VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Как увидеть радиоволны?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
На данный момент в нашем мире стало очень много электронных устройств. Почти все из них в той или иной степени излучают невидимые для нас радиоволны. В настоящее время отсутствуют средства визуализации электромагнитных волн радиодиапазона.
Возможность увидеть радиоволны - открытие нового измерения.
В связи с вышесказанным были поставлены цели работы:
Изготовление датчика радиоволн, не требующего схем питания.
Разработка демонстрационной панели для визуализации распределения электромагнитных волн в пространстве.
Наблюдение радиоволн.
Исследования затухания радиоволны при увеличении расстояния до источника.
Исследование влияния препятствий на распространение радиоволн.
Радиоволны -это электромагнитные волны служащие для передачи сигналов (информации) без проводов.
Электромагнитные волны - это колебания электрических и магнитных полей. Они имеют три параметра: скорость, частота и длина волны.
Скорость в вакууме и в воздухе у всех одинаковая - примерно равна скорости света (около 300000 км/с)
Частота - это то, насколько быстро колеблются поля. Для радиоволн от 3 Гц до 3000 ГГц.
Длина волны- расстояние между повторяющимися областями волны (от 100000 км до 0,1 мм)
Чем больше частота, тем меньше длина волны и наоборот.
Например, в компании “Яндекс” длину волны их излучения подобрали так, что оно отражается от дождевых капель и можно строить карту осадков в режиме онлайн в радиусе 250 км.
Один из распространённых источников радиоволн - полуволновой диполь. Это два излучателя, между которыми располагается передатчик, запускающий в них переменный ток. Ток порождает вокруг себя переменное электрическое поле, которое порождает переменное магнитное поле. Оно в свою очередь генерирует переменное электрическое поле. Электромагнитная волна распространяется от излучателя, ослабевая. Что - то подобное мы и должны увидеть.
Как же собрать устройство для просмотра?
Мы использовали антенну протяженностью равной половине длины волны радиосигнала. В разрыв антенны включили высокочастотный диод и параллельно ему включили светодиод с противоположной полярностью.
Рис 1. Электрическая схема датчика радиоволн.
Длину волны определяли по формуле:
Где
-длина волны.
c- скорость света в м/с.
- частота радиосигнала.
Для удобства проведения расчётов было разработано приложение под андроид и определены длины волн для разных частот.
В качестве источника радиосигнала использовалась рация BaofengUV-5Rмощностью 5 Вт.
В результате: = 0,638 м
Рис 2. Индикация радиоволны с помощью радиодатчика.
На основе радиодатчиков изготовлена демонстрационная панель, позволяющая наблюдать распределение электромагнитного поля в пространстве.
Рис 3. Распределение электромагнитного пола штыревого излучателя.
Для исследования зависимости затухания радиоволны от расстояния производились измерения напряжения на полуволновом диполе, для чего вместо светодиода подключали вольтметр. Результаты приведены ниже.
Рис 4. Зависимость напряжения на датчике от расстояния до источника.
Также исследовалось влияние препятствий на распространение радиоволн. Оказалось, что сильнее всего ослабляют радиовлны препятствия из проводящих материалов.
Полученные результаты:
Изготовлен эффективный энергонезависимый датчик радиоволн.
Разработана демонстрационная панель для наблюдения за радиоволнами.
Проведены наблюдения распределения радиоволн в пространстве.
Исследовано затухание электромагнитной волны при увеличении расстояния до источника.
На основании полученных результатов можно заключить, что с помощью датчиков радиоволн можно наблюдать распределение электромагнитного поля в пространстве. При увеличении расстояния до источника радиоволна затухает. Наибольшее влияние на распространение радиоволн оказывают препятствия из проводящих материалов.