Изобретение радио А.С. Поповым

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

По физике на тему: Изобретение радио А.С. Поповым

Ученицы 11 «В» класса

Онищук Екатерины

Череповец 2008

Содержание

Введение

1. Биография А.С. Попова, основанная на этапах изобретения радио

2. Понятие радио. Его устройство

3. Первое использование радиосвязи и случайное открытие Попова

Заключение

Список литературы

Введение

Александр Степанович Попов одним из первых в России занялся изучением электромагнитных волн. Он начал с повторения опытов Герца, но затем нашел более надежный и чувствительный способ приема электромагнитных волн.

В данной работе я буду рассматривать вклад Попова в развитие отечественной радиосвязи, его основные достижения и их огромное значение.

1. Биография А.С. Попова, основанная на этапах изобретения радио

Александр Степанович Попов родился 16 марта 1859 года на Урале в поселке Турьинский рудник. Его отец был священником. После окончания в 1877 году общеобразовательных классов Пермской духовной семинарии Попов решил не продолжать духовное образование, а поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. В университете больше других наук его увлекала электротехника. Он работал монтером в товариществе "Электротехник", и впервые его труды в 1882 году были посвящены теме динамо-электрических машин. С 1883 года Попов стал преподавать в минном офицерском классе в Кронштадте, совмещая эту должность с педагогической работой в Техническом училище Морского ведомства. По роду своей служебной деятельности Александр Попов был тесно связан с военно-морским флотом, и именно на флоте произошло рождение великого открытия. Александр Степанович Попов, преподаватель Минных офицерских классов в Кронштадте построил лабораторную установку для демонстрации опытов Герца своим слушателям в учебном процессе. Опытами с волнами Герца А.С. Попов сопровождал и цикл своих лекций под названием "Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическими явлениями", которые он прочитал в 1889 г. в собрании минных офицеров. А 22 марта 1890 г. в Морском музее для петербургских офицеров А.С. Поповым была прочитана лекция "Об электрических колебаниях с повторением опытов Герца". Научно-просветительскую деятельность инициативного преподавателя МОК высоко оценил русский физик Александр Григорьевич Столетов (1839-1896), назвав А.С. Попова одним из первых в России "пропагаторов герцологии".

Не могу сказать, что представляла собою первая лабораторная установка Попова для демонстрации опытов Герца до 1895 г., но доподлинно известно, что А.С. Попов постоянно работал над ее совершенствованием и особенно - над повышением стабильности и чувствительности когерера. Модернизированная лабораторная установка весной 1895 г. была опробована Поповым в саду МОК. А.С. Попов, применяя предложенную Теслой в 1893 г. антенну, неоднократно утверждал, что "употребление мачты на станции отправления и на станции приема для передачи сигналов с помощью электрических колебаний - заслуга Теслы". Позднее, а именно в статье, датированной декабрем 1895 г. "Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний" (сравните с названием прибора О. Лоджа), опубликованной в "Журнале Русского физико-химического общества". Попов писал: "...В начале текущего года (1895) я занялся воспроизведением некоторых опытов Лоджа над электрическими колебаниями с целью пользоваться ими на лекциях... Добившись удовлетворительного постоянства чувствительности... трубки, я поставил себе другую задачу: добиться такой комбинации, чтобы связь между опилками, вызванная электрическим колебанием, разрушалась немедленно автоматически... Такая комбинация конечно удобнее, потому что будет отвечать на электрические колебания, повторяющиеся последовательно одно за другим... Я пришел к устройству прибора, служащего для объективных наблюдений электрических колебаний, пригодного как для лекционных целей, так и для регистрирования электрических пертурбаций, происходящих в атмосфере... Таким образом был комбинирован прибор... прибор отвечал (звонком) на открытом воздухе колебаниям произведенным большим герцовым вибратором... с искрой в масле на расстоянии 30 саженей (около 60 м.)... Прибор... может служить для различных лекционных опытов с электрическими колебаниями и... может быть приспособлен к опытам с электрическими лучами... В заключение могу выразить надежду, что мой прибор, при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче (а к приему) сигналов на расстояния при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией".

Именно упомянутый в статье прибор и был использован Поповым 7 мая 1895 г. при прочтении им доклада... нет, не о радиосвязи, а "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям" на заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) в Петербурге. Несмотря на то, что А. Попов 7 мая 1895 г. продемонстрировал то, чем Г. Герц почти ежедневно на протяжении 1886-1887 годов пользовался для решения своей практической задачи, применив лишь более совершенное приемное устройство, созданное им на базе опубликованного в 1894 г. прибора О. Лоджа. тем не менее в России в одностороннем порядке именно этот день (особенно после смерти Попова) стали усиленно пропагандировать как "день изобретения радио Поповым". Второй же экземпляр своего "Прибора для..." Попов конструктивно объединил с пишущим прибором братьев Ришар, барабан с бумагой которого приводился во вращение часовым механизмом с недельным заводом (потом применялся аппарат с записью на бумажную ленту). Этот прибор летом - осенью 1895 г. применялся в Лесном институте для наблюдения за атмосферой. И не Попов, а профессор Д.А. Лачинов назвал этот прибор Попова "грозоотметчиком" (разрядоотметчиком) в своих работах.

В последнее же десятилетие жизни Попова события развивались следующим образом. А.С. Попову и его коллегам летом 1896 г. из газет стало известно об экспериментах Г. Маркони (1874-1937), ученика А. Риги. А после публикации доклада 4 июня 1897 г Вильяма Генри Приса (1834-1913) в английском журнале "Электричество" 11 июля и опубликования английского патента № 12039 Г. Маркони от 2 июля 1897 г. "стало ясно, в чем заключается суть дела", т. е. суть запатентованной в Англии аппаратуры Маркони по заявке от 2 июня 1896 г. с дополнением от 2 марта 1897 г. Однако уже 8 (20 н. ст.) января 1897 г. Попов в своем письме (статье) "Телеграфирование без проводов" в газету "Котлин" вдруг указывает, что "подобный прибор на том же принципе основанный, был устроен мной в 1895 г". В июле 1897 г. в письме в газету "Новое время" А.С. Попов утверждает, что "приемник Маркони по своим составным частям одинаков с моим прибором, построенном в 1895 г.". В докладе 27 сентября 1897 г. в Одессе А.С. Попов говорит: "Все, что выше описано, содержится и в приборе Маркони". В докладе в Электротехническом институте 19 (31) октября 1897 г. А.С. Попов подчеркивает "полную тождественность составных частей (приемника Маркони - прим. авт.) с нашим прибором".

И в письме от 26 ноября 1897 г. в редакцию английского журнала "Электричество" А.С. Попов вдруг утверждает, что "устройство приемника Маркони является воспроизведением моего индикатора молний". "Однако, доказывая идентичность приемников своего и Г. Маркони, А. Попов никогда не утверждал, что Г. Маркони скопировал его схему по описаниям и чертежам, не раз опубликованным в русской технической литературе". Да, действительно. Однако, если Попов ни разу не сказал, что Маркони скопировал его схему, то он ни разу не сказал, четко и безоговорочно, чем же тогда и отличалась схема Маркони от его схемы. Лишь потом в лекциях и докладах Попова стали появляться некоторые отличий прибора Маркони, например А.С. Попов, как видим, на протяжении всего 1897 г. только и утверждал тождественность обеих схем. Но если бы это было действительно так, то едва ли Маркони смог бы получить патент даже в Англии.

Таким образом, патент на аналогичное изобретение был выдан Маркони 2 июля 1897 года, то есть более двух лет после демонстрации Поповым своего приемника. Попов же ограничился сообщением 7 мая 1895 года и печатной публикацией 1896 года, а своего изобретения нигде не патентовал. Исторически приоритет Александра Попова на изобретение бесспорен, но юридически патент Маркони закрепил за ним авторство. Заслуга Маркони в дальнейшем развитии радио очевидна, но не в открытии этого изобретения.

В 1905 году Александр Попов был избран директором Электротехнического института и в этой должности скончался 13 января 1906 года от кровоизлияния в мозг.

2. Понятие радио. Его устройство

Радио - это способ передачи и приема информации (сигналов) на расстояние без проводов посредством распространяющихся в пространстве электромагнитных волн (радиоволн). Радио, как один из способов беспроводной связи, реализуется на практике разнесенными в пространстве на какое-либо расстояние радиотехническими средствами передачи и приема радиоволн, использующими определенные свойства одновременно и геометрически разделяющей, и физически связывающей их части окружающей среды (пространства), т.е. точно так же, как, например, и в простейшем и древнейшем виде беспроводной связи - голосовой - голос и ухо человека используют такое физическое свойство среды (части пространства, заполненного воздухом), как способность атмосферы (газов и их смесей) передавать звуковые волны.

В качестве детали, непосредственно “чувствующей” электромагнитные волны, А.С. Попов применил когерер (от лат. - “когеренция” - “сцепление”). 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, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала.

Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал.

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.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник А.С. 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.

Схема радиоприемника А.С, Попова сделанная им самим

Также была использована новая конструкция передатчика. Появился колебательный контур, индуктивно связанный с антенной и настроенный с ней в резонанс. В нем был размещен искровой промежуток.

После демонстрации действия своего прибора 7мая 1895г. на заседании Русского физико-химического общества А.С. Попов продолжает настойчиво совершенствовать приемную аппаратуру. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Вот как описывает это событие русский физик О.Д. Хвольсон (1852-1934): «Передача происходила таким образом, что буквы передались по алфавиту Морзе и притом знаки были ясно слышны. У доски стоял председатель физического общества профессор Ф.Ф. Петрушевский имея в руках с ключом к алфавиту Морзе и кусочек мела. После каждого передаваемого знака он смотрел в бумагу и затем записывал на доске соответствующую букву. Постепенно на доске получились слова Heinrich Hertz и притом латинскими буквами. Трудно описывать восторг многочисленных присутствующих и овации А.С. Попову, когда эти два слова были написаны». Неустанно работая над своим изобретением, Попов провел опыты по связи на кронштадтском рейде, достигнув дальности надежной передачи в 640м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20км, 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. В начале 1900г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финляндском заливе. При участии А.С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России.

Продолжая опыты и совершенствуя приборы, А.С. Попов медленно, но уверенно увеличивал дальность действия радиосвязи. Через 5 лет после постройки первого приемника начала действовать регулярная линия беспроволочной связи на расстоянии 40 км. благодаря радиограмме, переданной по этой линии зимой 1900г, ледокол “Ермак” снял со льдины рыбаков, которых шторм унес в море. Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX в.

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

попов радио когерер

3. Первое использование радиосвязи и случайное открытие Попова

Впервые для практических целей изобретение А.С. Попова было использовано поздней осенью1899г. во время аварии броненосца береговой обороны "Генерал-адмирал Апраксин", севшего на камни у южной оконечности о. Гогланд. Для аварийных работ были высланы два корабля, но им не удалось сдвинуть судно ни на сантиметр. Для работ по спасению корабля была необходима связь. Но проложить кабель туда было невозможно. Тут и вспомнили об изобретении Попова.

В кратчайшие сроки под предводительством Попова были сооружены две станции в Гогланде и Котике. Расстояние между ними составляло 47 км. Какова же была радость, когда в Гогланде стали принимать сигналы из Котика! В тот же день было принято сообщение, спасшее жизни 50 рыбаков, унесенных на льдине.

2 сентября 1900 года в Кронштадте начала функционировать радиомастерская. В 1901 году она произвела 9 радиостанций по проекту Попова, в 1904 году - уже 21, но в следующем году - всего две штуки (больше не было заказов). В 1910 году мастерская переехала в Петербург. Для нее было закуплено новое оборудование и увеличены трудовые ресурсы.

Попутно с работами по радиосвязи А.С. Попов сделал еще одно важное открытие. В 1897г. вовремя опытов по радиосвязи между кораблями он обнаружил явление отражения радиоволн от корабля. Радиопередатчик был установлен на верхнем мостике транспорта "Европа", стоявшем на якоре, а радиоприемник - на крейсере"Африка". В отчете комиссии, назначенной для проведения этих опытов, А.С. Попов писал: "Влияние судовой обстановки сказывается в следующем: все металлические предметы (мачты, трубы, снасти) должны мешать действию приборов как на станции отправления, так и на станции получения, потому что, попадая на пути электромагнитной волны, они нарушают ее правильность, отчасти подобно тому, как действует на обыкновенную волну, распространяющуюся по поверхности воды, брекватер, отчасти вследствие интерференции волн, в них возбужденных, с волнами источника, т.е. влияют неблагоприятно". И дальше: "Наблюдалось также влияние промежуточного судна. Так, во время опытов между "Европой" и Африкой" попадал крейсер "Лейтенант Ильин", и если это случалось при больших расстояниях, то взаимодействие приборов прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии". Этим открытием А.С. Попова было положено начало новому средству наблюдения - радиолокации.

Заключение

А.С. Попов внес неоценимый вклад в развитие электротехники и физики. Сейчас нас окружают множество вещей, основанных на явлениях, открытых Поповым. Конечно, первый аппарат Попова и сегодняшний транзисторный радиоприёмник также не похожи друг на друга, как паровая машина Ползунова и современные паросиловые установки. Но в приборе Попова была весьма важная деталь, которая есть и в современных приёмниках - антенна, позволяющая регистрировать, передаваемые сигналы.

Список литературы

1. Е.Н. Никитин «Изобретатель радио - А.С. Попов» 1995 г.

2. Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.navy.ru/

3. Изобретение радио А.С. Поповым. Документы и материалы. М., Наука, 1966.

Размещено на Allbest.ru