Лекция 2. Классификация радиоволн название диапазона волн длина волны частота сверхдлинные (СДВ) Длинные (ДВ) Средние (СВ) Короткие (КВ)

Классификация радиоволн

Название диапазона волн	Длина волны	Частота
Сверхдлинные (СДВ) Длинные (ДВ) Средние (СВ) Короткие (КВ) Ультракороткие (УКВ): – метровые (МВ) – дециметровые (ДМВ) – сантиметровые – миллиметровые – субмиллиметровые – инфракрасные – световые – ультрафиолетовые и др.	>10000 м 10000 – 1000 м 1000 – 100 м 100 – 10 м 10 – 1 м 10 – 1 дм 10 – 1 см 10 – 1 мм 10 – 0, 4 мм 0,4 мм – 0,76 мкм 0,76 – 0,4 мкм <0,4 мкм	<30 кГц 30 – 300 кГц 300 кГц – 3 МГц 3 – 30 МГц 30 – 300 МГц 300 МГц – 3 ГГц 3 – 30 ГГц 30 – 300 ГГц 300 – 750 ГГц 0,75 – 395 ТГц 395 – 750 ТГц >750 ТГц

Успехи в развитии радиотехники за последние годы позволяют считать, что появилась тенденция к уменьшению различий между ней и электротехникой. С одной стороны, проводятся опыты по развитию подземной и подводной радиосвязи на сверхнизких частотах, которые уже мало отличаются от используемых в электротехнике. С другой стороны, создание лазеров позволяет строить системы передачи энергии на сверхвысоких частотах.

Успехи радиотехники привели к возникновению таких наук как радиоэлектроника, радиоастрономия, радиооптика, радиоспектроскопия и др.

Радиоэлектроника развивает методы радиотехники и электроники (науки об электронных приборах и их применениях) для решения самых разнообразных задач. Радиоастрономия позволяет изучать звёзды и Вселенную методами радиотехники. Радиооптика развивает методы радиотехники и оптики. Радиоспектроскопию применяют в современной физике для изучения строения атома.

Электрической цепью называют совокупность устройств, предназначенных для передачи, распределения и взаимного преобразования электрической, электромагнитной и других видов энергии и информации, если процессы, протекающие в устройствах, могут быть описаны при помощи понятий об электродвижущей силе (эдс), токе и напряжении.

Основными элементами электрической цепи являются источники и приёмники электрической энергии и информации, соединённые между собой проводами.

Источниками электрической энергии называют устройства, которые осуществляют извлечение и преобразование в электрическую различных видов энергии, находящихся в свободном пространстве или в том же устройстве. Примерами источников электрической энергии являются гальванические элементы и аккумуляторы (химическая энергия), термоэлементы (молекулярно-кинетическая энергия), электромашинные генераторы (механическая энергия), фотоэлементы (световая энергия), антенны (энергия электромагнитного поля в окружающем пространстве) и др.

Приёмниками электрической энергии или нагрузкой называют устройства, в которых осуществляется преобразование электрической энергии в любые другие виды энергии или излучение её в окружающее пространство. Приёмниками являются резисторы и электротермические устройства (преобразуют электрическую энергию в тепловую), электролампы и светодиоды (в световую), электродвигатели (в механическую), конденсаторы (в энергию электрического поля), индуктивности (в энергию магнитного поля) и др.

К активным элементам электрической цепи относят источники (генераторы) напряжения или электродвижущей силы (эдс) и генераторы (источники) тока.

К пассивным элементам электрической цепи относят приёмники электрической энергии, среди которых в радиотехнике наиболее часто встречаются резисторы, конденсаторы и индуктивности.

Соответственно различают активные электрические цепи, содержащие в своём составе как активные, так и пассивные элементы, и пассивные электрические цепи, состоящие только из пассивных элементов.

Расчёты электрических цепей и исследования процессов, происходящих в них, основываются на различных допущениях и некоторой идеализации реальных элементов цепей. Поэтому под элементами в теории электрических цепей понимают обычно не физически существующие устройства, а их идеализированные модели, которым теоретически приписывают определённые электрические и магнитные свойства, в совокупности с достаточной точностью отображающие явления, происходящие в этих устройствах.

Электрический ток и напряжение являются основными величинами, характеризующими состояние электрических цепей.

Электрический ток в проводнике представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов. Под словом "ток" обычно понимают интенсивность или силу тока, то есть величину, измеряемую количеством электрического заряда , проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени:

Следовательно, ток представляет собой скорость изменения заряда во времени. В системе СИ заряд измеряют в кулонах (Кл), время – в секундах (с), а ток – в амперах (А). Электрический ток может быть постоянным: и переменным: .

Как отношение двух скалярных величин ток является скалярной алгебраической величиной, знак которой зависит от направления движения одноимённых зарядов. Электрическому току приписывают направление, которое на схемах обозначают стрелкой (рис. 1.2). В качестве положительного принимают направление движения положительных зарядов. Если же имеет место движение отрицательных зарядов, то положительному току соответствует их движение навстречу стрелке.

Рис. 1.2. Графическое обозначение положительного направления электрического тока

Прохождение электрического тока (перенос зарядов) в цепи связано с преобразованием или потреблением энергии. Для определения энергии, затрачиваемой на перемещение заряда между двумя рассматриваемыми точками проводника, вводят новую физическую величину – напряжение.

Электрическим напряжением (чаще просто напряжением) или разностью потенциалов называют количество энергии, затрачиваемой на перемещение единицы заряда из одной точки в другую

где – энергия.

В системе СИ энергию измеряют в джоулях (Дж), напряжение – в вольтах (В). Следовательно [В] = [Дж] / [Кл].

Напряжение, как отношение двух скалярных величин, также является скалярной величиной. Однако электрическому напряжению приписывают знак, который отмечают либо стрелкой, либо символами "+" и "–" (рис. 1.3 – двухполюсником называют электрическую цепь, рассматриваемую относительно двух её выводов). Знак "+" подразумевает, что электрический потенциал данной точки проводника считают бóльшим, чем у точки, обозначенной символом "–".

Напряжение может быть как постоянным , так и переменным . В случае переменных напряжений и токов их графические обозначения соответствуют мгновенным значениям и в какой-то произвольный момент времени.

Рис. 1.3. Графическое изображение положительного направления напряжения: а) стрелкой, б) символами, в) стрелкой и символами

В графических обозначениях направления напряжения и тока удобно выбирать согласованными, то есть ток в цепи должен протекать от точки с более высоким потенциалом (+) к точке с меньшим потенциалом (–) или иначе: от конца стрелки напряжения к её началу.

Перед началом расчёта электрической цепи положительные направления напряжений и токов выбирают произвольно. Положительные величины напряжений и токов, полученные в результате расчёта, свидетельствуют о том, что принятые направления соответствуют истинным, а отрицательные – что истинные направления напряжений и токов противоположны выбранным.

Из определения напряжения (1.5) следует, что

Отсюда получаем выражение для энергии, затрачиваемой на перемещение заряда на участке цепи с напряжением к моменту времени

Здесь суммируются все энергетические процессы при действии напряжения, начиная с , при котором энергию считают равной нулю, до рассматриваемого момента времени .

Дифференцирование уравнения (1.7) по времени даёт выражение скорости изменения энергии во времени, то есть мощность

где – мощность, измеряемая в ваттах: [Вт] = [В]^.[А].

Мощность является алгебраической величиной. Если мощность положительная, то это соответствует потреблению или накоплению энергии в данном элементе электрической цепи, если отрицательная, то – отдаче энергии элементом или участком цепи (такой элемент или участок цепи является источником энергии).