийн цуврал цахилгаан эвдрэл юм. Зарим биеийг цахилгаанжуулах, төмрийн соронзлолт эсвэл зарим ороомог дахь гүйдэл үүсэх нөлөөн дор хүрээлэн буй орчны өөрчлөлт юунаас бүрдэх нь одоогоор тодорхойгүй байна. Максвеллийн онол нь түүний таамаглаж буй хэв гажилтын мөн чанарыг тодорхой төсөөлөх боломжийг хараахан болгоогүй байна. Энэ нь тодорхой зүйл юм аливаа өөрчлөлтБиеийн цахилгаанжуулалтын нөлөөн дор үүссэн орчны хэв гажилт нь энэ орчинд соронзон үзэгдлүүд дагалддаг бөгөөд эсрэгээр нь аливаа өөрчлөлт зарим соронзон үйл явцын нөлөөн дор үүссэн хэв гажилтын орчинд энэ нь цахилгаан үйл ажиллагааны өдөөлт дагалддаг. Хэрэв ямар нэгэн биетийн цахилгаанжуулалтын нөлөөгөөр хэв гажилт үүссэн орчны аль нэг цэгт мэдэгдэж буй чиглэлд цахилгаан хүч ажиглагдаж байвал, өөрөөр хэлбэл, энэ чиглэлд өгөгдсөн газарт байрлуулсан маш жижиг цахилгаанжуулсан бөмбөг хөдөлж эхлэх болно. эсвэл орчны хэв гажилтын бууралт, өгөгдсөн цэг дэх цахилгаан хүч нэмэгдэж, буурахын зэрэгцээ цахилгаан хүчтэй перпендикуляр чиглэлд соронзон хүч гарч ирнэ - энд байрлуулсан соронзон туйл нь түлхэлтийг хүлээн авна. цахилгаан хүчний перпендикуляр чиглэл. Энэ бол Максвеллийн цахилгааны онолын үр дагавар юм. Фарадей-Максвелийн сургаалыг асар их сонирхож байсан ч олон хүн эргэлзэж байв. Энэ онолоос хэтэрхий зоримог ерөнхий дүгнэлт гарсан! 1888 онд хийсэн G. (Heinrich Hertz) туршилтууд эцэст нь Максвеллийн онолын зөв болохыг баталжээ. Г. Максвеллийн математикийн томьёог хэрэгжүүлэхийн тулд цахилгаан, эсвэл цахилгаан соронзон туяа байх боломжийг үнэхээр баталж чадсан; Өмнө дурьдсанчлан, Максвеллийн онолын дагуу гэрлийн цацрагийн тархалт нь үндсэндээ эфирт дараалан үүссэн цахилгаан эвдрэлийн тархалт бөгөөд тэдгээрийн чиглэлийг хурдан өөрчилдөг. Максвеллийн хэлснээр хэв гажилт гэх мэт ийм эвдрэлийг өдөөдөг чиглэл нь гэрлийн цацрагт перпендикуляр байдаг. Эндээс харахад чиглэл нь маш хурдан өөрчлөгддөг цахилгаан гүйдлийн аливаа бие дэх шууд өдөөлт, тухайлбал, ээлжийн чиглэлтэй, маш богино хугацаанд цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч дахь өдөөлт нь энэ дамжуулагчийг тойрсон эфирт зохих цахилгааны эвдрэлийг хурдан үүсгэх ёстой. Тэдний чиглэлийг өөрчлөх, өөрөөр хэлбэл энэ нь гэрлийн туяа дүрсэлсэнтэй чанарын хувьд нэлээд төстэй үзэгдлийг үүсгэх ёстой. Гэхдээ цахилгаанжуулсан бие эсвэл Лейден савыг цэнэггүй болгох үед цахилгаан гүйдэл нь нэг чиглэлд ээлжлэн явагддаг дамжуулагч дотор үүсдэг нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Цэнэглэж буй бие нь тэр даруй цахилгаанаа алддаггүй, харин цэнэгийн үед хэд хэдэн удаа нэг эсвэл өөр цахилгаанаар цэнэглэгддэг. Бие махбодид дараалсан цэнэгүүд бага багаар багасдаг. Ийм ангиллыг нэрлэдэг хэлбэлзэлтэй.Ийм цэнэгийн үед цахилгааны хоёр дараалсан урсгалын дамжуулагчийн оршин тогтнох хугацаа, өөрөөр хэлбэл үргэлжлэх хугацаа. цахилгаан чичиргээ,эсхүл цэнэглэж байгаа биет дараалан гарч ирэх хамгийн том цэнэгийг хүлээн авах хоёр моментийн хоорондох хугацааны интервалыг цэнэглэж буй бие болон дамжуулагчийн хэлбэр, хэмжээнээс хамаарч тооцоолж болно. Онолоор бол цахилгаан хэлбэлзлийн энэ үргэлжлэх хугацаа (Т)томъёогоор илэрхийлнэ:

Энд ХАМТны төлөө цахилгаан хүчин чадалгадагшлуулах бие болон Л - өөрийгөө индукцийн коэффициентгадагшлуулах дамжуулагч (харна уу). Хоёр хэмжигдэхүүнийг үнэмлэхүй нэгжийн ижил системийн дагуу илэрхийлдэг. Энгийн Лейден савыг ашиглахдаа түүний хоёр хавтанг холбосон утсаар цэнэглэгддэг, цахилгаан хэлбэлзлийн үргэлжлэх хугацаа, өөрөөр хэлбэл. Т,секундын 100, тэр байтугай 10 мянгад тодорхойлогддог. Г анхны туршилтуудаараа хоёр металл бөмбөлгийг (30 см диаметртэй) өөр өөрөөр цахилгаанжуулж, дундуур нь зүссэн богино, нилээд зузаан зэс саваагаар дамжуулж гадагшлуулах боломжийг олгож, хоёр бөмбөгний хооронд цахилгаан оч үүссэн байна. бариулын хоёр хагасын үзүүрийг бие биенээсээ харж суурилуулсан. Зураг. 1-д G.-ийн туршилтын диаграммыг дүрсэлсэн (саваа диаметр 0.5 см, бөмбөгний диаметр) бТэгээд b' 3 см, эдгээр бөмбөгний хоорондох зай ойролцоогоор 0.75 см, бөмбөгний төв хоорондын зай СВ S' 1 м-тэй тэнцүү). Дараа нь бөмбөгний оронд Г., нэг хавтгайд байрлуулсан дөрвөлжин металл хуудас (тал тус бүрдээ 40 см) ашигласан. Ийм бөмбөлөг эсвэл хуудсыг цэнэглэх ажлыг Румкорфын ороомог ашиглан гүйцэтгэсэн. Бөмбөлөг эсвэл цаасыг ороомогоос секундэд олон удаа цэнэглэж, дараа нь тэдгээрийн хооронд байрлах зэс саваагаар дамжуулж, хоёр бөмбөгний завсарт цахилгаан оч үүсгэв. бТэгээд b'. Зэс бариулд өдөөгдсөн цахилгаан хэлбэлзлийн үргэлжлэх хугацаа секундын 100 мянгаас бага зэрэг давжээ. Цаашдын туршилтууддаа зэс бариултай хуудасны оронд бөмбөрцөг төгсгөлтэй богино зузаан цилиндрийг ашиглан, тэдгээрийн хооронд оч үсэрч, цахилгаан чичиргээг хүлээн авсан бөгөөд үргэлжлэх хугацаа нь ердөө мянган сая орчим байсан. секундын дотор. Ийм хос бөмбөг, хуудас эсвэл цилиндр, жишээлбэл чичиргээ,Максвеллийн онолын үүднээс Г.-ийн хэлснээр, энэ нь цахилгаан соронзон туяаг сансар огторгуйд тараадаг, өөрөөр хэлбэл, эргэн тойрон дахь гэрлийн долгионыг өдөөдөг аливаа гэрлийн эх үүсвэртэй адил эфирт цахилгаан соронзон долгионыг өдөөдөг төв юм. Гэхдээ ийм цахилгаан соронзон туяа эсвэл цахилгаан соронзон долгион нь хүний ​​нүдэнд ямар ч нөлөө үзүүлэх боломжгүй юм. Зөвхөн цахилгаан галт тэрэг бүрийн үргэлжлэх хугацаатай тохиолдолд. хэлбэлзэл нь секундын 392 тэрбумын нэгд л хүрэх бөгөөд ажиглагчийн нүд эдгээр хэлбэлзэлд нөлөөлж, цахилгаан соронзон туяаг харах болно. Гэхдээ ийм хурдтай цахилгаан хэлбэлзэлд хүрэхийн тулд зайлшгүй шаардлагатай чичиргээ,физик хэсгүүдэд тохирсон хэмжээгээр. Тиймээс, цахилгаан соронзон туяаг илрүүлэхийн тулд V. Томсоны (одоо Лорд Келвин) хэлснээр тусгай "цахилгаан нүд" хэрэгтэй; Ийм "цахилгаан нүд" -ийг Г хамгийн энгийн байдлаар зохион бүтээсэн бөгөөд чичиргээнээс тодорхой зайд өөр дамжуулагч байдаг гэж төсөөлөөд үз дээ. Чичиргээнээс өдөөгдсөн эфирийн эвдрэл нь энэ дамжуулагчийн төлөв байдалд нөлөөлөх ёстой. Энэ дамжуулагч нь дараалсан цуврал импульсийн нөлөөнд өртөж, эфирт ийм эвдрэл үүсгэсэнтэй ижил төстэй зүйлийг өдөөдөг, өөрөөр хэлбэл түүн дотор цахилгаан гүйдэл үүсгэх хандлагатай, цахилгаан хэлбэлзлийн хурдаас хамааран чиглэл нь өөрчлөгддөг. чичиргээ өөрөө. Гэхдээ дараалан ээлжлэн солигдох импульс нь ийм дамжуулагчийн цахилгаан хөдөлгөөнтэй бүрэн хэмнэлтэй байх үед л бие биедээ хувь нэмэр оруулах чадвартай байдаг. Эцсийн эцэст зөвхөн тааруулсан чавхдас нь өөр чавхдасаас ялгарах дуу чимээнээс мэдэгдэхүйц чичирч, бие даасан дууны эх үүсвэр болж харагдах чадвартай байдаг. Тиймээс дамжуулагч нь чичиргээтэй цахилгаанаар резонансаж байх ёстой. Өгөгдсөн урт, хурцадмал утас цохих үед тодорхой хурдтай хэлбэлзэх чадвартай байдаг шиг дамжуулагч бүрт цахилгаан импульс нь зөвхөн тодорхой хугацааны цахилгаан хэлбэлзлийг үүсгэж чаддаг. Тойрог эсвэл тэгш өнцөгт хэлбэртэй тохирох хэмжээтэй зэс утсыг нугалж, утасны үзүүрүүдийн хооронд жижиг цоорхой үлдээж, жижиг бөмбөлөгүүд хулгайлагдсан (Зураг 2), тэдгээрийн нэг нь шураг ашиглан, ойртож эсвэл нөгөөгөөсөө холдож болно гэж Г резонатортүүний доргиурт (түүний ихэнх туршилтуудад дээр дурдсан бөмбөлөгүүд эсвэл хуудаснууд нь доргиулагчийн үүрэг гүйцэтгэх үед Г. 35 см диаметртэй тойрог хэлбэрээр нугалсан 0.2 см диаметртэй зэс утсыг резонатор болгон ашигласан. ). Богино зузаан цилиндрээр хийсэн чичиргээний хувьд резонатор нь 0.1 см зузаантай, 7.5 см диаметртэй ижил төстэй дугуй хэлбэртэй байсан. Хоёр шулуун утас, 0.5 см диаметртэй. ба урт нь 50 см, нэг нь нөгөөгийнхөө дээр байрладаг, тэдгээрийн төгсгөлийн хоорондох зай нь 5 см; эдгээр утаснуудын хоёр үзүүрээс бие биен рүүгээ харан 0.1 см диаметртэй өөр хоёр зэрэгцээ утсыг утаснуудын чиглэлд перпендикуляр татна. ба 15 см урттай, оч хэмжигч бөмбөлөгт бэхлэгдсэн байна. Вибраторын нөлөөн дор эфирт үүссэн эвдрэлээс бие даасан импульс нь хичнээн сул байсан ч тэд бие биенээ үйл ажиллагаандаа дэмжиж, резонаторт аль хэдийн мэдэгдэхүйц цахилгаан гүйдлийг өдөөдөг бөгөөд энэ нь цахилгаан гүйдэл үүсэх замаар илэрдэг. резонаторын бөмбөлгүүдийн хоорондох оч. Эдгээр оч нь маш бага (тэдгээр нь 0.001 см хүрсэн), гэхдээ резонатор дахь цахилгаан хэлбэлзлийг өдөөх шалгуур болоход хангалттай бөгөөд тэдгээрийн хэмжээ нь резонатор ба цахилгааны эвдрэлийн зэрэглэлийн үзүүлэлт болдог. түүнийг хүрээлэн буй эфир. Ийм резонаторт гарч буй очуудыг ажигласнаар Герц янз бүрийн зайд, өөр өөр чиглэлд чичиргээний эргэн тойрон дахь орон зайг судалжээ. Г-ийн эдгээр туршилтууд болон түүний олж авсан үр дүнг орхиж, оршин тогтнохыг баталгаажуулсан судалгаа руу орцгооё. эцсийнцахилгаан үйлдлүүдийн тархалтын хурд. Туршилт хийсэн өрөөний аль нэг хананд цайрын хавтангаар хийсэн том дэлгэцийг бэхэлсэн байна. Энэ дэлгэц нь газартай холбогдсон. Дэлгэцээс 13 метрийн зайд ялтсуудаар хийсэн доргиулагчийг байрлуулсан бөгөөд түүний хавтангийн хавтгай нь дэлгэцийн хавтгайтай параллель, чичиргээний бөмбөлгүүдийн дунд хэсэг нь дэлгэцийн дундын эсрэг байна. Хэрэв чичиргээ нь ажиллах явцад эргэн тойрон дахь эфирийн цахилгааны эвдрэлийг үе үе өдөөдөг бөгөөд хэрэв эдгээр эвдрэл нь орчинд шууд бус, тодорхой хурдтайгаар тархдаг бол дэлгэцэн дээр хүрч, дуу чимээ, гэрэл гэх мэт буцаж тусдаг. эвдрэл, эдгээр эвдрэлүүд нь доргиулагчаар дэлгэц рүү илгээгдэхийн хамт эфирт, дэлгэц ба чичиргээний хоорондох зайд эсрэг тархалтын долгионы хөндлөнгийн нөлөөгөөр ижил төстэй нөхцөлд үүсдэгтэй төстэй төлөвийг үүсгэдэг. , өөрөөр хэлбэл энэ орон зайд эмх замбараагүй байдал нь шинж чанараа авах болно "зогсож буй долгион"(долгионыг үзнэ үү). Харгалзах газруудын агаарын төлөв байдал "зангилаа"Тэгээд "антинодууд"Ийм долгионуудын хувьд мэдэгдэхүйц ялгаатай байх нь ойлгомжтой. Резонатороо дэлгэцтэй зэрэгцүүлэн байрлуулж, төв нь дэлгэцийн хавтгайтай хэвийн чичиргээний бөмбөлгүүдийн дундаас татсан шугаман дээр байхаар Г. Дэлгэцээс резонаторын өөр өөр зайд түүний доторх оч нь маш өөр урттай байдаг.Дэлгэцийн ойролцоо 4.1 ба 8.5 м-тэй тэнцэх зайд резонаторт оч бараг гардаггүй, харин эсрэгээр резонаторыг дэлгэцээс 1.72 м, 6.3 м, 10.8 м-ийн зайд байрлуулахад оч хамгийн их гардаг. Г. өөрийн туршилтын үр дүнд резонаторын байрлалууд нь бие биенээсээ дунджаар 4.5 м-ийн зайд тус тусад нь ажиглагдаж буй үзэгдлүүд, өөрөөр хэлбэл оч нь ижил төстэй байдаг гэж дүгнэжээ. Г. резонаторын хавтгайн өөр байрлалтай яг ижил зүйлийг олж авсан бөгөөд энэ хавтгай дэлгэцтэй перпендикуляр байх ба чичиргээний бөмбөгний дундаас дэлгэц рүү татсан хэвийн шугамаар дамжин өнгөрөх үед болон тэгш хэмийн тэнхлэгрезонатор (өөрөөр хэлбэл, түүний диаметр нь бөмбөлгүүдийн дундуур дамждаг) энэ нормтой параллель байв. Зөвхөн резонаторын онгоцны энэ байрлалаар дээд хэмжээРезонаторын өмнөх байрлалд байгаа очуудыг олж авсан. хамгийн бага,болон буцаж. Тиймээс 4.5 м нь урттай тохирч байна "байнгын цахилгаан соронзон долгион"агаараар дүүрсэн орон зайд дэлгэц ба чичиргээний хооронд үүсдэг (резонаторын хоёр байрлалд ажиглагдсан эсрэг үзэгдлүүд, өөрөөр хэлбэл нэг байрлалд максим оч, нөгөө байрлал дахь минимумууд нь нэг байрлалд байгаатай бүрэн тайлбарлагдана. үүн дотор резонаторын цахилгаан хэлбэлзэл өдөөгддөг цахилгаан хүч,гэж нэрлэгддэг өөр байрлал дахь эфирийн цахилгаан хэв гажилт нь тэдгээрийн үр дүнд үүсдэг соронзон хүч,өөрөөр хэлбэл тэд сэтгэл хөдөлдөг соронзон деформаци).

"Тогтвортой давалгааны" уртын дагуу (л)мөн цаг хугацаагаар (Т),Чичиргээн дэх нэг бүрэн цахилгаан хэлбэлзэлтэй тохирч, үе үе (долгионы) эвдрэл үүсэх онол дээр үндэслэн хурдыг тодорхойлоход хялбар байдаг. (v),ийм эмгэгүүд агаарт дамждаг. Энэ хурд v = 2 л Т. (\ displaystyle v = (\ frac (2л) (T)).)Г.-ийн туршилтанд: л= 4.5 м, Т= 0.000000028". Эндээс v= секундэд 320,000 (ойролцоогоор) км, өөрөөр хэлбэл агаарт тархах гэрлийн хурдтай маш ойрхон байна. Г. дамжуулагч, өөрөөр хэлбэл утсан дахь цахилгаан чичиргээний тархалтыг судалсан. Энэ зорилгоор ижил төрлийн тусгаарлагчтай зэс хавтанг нэг доргиурын хавтантай зэрэгцээ байрлуулсан бөгөөд үүнээс хэвтээ тэнхлэгт сунасан урт утас гарч ирэв (Зураг 3). Энэ утсанд тусгаарлагдсан төгсгөлөөс нь цахилгаан чичиргээ туссанаас болж мөн "байнгын долгион" үүссэн бөгөөд тэдгээрийн "зангилаа" ба "антинод" -ын тархалтыг резонатор ашиглан G. утасны дагуу олсон. Г. нь секундэд 200,000 км-тэй тэнцэх утсан дахь цахилгаан чичиргээний тархалтын хурдыг эдгээр ажиглалтаас гаргаж авсан. Гэхдээ энэ тодорхойлолт нь зөв биш юм. Максвеллийн онолын дагуу энэ тохиолдолд хурд нь агаарын хурдтай ижил байх ёстой, өөрөөр хэлбэл агаар дахь гэрлийн хурдтай тэнцүү байх ёстой. (секундэд 300,000 км). Г.-ийн дараа бусад ажиглагчдын хийсэн туршилтууд Максвеллийн онолын байр суурийг баталжээ.

Цахилгаан соронзон долгионы эх үүсвэр, доргиулагч, ийм долгионыг илрүүлэх хэрэгсэл, резонатортой Г.Г. гэрлийн долгионы нэгэн адил ийм долгион нь тусгал, хугарлын нөлөөнд автдаг бөгөөд эдгээр долгион дахь цахилгааны эвдрэл нь чиглэлд перпендикуляр байдаг гэдгийг нотолсон. Тэдний тархалтын талаар, өөрөөр хэлбэл, тэр нээсэн туйлшралцахилгаан туяанд. Энэ зорилгоор тэрээр цайраар хийсэн параболик цилиндр толины фокусын шугамд маш хурдан цахилгаан хэлбэлзэл үүсгэдэг чичиргээг байрлуулав дээр дурдсан хоёр шулуун утсаар хийсэн . Эхний толин тусгалаас цахилгаан соронзон долгионыг зарим хавтгай металл дэлгэц рүү чиглүүлснээр өөр нэг толины тусламжтайгаар цахилгаан долгионы тусгалын хуулиудыг тодорхойлж, эдгээр долгионыг асфальтаар хийсэн том призмээр хүчээр нэвтрүүлэх боломжтой болсон. , тэр мөн тэдний хугарлыг тодорхойлсон. Тусгал ба хугарлын хуулиуд нь гэрлийн долгионтой адил болсон. Эдгээр толин тусгалыг ашиглан цахилгаан туяа гэдгийг Г туйлширсан,Бие биенийхээ эсрэг байрлуулсан хоёр толины тэнхлэгүүд доргиулагчийн нөлөөн дор параллель байх үед резонаторт оч гарч ирэв. Толин тусгалуудын аль нэгийг цацрагийн чиглэлийн дагуу 90 ° эргүүлэхэд, өөрөөр хэлбэл толины тэнхлэгүүд хоорондоо зөв өнцгөөр эргэлдэж, резонатор дахь оч үүссэн ул мөр алга болсон.

Ийнхүү Максвеллийн байр суурь зөв болохыг Г.-ийн туршилтууд нотолсон. G. vibrator нь гэрлийн эх үүсвэр шиг хүрээлэн буй орон зайд энерги ялгаруулж, цахилгаан соронзон туяагаар дамжуулан түүнийг шингээх чадвартай бүх зүйл рүү дамжуулж, энэ энергийг бидний мэдрэхүйд хүрч болох өөр хэлбэр болгон хувиргадаг. Цахилгаан соронзон туяа нь чанарын хувьд дулаан эсвэл гэрлийн цацрагтай нэлээд төстэй юм. Тэдний сүүлчийнхээс ялгаа нь зөвхөн харгалзах долгионы уртад л оршдог. Гэрлийн долгионы уртыг миллиметрийн арван мянганы нэгээр хэмждэг бол чичиргээнээр өдөөгдсөн цахилгаан соронзон долгионы уртыг метрээр илэрхийлдэг.Г.-ийн нээсэн үзэгдлүүд хожим олон физикчдийн судалгааны сэдэв болсон. Ерөнхийдөө эдгээр судалгаагаар Г.-ийн дүгнэлт бүрэн нотлогдож байна. Максвеллийн онолын дагуу цахилгаан соронзон долгионы тархалтын хурд нь ийм долгион тархах орчны өөрчлөлтийн хамт өөрчлөгддөг гэдгийг одоо бид мэднэ. Энэ хурд нь урвуу пропорциональ байна K , (\displaystyle (\sqrt (K)),)Хаана Ктухайн орчны диэлектрик тогтмол гэж нэрлэгддэг. Цахилгаан соронзон долгион нь дамжуулагчийн дагуу тархах үед цахилгаан чичиргээ нь "хүчдэл" нь гэрэл тусах үед Fresnel-ийн гэрлийн туяа гэх мэт хууль тогтоомжийг дагаж мөрддөг гэдгийг бид мэднэ. Г. , хамтдаа цуглуулсан, одоо гарчиг дор хэвлэгдсэн: H. Hertz, “Untersuchungen über die Ausbreitung der elektrischen Kraft” (Lpts., 1892).

Генрих Рудольф Герц (1857-1894) Гамбургт төрж, хожим сенатор болсон хуульчийн хүү болон мэндэлжээ. Герц сайн сурч, бүх хичээлд дуртай, шүлэг бичдэг, токарь дээр ажиллах дуртай байв. Харамсалтай нь Герц амьдралынхаа туршид эрүүл мэндээрээ хохирсон.

1875 онд ахлах сургуулиа төгсөөд Дрезденд, жилийн дараа Мюнхений дээд техникийн сургуульд элсэн орсон боловч хоёр дахь жилдээ суралцаж байхдаа мэргэжлээ сонгохдоо алдаа гаргаснаа ойлгов. Түүний дуудлага нь инженерчлэл биш, харин шинжлэх ухаан юм. Тэрээр Берлиний их сургуульд элсэн орсон бөгөөд түүний багш нь физикч Хельмгольц (1821-1894), Кирхгоф (1824-1887) нар юм. 1880 онд Герц их сургуулиа эрт төгсөж, докторын зэрэг хамгаалжээ. 1885 оноос хойш тэрээр Карлсруэ дахь Политехникийн хүрээлэнгийн туршилтын физикийн профессороор ажиллаж, түүний алдартай туршилтуудыг хийжээ.

• 1932 онд ЗХУ-д, 1933 онд Олон улсын цахилгаан техникийн комиссын хурлаар үечилсэн үйл явцын давтамжийн нэгжийг "герц" баталж, дараа нь олон улсын SI нэгжийн системд оруулсан болно. 1 герц нь нэг секундэд нэг бүрэн хэлбэлзэлтэй тэнцүү юм.
• Герцийн орчин үеийн, физикч Ж.Томсоны (1856-1940) хэлснээр Герцийн бүтээл нь туршилтын ур чадвар, авхаалж самбаа, нэгэн зэрэг дүгнэлт гаргахдаа болгоомжтой байхын үлгэр жишээг харуулсан гайхалтай ялалт юм.
• Нэгэн удаа Герцийн ээж хүүд хэрхэн эргэхийг зааж өгсөн мастерт Генрих профессор болсон гэж хэлэхэд тэр маш их бухимдаж, хэлэв:

Өө, ямар харамсалтай юм бэ. Тэр гайхалтай токарь хийх байсан.

Герцийн туршилтууд

Максвелл цахилгаан соронзон долгион нь тусгал, хугарал, дифракц гэх мэт шинж чанартай байдаг гэж үзсэн. Гэхдээ аливаа онол практик дээр батлагдаж байж нотлогддог. Гэвч тэр үед Максвелл өөрөө ч, өөр хэн ч цахилгаан соронзон долгионыг хэрхэн туршилтаар олж авахыг мэддэггүй байв. Энэ нь 1888 онд Г.Герц цахилгаан соронзон долгионыг туршилтаар нээж, ажлынхаа үр дүнг нийтлүүлсний дараа л тохиолдсон юм.

Герц чичиргээ. Нээлттэй хэлбэлзлийн хэлхээ.

Hertz чичиргээний санаа. Нээлттэй хэлбэлзлийн хэлхээ.

Максвеллийн онолоос үүнийг мэддэг

Зөвхөн хурдасгасан хөдөлгөөнт цэнэг цахилгаан соронзон долгионыг ялгаруулж чадна.

цахилгаан соронзон долгионы энерги нь түүний давтамжийн дөрөв дэх зэрэгтэй пропорциональ байна.

Цэнэг нь хэлбэлзлийн хэлхээнд хурдасгасан хурдаар хөдөлдөг нь тодорхой тул цахилгаан соронзон долгионыг гаргахад ашиглах нь хамгийн хялбар арга юм. Гэхдээ цэнэгийн хэлбэлзлийн давтамж аль болох өндөр байх ёстой. Хэлхээний хэлбэлзлийн мөчлөгийн давтамжийн Томсоны томъёоноос үзэхэд давтамжийг нэмэгдүүлэхийн тулд хэлхээний багтаамж ба индукцийг багасгах шаардлагатай байна.

Чичиргээнд тохиолддог үзэгдлүүдийн мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Рухмкорфын индуктор нь хоёрдогч ороомгийнхоо төгсгөлд хэдэн арван киловольтын дарааллаар маш өндөр хүчдэл үүсгэдэг бөгөөд энэ нь бөмбөрцөгийг эсрэг тэмдэгтэй цэнэгээр цэнэглэдэг. Тодорхой мөчид чичиргээний оч завсарт цахилгаан оч гарч ирснээр түүний агаарын завсарын эсэргүүцлийг маш бага болгодог тул чичиргээнд өндөр давтамжийн саармагжуулсан хэлбэлзэл үүсч, оч байгаа цагт үргэлжилнэ. Чичиргээ нь нээлттэй хэлбэлзлийн хэлхээ тул цахилгаан соронзон долгион ялгардаг.

Хүлээн авах бөгжийг Герц "резонатор" гэж нэрлэсэн. Туршилтаар резонаторын геометрийг - хэмжээ, харьцангуй байрлал, чичиргээтэй харьцуулахад зайг өөрчилснөөр цахилгаан соронзон долгионы эх үүсвэр ба хүлээн авагчийн хооронд "хармони" эсвэл "синтони" (резонанс) бий болох боломжтой болохыг харуулсан. Резонанс байгаа нь чичиргээнд үүссэн очны хариуд резонаторын очны завсарт оч үүссэнээр илэрхийлэгддэг. Герцийн туршилтаар илгээсэн оч нь 3-7 мм урт, резонатор дахь оч нь миллиметрийн аравны хэдхэн хэмжээтэй байв. Ийм очыг зөвхөн харанхуйд, тэр ч байтугай томруулдаг шил ашиглан харах боломжтой байв.

Профессор 1877 онд эцэг эхдээ бичсэн захидалдаа "Би үйлдвэрийн ажилчин шиг цаг хугацаа, зан чанараараа ажилладаг, гараа өргөх болгондоо мянга дахин давтдаг" гэж бичжээ. Дотор орчинд (гэрлийн долгионтой харьцуулахад) судлахад хангалттай урт долгионтой туршилтууд хэр хэцүү байсныг дараах жишээнүүдээс харж болно. Цахилгаан соронзон долгионыг төвлөрүүлэхийн тулд 2х1.5 м хэмжээтэй цайрдсан төмрийн хуудаснаас параболик толин тусгалыг муруйлав. Чичиргээг толины анхаарлын төвд байрлуулах үед цацрагийн зэрэгцээ урсгал үүссэн. Эдгээр цацрагийн хугарлыг батлахын тулд асфальтаас 1.2 м хажуу талтай, 1.5 м өндөр, 1200 кг жинтэй ижил өнцөгт гурвалжин хэлбэртэй призм хийсэн.

Герцийн туршилтын үр дүн

Хамгийн энгийн, өөрөөр хэлбэл боломжтой арга хэрэгслийг ашиглан асар их хөдөлмөр шаардсан, маш ухаалаг шаталсан туршилтуудын дараа туршилтчин зорилгодоо хүрсэн. Долгионы уртыг хэмжиж, тэдгээрийн тархалтын хурдыг тооцоолох боломжтой байв. нотлогдсон

тусгал байгаа эсэх,

хугарал,

дифракц,

интерференц ба долгионы туйлшрал.

цахилгаан соронзон долгионы хурдыг хэмжсэн

1888 оны 12-р сарын 13-нд Берлиний их сургуульд илтгэл тавьж, 1877-78 онд хэвлэгдсэний дараа. Герц хамгийн алдартай эрдэмтдийн нэг болсон бөгөөд цахилгаан соронзон долгионыг "Герцийн туяа" гэж нэрлэх болсон.