MÔŽE BYŤ KMITANIE VLNENÍM ALEBO VLNENIE KMITANÍM?

Elektromagnetické vlnenie je dej, pri ktorom sa elektromagnetická energia prená-ša zo zdroja (oscilátora) k spotrebiču . . .

• Nakreslite elektrický obvod so striedavým zdrojom a spotrebičom.
• Porovnajte napätie na zdroji a napätie na spotrebiči v tom istom okamihu pri nízkej frekvencii napätia zdroja - 50 Hz. Svoje tvrdenie vysvetlite.
• Porovnajte napätie na zdroji a napätie na spotrebiči v tom istom okamihu pri vysokej frekvencii napätia zdroja - 50 MHz. Vysvetlite, v čom spočíva rozdiel oproti predchádzajúcemu deju.
• Akou rýchlosťou sa šíri elektromagnetické vlnenie vo vákuu?
• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte vlnovú dĺžku elektromagnetického vlnenia pre frekvencie 50Hz a 50MHz.
• Napíšte rovnicu postupnej elektromagnetickej vlny. Popíšte veličiny, ktoré v rovnici vystupujú.
• Pomocou predchádzajúcej rovnice vysvetlite, prečo pre nízke frekvencie, napríklad 50 Hz, má dej prebiehajúci v dvojvodičovom vedení charakter kmitania.

21.2

FREKVENČNÝ ROZSAH ZNAMENÁ AJ VLNOVÝ ROZSAH?

Každé rádiokomunikačné pásmo má určený frekvenčný rozsah, v ktorom vysiela . . .

• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Porovnajte veľkosť rýchlosti, ktorou sa šíri elektromagnetické vlnenie v každom inom prostredí ako vo vákuu s jeho rýchlosťou vo vákuu. Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou rýchlosti elektromagnetického vlnenia v danom prostredí a relatívnou permitivitou a relatívnou permeabilitou tohto prostredia veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Akou veľkou rýchlosťou sa šíri elektromagnetické vlnenie vo vzduchu. Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Vypočítajte najväčšiu a najmenšiu vlnovú dĺžku elektromagnetického vlnenia v rádiokomunikačnom pásme VKV, ak jeho frekvenčný rozsah je 66 MHz až 73 MHz.

21.3

JE TELEVÍZNA ANTÉNA POLVLNOVÝ DIPÓL?

Ak chceme zachytiť televízny signál, musí byť televízna anténa prispôsobená frekvencii televízneho vysielača . . .

• Anténa televízneho vysielača utvára elektromagnetické pole. Akú úlohu má anténa televízneho prijímača? K akému fyzikálnemu javu dochádza v anténe televízneho prijímača?
• Vyjadrite vzťah medzi dĺžkou dipólu televíznej antény a vlnovou dĺžkou prijímaného televízneho signálu veličinovou rovnicou. Zdôvodnite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Akou veľkou rýchlosťou sa šíri elektromagnetické vlnenie vo vzduchu. Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Vyjadrite vzťah medzi dĺžkou dipólu pre príjem vysielania a frekvenciou prijímaného elektromagnetického vlnenia veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte dĺžku dipólu pre príjem televízneho vysielania v I. televíznom pásme, ktorého vysielač pracuje s frekvenciou 50 MHz.

21.4

OSCILAČNÝM OBVODOM PRIJÍMAČ NALADÍME

Ak chceme zachytiť vysielanie prenášané elektromagnetickým vlnením, musíme naladiť oscilačný obvod prijímača na . . .

• Akú úlohu má anténa prijímača. K akému fyzikálnemu javu dochádza v anténe prijímača elektromagnetického vlnenia?
• K akému fyzikálnemu javu dochádza v oscilačnom obvode prijímača, ak je naladený na zachytenie elektromagnetického signálu vysielača? Svoje tvrdenie vysvetlite.
• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi frekvenciou vlastných kmitov oscilačného obvodu a jeho parametrami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Porovnajte frekvenciu vysielača s frekvenciou vlastných kmitov oscilačného obvodu prijímača v stave, keď je prijímač naladený na príjem vysielania. Zapíšte toto porovnanie veličinovou rovnicou.
• Vypočítajte indukčnosť cievky oscilačného obvodu, ak jeho kapacita je 20 pF a je naladený na príjem elektromagnetického vlnenia s vlnovou dĺžkou 5 m.

21.5

V AKOM PROSTREDÍ SA ŠÍRI ELEKTROMAGNETICKÉ VLNENIE NAJRÝCHLEJŠIE?

Rýchlosť elektromagnetického vlnenia v určitom prostredí je vždy menšia, ako rýchlosť šírenia elektromagnetického vlnenia vo . . .

• Z Maxwellovej teórie elektromagnetického poľa pre rýchlosť elektromagnetického vlnenia vo vákuu vyplýva vzťah
  
  Popíšte veličiny, ktoré v rovnici vystupujú.
• Vypočítajte veľkosť rýchlosti elektromagnetického vlnenia vo vákuu podľa vzťahu vyplývajúceho z Maxwellovej teórie.
• Dosadením fyzikálnych jednotiek do danej veličinovej rovnice overte rozmerovú správnosť výrazu.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou rýchlosti elektromagnetického vlnenia v danom prostredí a relatívnou permitivitou a relatívnou permeabilitou tohto prostredia veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť rýchlosti šírenia elektromagnetického vlnenia vo vode, pre ktorú platí _r = 81 a _r = 1.
• V ktorom prostredí sa šíri elektromagnetické vlnenie najrýchlejšie?

21.6

NAPÄTIE ZDROJA JE NULOVÉ A MEDZI VODIČMI NIE?

Z rovnice postupnej elektromagnetickej vlny vyplýva, že napätie medzi vodičmi je funkciou nielen času, ale aj vzdialenosti od zdroja napätia . . .

• Napíšte rovnicu postupnej elektromagnetickej vlny. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Napätie zdroja má sínusový priebeh. V ktorých časoch v priebehu jednej periódy dosahuje napätie zdroja nulové hodnoty? Zapíšte pomocou veličinových rovníc.
• Veľmi dlhé dvojvodičové vedenie je pripojené na zdroj striedavého napätia s amplitúdou 1V a frekvenciou 75MHz. Vypočítajte napätie medzi vodičmi vo vzdialenosti 5,5 m od zdroja v okamihoch, keď napätie zdroja je nulové.

21.7

ČO SA DEJE V DVOJVODIČOVOM VEDENÍ, AK NA JEHO KONCI NIE JE NIČ?

Ak na konci dvojvodičového vedenia nie je pripojený spotrebič, vlnenie sa na jeho konci odráža a vo vedení vznikne . . .

• Nakreslite danú situáciu. Čo vznikne interferenciou dvoch vlnení postupujúcich v dvojvodičovom vedení proti sebe?
• Zakreslite do obrázku priebeh napätia v takomto dvojvodičovom vedení. Akú hod notu dosahuje napätie v mieste, v ktorom je pripojený zdroj a na konci vedenia naprázdno?
• Vysvetlite pojmy uzol a kmitňa napätia.
• Zakreslite do obrázku priebeh prúdu v takomto dvojvodičovom vedení. Akú hodnotu dosahuje prúd na konci vedenia naprázdno?
• Vysvetlite pojmy uzol a kmitňa elektrického prúdu.
• Aká je vzdialenosť dvoch susedných uzlov napätia v porovnaní s vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia. Zdôvodnite pomocou obrázku.
• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte vlnovú dĺžku elektromagnetickej vlny v dvojvodičovom vedení naprázdno, ak vedenie je pripojené na zdroj vysokofrekvenčného napätia s frekvenciou 400 MHz.
• Vypočítajte, akú dĺžku musí mať vedenie, aby na ňom za uvedených podmienok vznikli štyri uzly napätia.

21.8

VIETE, AKO ĎALEKO JE MESIAC OD ZEME?

Výkonné rádiolokátory umožňujú experimentálne zistiť vzdialenosť kozmických objektov, napríklad Mesiaca od Zeme . . .

• Nakreslite danú situáciu. Vyznačte v obrázku vzdialenosť Zem - Mesiac a označte ju d.
• Akým pohybom sa šíri radarový signál?
• Vyjadrite vzťah medzi dráhou, ktorú prejde radarový signál, veľkosťou rýchlosti jeho pohybu a časom jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi dráhou, ktorú prejde radarový signál od Zeme na Mesiac a späť a vzdialenosťou Zem - Mesiac veličinovou rovnicou. Zdôvodnite uvedenú rovnicu.
• Určite okamžitú vzdialenosť Mesiaca od Zeme, ak pri rádiolokácii Mesiaca sa impulz odrazený od jeho povrchu vrátil za 2,563 s.
• Je Mesiac od Zeme vzdialený vždy o túto dĺžku? Svoje tvrdenie zdôvodnite.

21.9

V ČOM SPOČÍVA PRINCÍP RÁDIOLOKÁCIE?

Pri rádiolokácii sa elektromagnetické vlny vysielajú v krátkych impulzoch a nie nepretržite . . .

• Vysvetlite, prečo pri rádiolokácii nie je možné nepretržité vysielanie elektromagnetických impulzov.
• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia, veľkosťou rýchlosti jeho pohybu a jeho periódou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte periódu kmitov radarových vĺn, ak ich vlnová dĺžka je 15 cm.
• Vypočítajte koľko kmitov obsahuje jeden radarový impulz, ak jeho čas trvania je 0,02 s.
• Akým pohybom sa šíri radarový signál?
• Vyjadrite vzťah medzi dráhou, ktorú prejde radarový signál, veľkosťou rýchlosti jeho pohybu a časom jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi dráhou, ktorú prejde radarový impulz pri určení cieľa a vzdialenosťou cieľového objektu od radaru veličinovou rovnicou. Zdôvodnite uvedenú rovnicu (pomôžte si obrázkom).
• Do akej najväčšej vzdialenosti možno týmto radarom určovať ciele, ak vysiela za sekundu 4000 impulzov elektromagnetického vlnenia?

21.10

PRI PRECHODE VLNENIA DO INÉHO PROSTREDIA NIELEN RÝCHLOSŤ MENÍ SVOJU VEĽKOSŤ

Pri prechode elektromagnetického vlnenia z jedného prostredia do druhého sa zmení rýchlosť jeho pohybu, ale frekvencia ostane rovnaká . . .

• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou elektromagnetického vlnenia, veľkosťou rýchlosti jeho pohybu a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Ktoré veličiny zmenia svoju veľkosť pri prechode elektromagnetického vlnenia z jedného prostredia do druhého? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Akou veľkou rýchlosťou sa šíri elektromagnetické vlnenie vo vzduchu?
• Vypočítajte frekvenciu elektromagnetického vlnenia, ktoré sa šíri vo vzduchu s vlnovou dĺžkou 240 m.
• Vypočítajte, ako sa zmení vlnová dĺžka tohto elektromagnetického vlnenia, ak prenikne zo vzduchu do rovnorodého prostredia, v ktorom sa šíri rýchlosťou veľkosti 2.10⁸ m.s^-1.

21.11

PREČO SA SIGNÁL ZOSIĽŇUJE A ZOSLABUJE?

Ak za dipólom prijímacej antény umiestnime pohyblivo vodivú platňu, pri jej vzďaľovaní od dipólu zistíme, že prijatý signál sa periodicky zosilňuje a zoslabuje . . .

• Nakreslite popísanú situáciu.
• Vysvetlite periodické zosilňovanie a zoslabovanie prijímaného signálu.
• Vzdialenosť dvoch susedných polôh platne, v ktorých nastalo zosilnenie signálu je 65cm. Vyznačte tieto polohy platne na obrázku a označte ich vzdialenosť d.
• Vyjadrite vzťah medzi vzdialenosťou d a vlnovou dĺžkou prijímaného signálu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi vlnovou dĺžkou prijímaného signálu a jeho frekvenciou veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte frekvenciu, s ktorou pracuje vysielač elektromagnetického vlnenia.

späť