Досліди Г. Герца

    В 1886 - 1889 - х роках Генріх Герц побудував іскровий генератор електромагнітних хвиль та дослідив їх властивості. Конструкція іскрового генератора заслуговує більш детального опису. Основа його - коливальний контур, який нам дуже відомий. 

Проте коливання в реальному контурі швидко затухають, і щоб підтримати серію коливань, необхідно знову і знову заряджати конденсатор і перемикати його від джерела живлення до котушки. Цим швидкодіючим комутатором і служить іскровий проміжок між двома металевими кульками. Іскру дає індукційна котушка, або котушка Румкорфа.

Рисунок 1

    Струм батареї G проходячи через первинну обмотку індукційної, намагнічує її залізний сердечник, який притягує рухомий контакт і коло розривається. Магнітне поле зникає і контакт замикається знову. Частота переривань струму невелика і складає 10 в 2 / 10 в 3 раз в секунду. Проте саме цікаве відбувається в момент розмикання електричного ланцюга, що містить батарею G. В обмотках індукційної котушки виникає Е.Р.С. самоіндукції, яка пропорційна швидкості зміни магнітного потоку. Ця швидкість дуже велика, адже контакти розмикаються практично миттєво. В результаті в момент розмикання на виводах первинної обмотки виникає імпульс напруги, в декілька десятків разів більший ніж напруга батареї G.

    Наприклад, при напрузі в 12 В не складно отримати імпульс напруги в 300/400 В.

Вторинна обмотка містить значно більше витків, і в імпульсі напруги, на її виводах, можна отримати декілька тисяч вольт, або навіть десятки кіловольт. До такої напруги заряджається і конденсатор С. Іскровий проміжок S регулюється так, щоб він пробивався при напрузі, близькій до максимальної, яка може розвинутись індукційною котушкою. Проскочивши іскра замикає ланцюг коливального LC - контура, і в ньому виникає серія не затухаючих коливань. Отже індукційна котушка дозволяє збуджувати серії не затухаючих коливань високої частоти. Але як же їх випромінити в навколишній простір в вигляді хвиль? Генріх Герц вважав, що як наслідок з теорії Максвелла, чим швидше змінюються електричні і магнітні поля, тим ефективніше випромінюються хвилі. Бажаючи підвищити частоту коливань контура, Герц залишив в котушці контура лишень один виток, а площу конденсатора зменшив до мінімуму. В результаті було отримано вібратор, який складався із двох стержнів з іскровим проміжком між ними. Виявилось, що вібратор Герца ефективно випромінює хвилі з довжиною, яка рівна подвоєній довжині вібратора. Значить вібратор Герца ефективно випромінює хвилі з довжиною, яка рівна подвоєній довжині вібратора. Тепер ми знаємо, що це так званий звичайний півхвильовий диполь. 

    Значно більш потужні електромагнітні коливання, проте меншої частоти дозволяє отримати генератор Тесла, вторинна обмотка якого L2 була налаштована в резонанс з

Рисунок 2

первинною L1. Так як конденсатор у вторинній обмотці відсутній, число витків її було значно більше, ніж в первинній, що забезпечувало на вібраторі напругу до мільйона вольт! Ось так ми підійшли до винайдення радіо.

    Приймачем коливань слугував інший диполь з дуже близько розміщеними кульками розрядника. Коли іскра проскакувала в передавальному диполі, мініатюрну іскру можна було спостерігати і в приймальному диполі. Так експериментально було здійснено передачу електромагнітних хвиль на відстані в декілька метрів. Виявилось, що приймання найбільш ефективне, коли приймальний вібратор налаштований в резонанс з передавальним. довжини вібраторів при цьому однакові

Рисунок 3

Коливання в вібраторі Герца можна зобразити схематично так:

Рисунок 4
Джерело: http://www.gss-t.ru/dtr/291/29/index.pl

а випромінювання хвиль вібратором, через конфігурацію силових ліній електромагнітного поля в моменти 1-3 які відбуваються через чверть періоду

Рисунок 5
Джерело: http://www.gss-t.ru/dtr/291/29/index.pl

Якщо антену радіостанції виконати в вигляді вертикальної щогли довжиною чверть хвилі, то розподіл електричних і магнітних ліній схематично можна зобразити так: 

Рисунок 6

Електричні силові лінії замикаються на землю, а магнітні силові лінії утворюють кільця навколо металевої щогли.

Рисунок 7
Джерело: https://ru.wikipedia.org/wiki/Катушка_Румкорфа

Передавач на основі котушки Румкорфа.

Керівник гуртка Нікуліца В.Г., UT1YN

          Студент 4 курсу ЧНУ Ватрич Д.О. UR5YVD

 Компютерний набір матеріалу виконано студентом 4 курсу ЧНУ Ватрич Д.О.