Dispositivos cujo objetivo principal é medir a taxa de dose de radiação (alfa, beta e gama, levando em consideração raios-X) e, assim, verificar a radioatividade de objetos suspeitos.
Dispositivos dosimétricos são usados ​​para determinar os níveis de radiação no solo, o grau de contaminação de roupas, pele humana, alimentos, água, forragem, transporte e outros diversos itens e objetos, bem como para medir as doses de exposição radioativa de pessoas quando estão em objetos e áreas contaminadas com substâncias radioativas.

São utilizados para análise química do ar, que fornece informações sobre a composição qualitativa e quantitativa dos poluentes e permite prever o grau de poluição. Os principais poluentes internos incluem itens de interiores, móveis, revestimentos de pisos e tetos, materiais de construção e acabamento. A análise química do ar revela indicadores como poeira, dióxido de enxofre, dióxido de nitrogênio, monóxido de carbono, fenol, amônia, cloreto de hidrogênio, formaldeído, benzeno, tolueno, etc.

Instrumentos para medir o índice de hidrogênio (índice de pH). Investigar a atividade de íons de hidrogênio em soluções, água, produtos alimentícios e matérias-primas, objetos ambientais e sistemas de produção, inclusive em ambientes agressivos.

Servem para avaliar a qualidade da água potável. Mostre a quantidade de impurezas inorgânicas suspensas na água, principalmente sais de vários metais. Na vida cotidiana, eles são usados ​​para determinar a qualidade da água da torneira, água engarrafada, bem como para controlar a eficácia dos filtros de tratamento de água.

Instrumentos portáteis projetados para medir o nível de som exato. O ruído é chamado de poluente ambiental. Também é prejudicial como a fumaça do tabaco, como os gases de escape, como a atividade de radiação. O ruído pode ter um total de quatro tipos de fonte. Portanto, costuma-se dividi-lo em: mecânico, hidromecânico, aerodinâmico e eletromagnético. Dispositivos modernos são capazes de determinar o nível de ruído de qualquer mecanismo: terra, água e até linhas de energia. O dispositivo permitirá medir objetivamente o nível de volume do som.

Dispositivos portáteis projetados para medir o nível exato de iluminação produzido por várias fontes de luz. A abrangência dos luxímetros é ampla, o que se explica, em primeiro lugar, por sua alta sensibilidade espectral, que se aproxima da sensibilidade do olho humano. Deve-se lembrar que algumas fontes de dispositivos de iluminação, lâmpadas halógenas, fluorescentes e até LED, após algum tempo de operação perdem uma quantidade significativa de fluxo de luz, a iluminação geral da sala pode se deteriorar. Isso não apenas reduzirá a acuidade visual de uma pessoa, mas também afetará sua fadiga. A iluminação deve ser constantemente monitorada.

Dispositivos projetados para determinação expressa da quantidade de nitratos em vegetais, frutas, carnes e outros produtos alimentícios. Não muito tempo atrás, para realizar tais estudos, era necessário um laboratório inteiro, agora pode ser feito usando um dispositivo compacto.
Os medidores portáteis de nitrato ganharam grande popularidade devido à sua compacidade, baixo custo e facilidade de uso. Os nitratos estão presentes em muitos fertilizantes que são usados ​​ativamente na agricultura para aumentar o rendimento das culturas. Por esta razão, os nitratos em vegetais e frutas são frequentemente encontrados em concentrações significativas. Entrando no corpo humano com alimentos, nitratos em grandes quantidades podem causar envenenamento por nitrato, vários distúrbios e doenças crônicas.
O indicador de nitrato ajudará você a reconhecer produtos perigosos a tempo e a se proteger do envenenamento por nitrato.

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§61. A ação de um campo magnético em um condutor de corrente. Motor elétrico
Questões
1. Como mostrar que um campo magnético atua sobre um condutor condutor de corrente localizado neste campo?
1. Se você pendurar o condutor em fios flexíveis finos no campo magnético de um ímã permanente, quando você ligar a corrente elétrica na rede com o condutor, ela se desviará, demonstrando a interação dos campos magnéticos do condutor e o ímã.
2. Usando a Figura 117, explique o que determina a direção do movimento de um condutor de corrente em um campo magnético.
2. A direção do movimento de um condutor com corrente em um campo magnético depende da direção da corrente e da localização dos pólos do ímã.
3. Que dispositivo pode ser usado para girar um condutor de corrente em um campo magnético? Que dispositivo é usado na espira para mudar a direção da corrente a cada meia volta?
3. É possível realizar a rotação de um condutor de corrente em um campo magnético usando o dispositivo mostrado na fig. 115, no qual um quadro com enrolamento isolado é conectado à rede por meio de anéis e escovas condutores, o que permite alterar a direção da corrente no enrolamento em meia volta. Como resultado, o quadro gira o tempo todo em uma direção.
4. Descreva o dispositivo de um motor elétrico técnico.
4. Um motor elétrico técnico incorpora uma âncora - este é um cilindro de ferro com ranhuras ao longo da superfície lateral na qual as voltas do enrolamento se encaixam. A própria armadura gira em um campo magnético criado por um forte eletroímã. O eixo do motor, passando ao longo do eixo central do cilindro de ferro, é conectado ao dispositivo, que é acionado pelo motor em rotação.
5. Onde os motores elétricos são usados? Quais são suas vantagens sobre os térmicos?
5. Os motores CC são especialmente utilizados no transporte (bondes, trólebus, locomotivas elétricas), na indústria (para bombear óleo de um poço) na vida cotidiana (em barbeadores elétricos). Os motores elétricos são menores em tamanho se comparados aos motores térmicos, e também possuem uma eficiência muito maior, além disso, não emitem gases, fumaça e vapor, ou seja, são mais ecologicamente corretos.
6. Quem e quando inventou o primeiro motor elétrico adequado para uso prático?
6. O primeiro motor elétrico adequado para uso prático foi inventado por um cientista russo - Boris Semenovich Jacobi em 1834. Tarefa 11

1. Na fig. 117 mostrando um diagrama de um instrumento de medição elétrico. Nele, o quadro com o enrolamento desligado é mantido por molas na posição horizontal, enquanto a seta, rigidamente conectada ao quadro, indica o valor zero da escala. Toda a estrutura do núcleo é colocada entre os pólos de um ímã permanente. Quando o dispositivo está conectado à rede, a corrente no quadro interage com o campo magnético, o quadro com o enrolamento gira e a seta gira na escala e em diferentes direções, dependendo da direção da corrente e do ângulo depende da intensidade da corrente.

2. Na fig. 118 mostra um dispositivo automático para ligar a campainha se a temperatura exceder a permitida. É composto por duas redes. O primeiro contém um termômetro de mercúrio especial, que serve para fechar este circuito quando o mercúrio no termômetro se eleva acima de um valor predeterminado, uma fonte de energia, um eletroímã, cuja armadura fecha o segundo circuito, que contém, além da armadura , um sino e uma fonte de energia. Você pode usar essa máquina automática em estufas, incubadoras, onde é muito importante monitorar a manutenção da temperatura desejada.

Sabemos que os condutores com correntes interagem entre si com uma certa força (§ 37). Isso se deve ao fato de que cada condutor com corrente é afetado pelo campo magnético da corrente do outro condutor.

Geralmente um campo magnético atua com alguma força em qualquer condutor condutor de corrente localizado neste campo.

A Figura 117, a mostra o condutor AB suspenso em fios flexíveis que estão conectados a uma fonte de corrente. O condutor AB é colocado entre os pólos de um ímã arqueado, ou seja, está em um campo magnético. Quando o circuito elétrico é fechado, o condutor começa a se mover (Fig. 117, b).

Arroz. 117. A ação de um campo magnético em um condutor com corrente

A direção do movimento do condutor depende da direção da corrente nele e da localização dos pólos do ímã. Neste caso, a corrente é direcionada de A para B e o condutor desviado para a esquerda. Quando a direção da corrente é invertida, o condutor se move para a direita. Da mesma forma, o condutor mudará a direção do movimento quando a localização dos pólos do ímã mudar.

De importância prática é a rotação de um condutor de corrente em um campo magnético.

A Figura 118 mostra um dispositivo que pode ser usado para demonstrar tal movimento. Neste dispositivo, uma moldura retangular leve ABCD é montada em um eixo vertical. Um enrolamento é colocado na estrutura, consistindo em várias dezenas de voltas de fio cobertas com isolamento. As extremidades do enrolamento são conectadas aos meios anéis de metal 2: uma extremidade do enrolamento é conectada a um meio anel e a outra à outra.

Arroz. 118. Rotação do quadro com corrente em um campo magnético

Cada meio anel é pressionado contra uma placa de metal - escova 1. As escovas são usadas para fornecer corrente da fonte ao quadro. Uma escova está sempre ligada ao pólo positivo da fonte e a outra ao negativo.

Sabemos que a corrente no circuito é direcionada do polo positivo da fonte para o negativo, portanto, nas partes do quadro AB e DC ela tem direção oposta, então essas partes do condutor se moverão em direções opostas e o quadro irá girar. Quando o quadro é girado, os semi-anéis presos às suas extremidades giram com ele e cada um pressiona a outra escova, de modo que a corrente no quadro muda de direção para o oposto. Isso é necessário para que o quadro continue a girar na mesma direção.

A rotação de uma bobina com corrente em um campo magnético é usada no dispositivo motor elétrico.

Nos motores elétricos técnicos, o enrolamento consiste em um grande número de voltas de fio. Essas voltas são colocadas em ranhuras (ranhuras) feitas ao longo da superfície lateral do cilindro de ferro. Este cilindro é necessário para amplificar o campo magnético. A Figura 119 mostra um diagrama de tal dispositivo, é chamado motor de âncora. No diagrama (é dado em uma seção perpendicular), as voltas do fio são mostradas em círculos.

Arroz. 119. Esquema da armadura do motor

O campo magnético no qual a armadura de tal motor gira é criado por um forte eletroímã. O eletroímã é alimentado por corrente da mesma fonte de corrente que o enrolamento da armadura. O eixo do motor, passando ao longo do eixo central do cilindro de ferro, é conectado ao dispositivo, que é acionado pelo motor em rotação.

Os motores DC são especialmente amplamente utilizados no transporte (locomotivas elétricas, bondes, trólebus).

Existem motores elétricos especiais sem faíscas que são usados ​​em bombas para bombear óleo de poços.

Na indústria, os motores CA são usados ​​(você os estudará no ensino médio).

Os motores elétricos têm várias vantagens. Com a mesma potência, eles são menores que os motores térmicos. Durante a operação, não emitem gases, fumaça e vapor, o que significa que não poluem o ar. Eles não precisam de abastecimento de combustível e água. Os motores elétricos podem ser instalados em um local conveniente: em uma máquina-ferramenta, sob o piso de um bonde, em um truque de locomotiva elétrica. Você pode fazer um motor elétrico de qualquer potência: de alguns watts (em barbeadores elétricos) a centenas e milhares de quilowatts (em escavadeiras, laminadores, navios).

A eficiência de motores elétricos potentes chega a 98%. Nenhum outro motor tem uma eficiência tão alta.

Jacobi Boris Semyonovich (1801-1874)
físico russo. Ficou famoso pela descoberta da eletroformagem e construiu o primeiro motor elétrico, um telégrafo que imprime letras.

Um dos primeiros motores elétricos do mundo adequados para uso prático foi inventado pelo cientista russo Boris Semyonovich Jacobi em 1834.

Questões

1. Como mostrar que um campo magnético atua sobre um condutor condutor de corrente localizado nesse campo?
2. Usando a Figura 117, explique o que determina a direção do movimento de um condutor de corrente em um campo magnético.
3. Que dispositivo pode ser usado para girar um condutor de corrente em um campo magnético? Que dispositivo é usado na espira para mudar a direção da corrente a cada meia volta?
4. Descreva o dispositivo de um motor elétrico técnico.
5. Onde os motores elétricos são usados? Quais são suas vantagens sobre os térmicos?
6. Quem e quando inventou o primeiro motor elétrico adequado para uso prático?

Exercício

Qual é o efeito de um campo magnético em um condutor que conduz corrente?

Um campo magnético atua com alguma força em qualquer condutor condutor de corrente localizado neste campo.

1. Como mostrar que um campo magnético atua sobre um condutor condutor de corrente localizado neste campo?

É necessário pendurar o condutor em fios flexíveis conectados a uma fonte de corrente.
Quando este condutor com corrente é colocado entre os pólos de um ímã arqueado permanente, ele começará a se mover.
Isso prova que um campo magnético atua sobre um condutor que transporta corrente.

2. O que determina a direção do movimento de um condutor de corrente em um campo magnético?

A direção do movimento de um condutor com corrente em um campo magnético depende da direção da corrente no condutor e da localização dos pólos do ímã.

3. Que dispositivo pode ser usado para girar um condutor de corrente em um campo magnético?

O dispositivo, no qual é possível realizar a rotação de um condutor com corrente em um campo magnético, consiste em uma estrutura retangular montada em um eixo vertical.
Um enrolamento é colocado na estrutura, consistindo em várias dezenas de voltas de fio cobertas com isolamento.
Como a corrente no circuito é direcionada do polo positivo da fonte para o negativo, em partes opostas do quadro a corrente tem direção oposta.
Portanto, as forças do campo magnético também atuarão nesses lados do quadro em direções opostas.
Como resultado, o quadro começará a girar.

4. Com a ajuda de que dispositivo no quadro eles mudam a direção da corrente a cada meia volta?

O quadro com o enrolamento é conectado ao circuito elétrico por meio de anéis e escovas, o que permite alterar a direção da corrente no enrolamento a cada meia volta:
- uma extremidade do enrolamento está conectada a um meio anel de metal, a outra - ao outro;
- meio anéis giram no lugar com um quadro;
- cada meio anel é pressionado contra uma escova de chapa metálica e desliza ao longo dela durante a rotação;
- uma escova está sempre ligada ao pólo positivo da fonte e a outra ao negativo;
- quando a armação é girada, as meias argolas giram com ela e cada uma pressiona a outra escova;
- como resultado, a corrente no quadro mudará de direção para o oposto;
Neste projeto, o quadro gira o tempo todo em uma direção.

5. Como funciona um motor elétrico técnico?

A rotação de uma bobina com corrente em um campo magnético é utilizada no dispositivo de um motor elétrico.
Nos motores elétricos, o enrolamento consiste em um grande número de espiras de fio.
Eles são colocados em ranhuras na superfície lateral do cilindro de ferro.
Este cilindro é necessário para amplificar o campo magnético.
O cilindro de enrolamento é chamado de armadura do motor.
O campo magnético no qual a armadura de tal motor gira é criado por um forte eletroímã.
O eletroímã e o enrolamento da armadura são alimentados pela mesma fonte de corrente.
O eixo do motor (o eixo do cilindro de ferro) transmite a rotação para a carga útil.

Para ondas das faixas de metro e decímetro, a ionosfera é transparente. A comunicação nessas ondas é realizada apenas a uma distância de linha de visão. Por esta razão, antenas de transmissão de televisão são colocadas em altas torres de televisão, e para transmissão de televisão a longas distâncias, é necessário construir estações de retransmissão receber e depois transmitir um sinal.

E, no entanto, atualmente, são as ondas com comprimento inferior a um metro que são usadas para comunicações de rádio de longa distância. Satélites artificiais da Terra vêm em socorro. Os satélites utilizados para comunicação por rádio são lançados em órbita geoestacionária, cujo período de revolução coincide com o período de revolução da Terra em torno do seu eixo (cerca de 24 horas). Como resultado, o satélite gira com a Terra e, assim, paira sobre um determinado ponto da Terra localizado no equador. O raio da órbita geoestacionária é de cerca de 40.000 km. Esse satélite recebe um sinal da Terra e o retransmite de volta. A TV por satélite já se tornou bastante comum, em qualquer cidade você pode ver "pratos" - antenas para receber sinais de satélite. No entanto, além dos sinais de televisão, muitos outros sinais são transmitidos via satélite, em particular, os sinais da Internet, a comunicação é realizada com navios localizados nos mares e oceanos. Essa conexão acaba sendo mais confiável do que a comunicação por ondas curtas. As características da propagação das ondas de rádio são ilustradas na Fig.3.

Todas as ondas de rádio são divididas em várias faixas, dependendo de seu comprimento. Os nomes das faixas, as propriedades da propagação das ondas de rádio e as áreas características de uso das ondas são fornecidas na tabela.

Bandas de ondas de rádio
Alcance da onda	Comprimentos de onda	Propriedades de propagação	Uso
		Eles contornam a superfície da Terra e os obstáculos (montanhas, edifícios)	Transmissão
		Radiodifusão, comunicação por rádio
Baixo		Propagação retilínea, refletida da ionosfera.
Ultracurto	1 - 10 m (metro)	Propagação retilínea, passando pela ionosfera.	Radiodifusão, transmissão de televisão, comunicação de rádio, radar.
1 - 10 dm (decímetro)
1 - 10 cm (centímetro)
1 - 10 mm (milímetro)

A geração de ondas de rádio ocorre como resultado do movimento de partículas carregadas com aceleração. Uma onda de uma dada frequência é gerada pelo movimento oscilatório de partículas carregadas com esta frequência. Quando uma onda de rádio age sobre partículas carregadas livres, surge uma corrente alternada da mesma frequência que a frequência da onda. Esta corrente pode ser registrada pelo dispositivo receptor. Ondas de rádio de diferentes alcances se propagam de forma diferente perto da superfície da Terra.

1. Que frequência corresponde às ondas de rádio mais curtas e mais longas?

2. * Expresse uma hipótese, o que pode determinar o limite dos comprimentos das ondas de rádio refletidas pela ionosfera.

3. Que alcances de ondas vindo do espaço podemos receber com receptores terrestres?

§26. O uso de ondas de rádio.

(Aula-palestra).

Aqui tem rádio, mas não tem felicidade.

I. Ilf, E. Petrov

Como a informação pode ser transmitida usando ondas de rádio? Qual é a base para a transmissão de informações usando satélites terrestres artificiais? Quais são os princípios do radar e que oportunidades o radar oferece?

Comunicação via rádio. Radar. modulação da onda.

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Alexander Stepanovich Popov (1859 - 1906) - famoso físico russo, inventor do rádio. Realizou os primeiros experimentos sobre a aplicação prática de ondas de rádio. Em 1986 ele demonstrou o primeiro radiotelegrafo.

Projetos aprimorados de transmissores e receptores de rádio foram desenvolvidos pelo italiano Marconi, que em 1921 conseguiu estabelecer comunicações regulares entre a Europa e a América.

Princípios de modulação de ondas.

A principal tarefa atribuída às ondas de rádio é a transmissão de algumas informações à distância. Uma onda de rádio monocromática de um determinado comprimento é uma oscilação senoidal do campo eletromagnético e não carrega nenhuma informação. Para que tal onda carregue informação, ela deve ser alterada de alguma forma ou, em termos científicos, modular(de lat. modulatio - dimensão, dimensão). Protozoários modulação de ondas de rádio foi usado nos primeiros radiotelégrafos, para os quais o código Morse foi usado. Com a chave, os transmissores de rádio eram ligados por mais ou menos tempo. Intervalos longos corresponderam ao sinal de traço e intervalos curtos corresponderam ao sinal de ponto. Cada letra do alfabeto estava associada a um certo conjunto de pontos e traços, que vinham com uma certa lacuna. Na Fig. A Figura 1 mostra um gráfico das oscilações de uma onda que transmite um sinal traço-ponto-ponto-traço. (Observe que em um sinal real, um número muito maior de oscilações cabe em um ponto ou traço).

Naturalmente, era impossível transmitir voz ou música com esse sinal, então mais tarde eles começaram a usar uma modulação diferente. Como você sabe, o som é uma onda de pressão. Por exemplo, um som puro correspondente à nota da primeira oitava corresponde a uma onda, cuja pressão muda de acordo com uma lei senoidal com uma frequência de 440 Hz. Com a ajuda de um dispositivo - um microfone (do grego micros - pequeno, telefone - som), as flutuações de pressão podem ser convertidas em um sinal elétrico, que é uma mudança de tensão com a mesma frequência. Essas oscilações podem ser sobrepostas à oscilação de uma onda de rádio. Um desses métodos de modulação é mostrado na Fig. 2. Os sinais elétricos correspondentes à fala, música e imagens têm uma forma mais complexa, mas a essência da modulação permanece inalterada - o envelope da amplitude da onda de rádio repete a forma do sinal de informação.

Posteriormente, vários outros métodos de modulação foram desenvolvidos, nos quais não apenas a amplitude da onda muda, como nas Figuras 1 e 2, mas também a frequência, o que possibilitava a transmissão, por exemplo, de um sinal de televisão complexo que carrega informações de imagem .

Atualmente, há uma tendência de retornar aos "pontos" e "traços" originais. O fato é que qualquer informação de som e vídeo pode ser codificada como uma sequência de números. É essa codificação que é realizada em computadores modernos. Por exemplo, uma imagem em uma tela de computador consiste em muitos pontos, cada um dos quais brilha em uma cor diferente. Cada cor é codificada com um determinado número e, assim, toda a imagem pode ser representada como uma sequência de números correspondentes a pontos na tela. Em um computador, todos os números são armazenados e processados ​​no sistema binário de unidades, ou seja, são utilizados dois dígitos 0 e 1. Obviamente, esses números são semelhantes aos pontos e traços do código Morse. Os sinais codificados digitalmente têm muitas vantagens - eles são menos suscetíveis à distorção durante a transmissão de rádio e são facilmente processados ​​por dispositivos eletrônicos modernos. É por isso que os telefones celulares modernos, assim como a transmissão de imagens por satélite, utilizam um formato digital.

A maioria de vocês provavelmente sintonizou seus rádios ou TVs em algum programa, alguns usaram telefones celulares. Nosso éter é preenchido com uma grande variedade de sinais de rádio, e seu número está aumentando constantemente. Não é "apertado" para eles lá? Existem restrições quanto ao número de transmissores de rádio e TV operando simultaneamente?

Acontece que há um limite no número de transmissores operando simultaneamente. O fato é que quando uma onda eletromagnética carrega qualquer informação, ela é modulada por um determinado sinal. Essa onda modulada não pode mais ser associada a uma frequência ou comprimento estritamente definidos. Por exemplo, se a onda uma na Fig. 2 tem uma frequência W, situado na faixa de ondas de rádio, e o sinal b tem uma frequência C situada na faixa de ondas sonoras (de 20 Hz a 20 kHz), então a onda modulada dentroé na verdade três ondas de rádio com frequências W-C, W e W+C. Quanto mais informações uma onda contém, maior a faixa de frequências que ela ocupa. Ao transmitir som, basta um alcance de aproximadamente 16 kHz, um sinal de televisão já ocupa um alcance de aproximadamente 8 MHz, ou seja, 500 vezes mais. É por isso que a transmissão de um sinal de televisão só é possível na faixa de ondas ultracurtas (metro e decímetro).

Se as bandas de sinal de dois transmissores se sobrepõem, as ondas desses transmissores interferem. A interferência causa interferência ao receber ondas. Para que os sinais transmitidos não afetem uns aos outros, ou seja, para que a informação transmitida não seja distorcida, as bandas ocupadas pelas estações de rádio não devem se sobrepor. Isso impõe um limite no número de transmissores de rádio operando em cada banda.

Com a ajuda de ondas de rádio, é possível transmitir várias informações (som, imagem, informações de computador), para as quais é necessário modular as ondas. A onda modulada ocupa uma certa banda de frequência. Para que as ondas de diferentes transmissores não interfiram, suas frequências devem diferir por um valor maior que a banda de frequência.

Princípios de radar.

Outra aplicação importante das ondas de rádio é o radar, baseado na capacidade das ondas de rádio de refletirem vários objetos. O radar permite determinar a localização de um objeto e sua velocidade. Para radar, ondas decímetros e centímetros são usadas. A razão para esta escolha é muito simples, ondas mais longas, devido ao fenômeno de difração, contornam objetos (aviões, navios, carros), praticamente sem serem refletidos por eles. Em princípio, as tarefas do radar também podem ser resolvidas com a ajuda de ondas eletromagnéticas na faixa visível do espectro, ou seja, pela observação visual de um objeto. No entanto, a radiação visível é retardada por componentes da atmosfera como nuvens, neblina, poeira, fumaça. Para ondas de rádio, esses objetos são completamente transparentes, o que permite o uso de radar em todas as condições climáticas.

Para determinar a localização, você deve determinar a direção do objeto e a distância até ele. O problema de determinar a distância é resolvido de forma simples. As ondas de rádio viajam à velocidade da luz, de modo que a onda atinge o objeto e retorna em um tempo igual ao dobro da distância ao objeto dividido pela velocidade da luz. O dispositivo transmissor envia um pulso de rádio em direção ao objeto e o dispositivo receptor usando a mesma antena recebe esse pulso. O tempo entre a transmissão e a recepção de um pulso de rádio é convertido automaticamente em distância.

Para determinar a direção do objeto, são usadas antenas estreitamente direcionadas. Tais antenas formam uma onda na forma de um feixe estreito, de modo que o objeto entra nesse feixe apenas em um determinado local da antena (a ação é semelhante ao feixe de uma lanterna). No processo de radar, a antena "gira" para que o feixe de ondas varre uma grande área do espaço. A palavra "vira" está entre aspas porque nas antenas modernas não ocorre rotação mecânica, a direção da antena é alterada eletronicamente. O princípio do radar é ilustrado na Fig. 3.

O radar permite definir a distância do objeto, a direção do objeto e a velocidade do objeto. Devido à capacidade das ondas de rádio passarem livremente pelas nuvens e neblina, as técnicas de radar podem ser usadas em todas as condições climáticas.

1. ○ Qual é o comprimento das ondas de rádio usadas para comunicação?

2. ○ Como “forçar” uma onda de rádio a transportar informações?

3. ○ Qual é o limite do número de estações de rádio no ar?

4. Supondo que a frequência de transmissão deva ser 10 vezes a largura de banda ocupada pelo sinal, calcule o comprimento de onda mínimo para transmitir um sinal de televisão.

5. * Como o radar pode determinar a velocidade de um objeto?

Seção 27.Princípios de funcionamento da telefonia móvel.

(Aula prática)

Se Edison tivesse essas conversas, o mundo não veria nem um gramofone nem um telefone.

I. Ilf, E. Petrov

Como funciona o celular? Que elementos integram a composição de um telemóvel e qual a sua finalidade funcional? Quais são as perspectivas para o desenvolvimento da telefonia móvel?

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Estilo de vida.

1. Ao usar um telefone celular, há uma emissão constante de ondas de rádio nas imediações do cérebro. Atualmente, os cientistas não chegaram a um consenso sobre o grau de influência dessa radiação no corpo. No entanto, você não deve conduzir conversas excessivamente longas em um telefone celular!

2. Os sinais de telefones celulares podem interferir em vários dispositivos eletrônicos, como dispositivos de navegação. Algumas companhias aéreas proíbem o uso de telefones celulares durante o voo ou em determinados momentos do voo (decolagem, pouso). Se tais proibições existem, observe-as, é do seu interesse!

3. Algumas partes do dispositivo móvel, como a tela LCD, podem ser danificadas quando expostas à luz solar forte ou altas temperaturas. Outros elementos, como circuitos eletrônicos que convertem sinais, podem se deteriorar quando expostos à umidade. Proteja o seu telemóvel de tais influências nocivas!

Resposta da tarefa 1.

Comparada com a telefonia convencional, a telefonia móvel não exige que o assinante se conecte a um fio esticado até a central telefônica (daí o nome - celular).

Comparado com a comunicação por rádio:

1. A telefonia móvel permite que você entre em contato com qualquer assinante que tenha um telefone celular ou esteja conectado a uma central telefônica com fio em praticamente qualquer área do globo.

2. O transmissor do aparelho móvel não precisa ser potente e, portanto, pode ser pequeno e leve.
Resposta da tarefa 2. Para comunicações móveis, ondas ultracurtas devem ser usadas.
Resposta da tarefa 3.

Resposta da tarefa 4. A central telefônica deve incluir dispositivos que recebam, amplifiquem e transmitam ondas eletromagnéticas. Como as ondas de rádio utilizadas estão espalhadas por uma distância de linha de visão, é necessário ter uma rede de estações de retransmissão. Para se comunicar com outras estações telefônicas localizadas em regiões distantes, é necessário ter acesso à rede intermunicipal e internacional.

Resposta da tarefa 5. O aparelho deve conter dispositivos de entrada e saída de informações, um dispositivo que converte um sinal de informação em uma onda de rádio e de volta uma onda de rádio em um sinal de informação.
Resposta da tarefa 6. Em primeiro lugar, através do telefone, transmitimos e percebemos a informação sonora. No entanto, o aparelho também pode nos fornecer informações visuais. Exemplos: o número de telefone para o qual somos chamados, o número de telefone do nosso amigo, que inserimos na memória do nosso telefone. Os dispositivos modernos são capazes de perceber informações de vídeo, para as quais uma câmera de vídeo é incorporada a eles. Finalmente, ao transmitir informações, também usamos um sentido como o tato. Para discar um número, pressionamos os botões nos quais os números e letras são indicados.
Resposta da tarefa 7. Inserindo informações de áudio - microfone, saída de informação sonora – Telefone, entrada de informações de vídeo câmera de vídeo, saída de informações de vídeo – mostrar, bem como botões para inserir informações na forma de letras e números.
Resposta da tarefa 8.

(A caixa pontilhada na ilustração significa que este dispositivo não faz necessariamente parte de um telefone celular).

§28. Óptica geométrica e dispositivos ópticos.

(Aula-palestra).

Então, sem poupar trabalho ou despesas, consegui fazer um instrumento tão perfeito que, quando olhado através dele, os objetos pareciam quase mil vezes maiores e mais de trinta vezes mais próximos do que os vistos naturalmente.

Galileu Galilei.

Como os fenômenos de luz são considerados do ponto de vista da óptica geométrica? O que são lentes? Em quais dispositivos eles são usados? Como a ampliação visual é alcançada? Quais dispositivos permitem que você obtenha um aumento visual? Óptica geométrica. Distância focal da lente. Lente. Matriz CCD. Projetor. Alojamento. Ocular.

Elementos de óptica geométrica. Lente. Distância focal da lente. O olho como sistema óptico. Dispositivos ópticos . (Física 7-9 células). Ciências Naturais 10, § 16.

Óptica geométrica e propriedades da lente.

A luz, como as ondas de rádio, é uma onda eletromagnética. No entanto, o comprimento de onda da radiação visível é de alguns décimos de micrômetro. Portanto, fenômenos ondulatórios como interferência e difração praticamente não se manifestam em condições normais. Isso, em particular, levou ao fato de que a natureza ondulatória da luz não era conhecida há muito tempo, e até mesmo Newton assumiu que a luz é um fluxo de partículas. Supunha-se que essas partículas se movem de um objeto para outro em linha reta, e os fluxos dessas partículas formam raios que podem ser observados passando a luz por um pequeno orifício. Essa consideração é chamada óptica geométrica, em contraste com a óptica ondulatória, onde a luz é tratada como uma onda.

A óptica geométrica tornou possível fundamentar as leis de reflexão e refração da luz na fronteira entre diferentes substâncias transparentes. Como resultado, foram explicadas as propriedades das lentes que você estudou no curso de física. Foi com a invenção das lentes que começou o uso prático das conquistas da ótica.

Vamos relembrar como uma imagem é construída em uma fina lente convergente (veja a Fig. 1).

O objeto é representado como um conjunto de pontos luminosos, e sua imagem é construída por pontos. Para desenhar uma imagem de ponto UMA você precisa usar dois feixes. Um feixe vai paralelo ao eixo óptico e, após a refração na lente, passa pelo foco F'. O outro feixe passa sem ser refratado pelo centro da lente. O ponto de intersecção desses dois raios UMA' e será a imagem do ponto UMA. Setas de pontos restantes terminando em um ponto UMA são construídos de maneira semelhante, resultando em uma seta terminando em um ponto UMA'. Observe que os raios têm a propriedade de reversibilidade, portanto, se a fonte for colocada em um ponto UMA’, então sua imagem estará no ponto UMA.

Distância da fonte à lente d relacionado com a distância da imagem à lente d¢ proporção: 1/ d + 1/d¢ = 1/f, Onde f – comprimento focal, ou seja, a distância do foco da lente à lente. A imagem de um objeto pode ser reduzida ou ampliada. O coeficiente de aumento (diminuição) é fácil de obter, com base na Fig. 1 e propriedades de semelhança de triângulos: G = d¢ /d. A seguinte propriedade pode ser deduzida das duas últimas fórmulas: a imagem é reduzida se d>2f(nesse caso f< d¢ < 2f). Segue-se da reversibilidade do caminho dos raios que a imagem será ampliada se f< d< 2f(nesse caso d¢ > 2f). Observe que às vezes é necessário ampliar significativamente a imagem, então o objeto deve ser colocado a uma distância da lente um pouco além do foco, a imagem ficará a uma grande distância da lente. Pelo contrário, se você precisar reduzir significativamente a imagem, o objeto será colocado a uma grande distância da lente e sua imagem ficará um pouco mais longe do que o foco da lente.

Lentes em vários dispositivos.

A propriedade descrita das lentes é usada em vários dispositivos onde as lentes convergentes são usadas como lentes. Estritamente falando, qualquer lente de qualidade consiste em um sistema de lentes, mas seu efeito é o mesmo de uma única lente convergente.

Dispositivos que ampliam a imagem são chamados projetores. Os projetores são usados, por exemplo, em salas de cinema, onde uma imagem de filme de alguns centímetros é ampliada para uma tela de vários metros. Outro tipo de projetor são os projetores multimídia. Neles, o sinal proveniente de um computador, gravador de vídeo, dispositivo de gravação de imagens em discos de vídeo forma uma pequena imagem, que é projetada através da lente em uma tela grande.

Com muito mais frequência, você precisa reduzir em vez de ampliar a imagem. É para isso que as lentes são usadas em câmeras e filmadoras. Uma imagem de vários metros, por exemplo, a imagem de uma pessoa, é reduzida a um tamanho de alguns centímetros ou alguns milímetros. O receptor onde a imagem é projetada é um filme fotográfico ou uma matriz especial de sensores semicondutores ( CCD) que converte a imagem de vídeo em um sinal elétrico.

A redução de imagem é utilizada na produção de microcircuitos utilizados em dispositivos eletrônicos, principalmente em computadores. Elementos de microcircuitos - dispositivos semicondutores, fios de conexão, etc. têm dimensões de vários micrômetros, e seu número em uma placa de silício com dimensões da ordem de um centímetro atinge vários milhões. Naturalmente, é impossível desenhar tantos elementos dessa escala sem aumentar o zoom com uma lente.

Lentes de zoom são usadas em telescópios. Objetos como galáxias, que têm milhões de anos-luz de tamanho, "encaixam" em um filme ou matriz CCD com dimensões de alguns centímetros.

Espelhos côncavos também são usados ​​como lentes em telescópios. As propriedades de um espelho côncavo são em muitos aspectos semelhantes às de uma lente convergente, apenas a imagem é criada não atrás do espelho, mas na frente do espelho (Fig. 2). É como um reflexo da imagem recebida pela lente.

Nosso olho também contém uma lente - uma lente que reduz os objetos que vemos ao tamanho da retina - alguns milímetros (Fig. 3).

Para tornar a imagem nítida, músculos especiais alteram a distância focal da lente, aumentando-a quando um objeto se aproxima e diminuindo-a quando se afasta. A capacidade de alterar a distância focal é chamada alojamento. O olho normal é capaz de focalizar a imagem para objetos a mais de 12 cm do olho. Se os músculos não são capazes de reduzir a distância focal da lente ao valor necessário, a pessoa não vê objetos próximos, ou seja, sofre de hipermetropia. A situação pode ser corrigida colocando uma lente convergente (óculos) na frente do olho, cuja ação equivale a uma diminuição da distância focal da lente. Correção do defeito oposto da visão - a miopia ocorre com a ajuda de uma lente divergente.

Dispositivos que dão ampliação visual.

Com a ajuda do olho, só podemos estimar as dimensões angulares de um objeto (ver § 16 História Natural 10). Por exemplo, podemos fechar a imagem da Lua com uma cabeça de alfinete, ou seja, as dimensões angulares da Lua e da cabeça de alfinete podem ser iguais. Você pode obter a ampliação visual aproximando o objeto do olho ou ampliando-o de alguma forma na mesma distância do olho (Fig. 4).

Tentando considerar algum objeto pequeno, nós o aproximamos do olho. No entanto, com uma aproximação muito forte, nossa lente não dá conta do trabalho, a distância focal não pode diminuir para que possamos ver o objeto, por exemplo, a uma distância de 5 cm. Você pode corrigir a situação da mesma forma que com hipermetropia, colocando uma lente convergente na frente do olho. Uma lente usada para este propósito é chamada de lupa. A distância a partir da qual um olho normal pode ver confortavelmente um pequeno objeto é chamada de distância da melhor visão. Normalmente, esta distância é tomada igual a 25 cm. Se uma lupa permite que você veja um objeto, por exemplo, a uma distância de 5 cm, então é alcançado um aumento visual de 25/5 = 5 vezes.

E como obter um aumento visual, por exemplo, da Lua? Com a ajuda de uma lente, você precisa criar uma imagem reduzida da Lua, mas próxima ao olho, e depois examinar essa imagem através de uma lupa, que neste caso é chamada ocular. É assim que funciona o tubo Kepler (ver § 16 História Natural 10).

A ampliação visual, por exemplo, de uma célula vegetal ou animal é obtida de maneira diferente. A lente cria uma imagem ampliada do objeto próximo ao olho, que é vista através da ocular. É assim que funciona um microscópio.

Lentes e sistemas de lentes são usados ​​em muitos dispositivos. As lentes do instrumento permitem obter imagens ampliadas e reduzidas do objeto. A ampliação visual é alcançada aumentando o tamanho angular do objeto. Para isso, é usada uma lupa ou uma ocular em um sistema com lente.

1. Em que propriedade dos raios se baseia a ação das lentes?

2. * Com base no método de construção de uma imagem em uma lente convergente, explique por que a distância focal da lente deve mudar quando a distância entre o objeto e o olho muda?

3. Em um microscópio e um tubo de Kepler, a imagem é invertida. Qual lente, lente ou ocular inverte a imagem?

§ 29. O princípio de funcionamento dos pontos.

(Aula-oficina).

O macaco tornou-se fraco com os olhos na velhice,

Mas ela ouviu das pessoas

Que este mal não é tão grande,

Você só precisa de óculos.

O que acontece durante a acomodação dos olhos? Qual é a diferença entre olhos normais, míopes e míopes? Como a ação da lente corrige a deficiência visual?

Lente. Distância focal da lente. O olho como sistema óptico. Dispositivos ópticos . (Física graus 7-9). Distúrbios visuais. (Biologia, ensino fundamental).

Objetivo: Usando um programa multimídia para estudar o trabalho da lente do olho na visão normal, miopia e hipermetropia. Explore como uma lente corrige a deficiência visual.

Equipamento: Computador pessoal, disco multimídia ("Open Physics").

Plano de trabalho: Realizando a tarefa em sequência, explore as possibilidades de acomodação de um olho normal, míope e hipermetrope. Investigue a acomodação dos olhos míopes e míopes na presença de uma lente na frente do olho. Escolha uma lente para o olho apropriado.

Você já sabe que defeitos visuais como miopia e hipermetropia estão associados à impossibilidade de dar à lente do olho uma curvatura ideal através do trabalho dos músculos do olho. Com a miopia, a lente permanece muito convexa, sua curvatura é excessiva e, consequentemente, a distância focal é muito curta. O inverso ocorre na hipermetropia.

Lembre-se de que, em vez da distância focal, outra grandeza física pode ser usada para caracterizar a lente - a potência óptica. A potência óptica é medida em dioptrias e é definida como o recíproco da distância focal: D = 1/f(1 dioptria = 1/1m). A potência óptica de uma lente divergente tem um valor negativo. A potência óptica da lente é sempre positiva. No entanto, para um olho míope, o poder óptico da lente é muito grande e, para um olho míope, é muito pequeno.

A ação dos óculos é baseada na propriedade das lentes, segundo a qual se somam os poderes ópticos de duas lentes próximas (levando em consideração o sinal).

Exercício 1. Examine o funcionamento de um olho normal sem lente. São oferecidas três opções de acomodação: normal - para a distância da melhor visão, longe - para uma distância infinita e automática, em que o olho ajusta a lente a uma determinada distância. Ao alterar a distância do objeto, observe os momentos em que o olho está focado. Onde neste caso a imagem está focada dentro do olho? Qual é a distância da melhor visão neste programa?

Tarefa 2. Explore o efeito de uma lupa. Defina o olho normal para acomodação normal. Coloque uma lente convergente na frente do olho com a maior potência óptica possível. Encontre a distância na qual o olho está focado. Usando o material do parágrafo anterior, determine quantas vezes essa lupa aumenta?

Tarefa 3. Repita a tarefa 1 para os olhos míopes e hipermetropes. Onde os raios estão focados quando o olho não está focado?

Tarefa 4. Escolha óculos para olhos míopes e hipermetropes. Para fazer isso, defina a acomodação automática do olho. Ajuste a lente para que o olho fique focado à medida que a distância muda da melhor distância de visão (25 cm) para a distância infinita. Quais são os limites dos poderes ópticos das lentes, nas quais os óculos para os "olhos" fornecidos no programa podem desempenhar com sucesso suas funções.

Tarefa 5. Tente obter os melhores resultados tanto para os olhos míopes quanto para os míopes, com a lente escolhida focalizando o olho do infinito até a menor distância possível.

Os raios de objetos distantes, depois de passarem pelo cristalino de um olho míope, são focados na frente da retina e a imagem fica borrada. Para corrigir, são necessários óculos com lentes divergentes. Os raios de objetos próximos, depois de passarem pela lente de um olho míope, são focados atrás da retina e a imagem fica borrada. Óculos corretivos com lentes convergentes são necessários.

§ 25. Eletricidade e ecologia.

(Aula-conferência).

Ocorreu-me mais de uma vez que o trabalho na construção de engenharia hidráulica é a mesma guerra. Na guerra, você não precisa bocejar, caso contrário será derrubado e aqui terá que trabalhar continuamente - a água cai em você.

Quais são os principais componentes e princípios de operação de uma moderna usina combinada de calor e energia (CHP)? Quais são os principais componentes e princípio de funcionamento de uma usina hidrelétrica (UHE)? Que impacto na situação ecológica pode ter a construção de usinas termelétricas e hidrelétricas?

O objetivo da conferência: Familiarize-se com a operação dos tipos mais comuns de usinas, como termelétricas e hidrelétricas. Entenda o impacto no meio ambiente que a construção desses tipos de usinas pode ter.

Plano de conferência:

1. Projeto e operação de uma usina termelétrica moderna.

2. Projeto e operação de uma usina hidrelétrica moderna.

3. Centrais elétricas e ecologia.

Avaliando o passado histórico de nosso país, deve-se reconhecer que foi um rápido avanço no campo da indústria de energia elétrica que possibilitou transformar uma potência agrária em um país industrializado no menor tempo possível. Muitos rios foram "conquistados" e obrigados a fornecer eletricidade. Somente no final do século 20 nossa sociedade começou a analisar a que custo veio esse avanço, a que custou recursos humanos, a que custou o que muda na natureza. Qualquer medalha sempre tem dois lados, e uma pessoa educada deve ver e comparar os dois lados.

Mensagem 1. Fábrica de eletricidade e calor.

A usina combinada de calor e energia é um dos produtores de eletricidade mais comuns. O principal mecanismo de CHP é uma turbina a vapor que aciona um gerador de eletricidade. O mais conveniente é a construção de usinas termelétricas nas grandes cidades, pois o vapor expelido na turbina entra no sistema de aquecimento da cidade e fornece calor às nossas casas. O mesmo vapor aquece a água quente que entra em nossas casas.

Mensagem 2. Como funciona uma usina hidrelétrica.

As usinas hidrelétricas são as mais poderosas produtoras de eletricidade. Ao contrário das usinas termelétricas, as usinas hidrelétricas operam com recursos de energia renovável. Pode parecer que a energia hidrelétrica é “dada para nada”. No entanto, as usinas hidrelétricas são estruturas hidráulicas muito caras. O custo de construção de uma usina hidrelétrica é diferente. As mais rapidamente pagas são as usinas elétricas construídas em rios de montanha. A construção de UHEs em rios de várzea exige, entre outras coisas, levar em conta as mudanças na paisagem e a retirada de territórios bastante extensos do uso industrial e agrícola.

Mensagem 3. Usinas de energia e ecologia.

A sociedade moderna requer uma grande quantidade de eletricidade. A produção de tal volume de eletricidade está inevitavelmente associada à transformação da natureza ao nosso redor. Minimizar as consequências negativas é uma das tarefas que surgem no projeto de usinas de energia. Mas, antes de tudo, é necessário estar ciente do impacto negativo na natureza das instalações potentes para a produção de eletricidade.

A queima de uma grande quantidade de combustível pode, em particular, causar fenômenos como chuva ácida, além de poluição química. Parece que as usinas hidrelétricas, nas quais nada queima, não deveriam ter um impacto negativo na natureza. No entanto, a construção de UHEs de várzea está sempre associada à inundação de vastos territórios. Muitas das consequências ambientais de tais inundações, produzidas em meados do século 20, só agora começam a aparecer. Bloqueando os rios com barragens, inevitavelmente invadimos a vida dos habitantes dos reservatórios, o que também traz consequências negativas. Há, por exemplo, a opinião de que toda a eletricidade gerada pelas UHEs do Volga não compensa as perdas associadas à diminuição da captura de esturjão.

Fontes de informação.

1. Enciclopédia infantil.

2. Kirillin da história da ciência e tecnologia. - M.: Ciência. 1994.

3. Consequências Vodopyanov do NPT. Minsk: Ciência e tecnologia, 1980.

5. Fontes não tradicionais de energia. - M: Knowledge, 1982.

6., Aspectos Skalkin da proteção ambiental .- L .: Gidrometeoizdat, 1982.

7. Nikitin - progresso técnico, natureza e homem.-M: Science 1977.

8., Spielrain. Problemas e perspectivas. - M: Energia, 1981.

9. Física e progresso científico e tecnológico / Ed. , .- M: Iluminismo, 19888

10. Energia e proteção ambiental / Ed. etc.-M.: Energia, 1979.

As usinas de energia modernas são estruturas de engenharia complexas. Eles são necessários para a existência da sociedade moderna. No entanto, sua construção deve ser realizada de forma a minimizar os danos à natureza.