16_10.pdf

Skrzynka porad

SKRZYNKA PORAD

W tej rubryce przedstawiane są krótkie odpowiedzi na pytania

nadsyłane do redakcji. Są to sprawy, które naszym zdaniem zainte−

resują szersze grono Czytelników. Jednocześnie informujemy, że

redakcja nie jest w stanie odpowiedzieć na wszystkie nadsyłane

pytania, dotyczące różnych drobnych szczegółów.

Co to są mikrofale? Są to fale elektromag−

netyczne o częstotliwościach rzędu

1GHz...3000GHz.

Najpierw należałoby zacząć od pytania:

co to są fale? Najogólniej fale można wy−

obrazić sobie, jako rozprzestrzeniające się

drgania. Przykładem są fale dźwiękowe −

są to drgania ośrodka (czyli najczęściej

powietrza), rozchodzące się w przestrzeni.

Do wytworzenia fal dźwiękowych potrzeb−

ne jest jakieś źródło dźwięku, czyli urządze−

nie zamieniające energię na energię pola

dźwiękowego.

Fale elektromagnetyczne są również drga−

niami (charakteryzują się zmianami pola

magnetycznego i nierozerwalnie z nimi

związanego pola elektrycznego). Jednym

z najważniejszych parametrów fali elektro−

magnetycznej jest częstotliwość drgań.

Fale elektromagnetyczne niezależnie od

częstotliwości drgań, rozchodzą się

w próżni z największą możliwą prędkością −

prędkością światła. Można to z grubsza zi−

lustrować falami powstającymi na po−

wierzchni stawu, po wrzuceniu kamienia.

Pokazano to w wielkim uproszczeniu na ry−

sunku. Mamy tu dwa niezależne paramet−

ry: częstotliwość drgań i prędkość rozcho−

dzenia się zmian. Koniecznie trzeba mieć

świadomość, że poszczególne cząsteczki

wody drgają tylko w górę i w dół (z okreś−

loną częstotliwością), a zupełnie nie poru−

szają się w kierunku poziomym. W kierunku

poziomym porusza się coś tak niekonkret−

nego, jak zaburzenie. Po wrzuceniu kamie−

nia do wody możemy zaobserwować roz−

przestrzeniające się po powierzchni (z

określoną prędkością) czoło fali. Na po−

wierzchni stawu wytworzy się “zestaw

współśrodkowych zmarszczek”.

Przy danej częstotliwości drgań i określonej

szybkości rozchodzenia się czoła fali, od−

ległość między kolejnymi grzbietami (lub

dolinami) fal, jest stała. Odległość tę nazy−

wamy długością fali. Łatwo wyczuć intui−

cyjnie, że długość fali zależy od częstotli−

wości drgań i prędkości rozchodzenia. Za−

leżność tę wyraża prosty wzór:

l = c / f

gdzie l to długość fali, c − prędkość roz−

chodzenia się (dla fali elektromagnetycz−

nej w próżni − prędkość światła), f − częstotli−

wość.

Z tego wynika, że fala dźwiekowa o częstotli−

wości np. 20000Hz (drgań na sekundę), roz−

chodząca się w powietrzu z predkością blis−

ką 300m/s, ma długość około 1,5cm, a fala

elektromagnetyczna o tej samej częstotli−

wości ma długość aż 15km.

Nie ulega wątpliwości, że fale niosą pewną

energię. Również fale elektromagnetyczne

niosą energię. Czym większa częstotliwość,

tym większa przenoszona energia.

Nie potrafimy sobie wyobrazić, co jest zabu−

rzanym ośrodkiem, w którym rozchodzi się

fala elektromagnetyczna. A fala elektro−

magnetyczna rozchodzi się także w próżni.

Kiedyś istniała teoria eteru, czyli tajemniczej

nieznanej substancji, wypełniającej cały

wszechświat, w której rzekomo rozchodziłyby

się fale elektromagnetyczne. Choć teorię tę

odrzucono, do dziś używa się określenia “fa−

le eteru”, jako synonimu fal elektromagne−

tycznych (radiowych). Współczesna fizyka

szuka dopiero odpowiedzi na pytanie

o ośrodek, w którym rozchodzą się fale elek−

tromagnetyczne. A problem jest niesamowi−

cie trudny, bo przy bliższym zbadaniu,

okazuje się, iż fala elektromagnetyczna

nie tylko niesie energię, ale w zasadzie

jest energią, nawet więcej − patrząc z pew−

nego punktu widzenia, fala jest material−

ną cząstką. Na pewno pamiętasz, że

w szkole uczyli cię o dualizmie korpusku−

larno−falowym.

I tu w zasadzie zaczyna się arcyciekawy

i rzeczywiście trudny, niepoznany do końca

temat − sprawa natury fal elektromagne−

tycznych. Ze wzrostem częstotliwości fala

coraz słabiej wykazuje typowe właściwości

falowe (dyfrakcja, interferencja, odbicie, za−

łamanie), a coraz silniej właściwości korpus−

kularne, kwantowe, czyli zachowuje się jak

cząstka.

Fale o różnej częstotliwości wytwarzane są

w odmienny sposób, mają też odmienne

właściwości i zakres zastosowań.

W większości podęczników temat jest po−

traktowany w ogromnym uproszczeniu. Fa−

le elektromagnetyczne, w zależności od

częstotliwości, a tym samym od długości

fali, dzieli się na fale:

− małej częstotliwości (f<20kHz; >15km)

− radiowe (f−20kHz...30000GHz;

−15km...0,1mm)

− podczerwone (f−3000GHz...395000GHz;

−1mm...0,76µm)

− świetlne, widzialne (f−395THz...770THz;

−0,76...0,39µm)

− nadfioletowe czyli ultrafioletowe (f−

770THz...30000THz; −390nm...10nm)

− rentgenowskie (f−30000...30000000THz;

−10nm...0,01nm)

− gamma (f>30000000THz; <0,01nm).

Nie jest to ścisły i pełny podział. Przykłado−

wo fale radiowe dzieli się na fale długie,

średnie, krótkie, ultrakrótkie i mikrofale. Mik−

rofale wykorzystywane są m. in. w rada−

rach, w nadajnikach telewizji satelitarnej,

radioliniach itp. Ponieważ mikrofale mogą

nieść znaczną energię, wykorzystuje się je

do podgrzewania produktów w kuchen−

kach mikrofalowych.

Do wytwarzania i wzmacniania mikrofal

wykorzystuje się zazwyczaj nie półprzewod−

niki, ale specjalnej konstrukcji lampy elek−

tronowe (magnetrony, klistrony). Przy tak

dużych częstotliwościach, do przesyłania

sygnałów nie stosuje się przewodów (!), tyl−

ko tak zwane falowody, czyli rury o prze−

kroju kołowym lub prostokątnym, o wymia−

rach proporcjonalnych do długości przesy−

łanych fal.

W poprzednim miesiącu opisane były mik−

rofony elektretowe. Zabrakło tam istotnej

informacji. Bardzo niska cena cena takich

mikrofonów (poniżej 1zł), często wiąże się

z równie niską jakością. W przypadku kło−

potów z uzyskaniem odpowiedniej czułoś−

ci urządzenia z takim mikrofonem, koniecz−

nie należy sprawdzić działanie z innymi eg−

zemplarzami mikrofonów.

Czytelnicy pytają, jak zwiększyć wydaj−

ność prądową popularnych stabilizatorów

scalonych 78XX, LM317 czy L200 z pomocą

zewnętrznych tranzystorów. Można to zrobić

stosunkowo prosto, ale niestety, traci się przy

tym wiele cennych cech stabilizatorów. Wy−

mienione kostki wyposażone są w liczne za−

bezpieczenia. Dodanie zewnętrznych tran−

zystorów mocy uniemożliwia wykorzystanie

tych zabezpieczeń. Większość młodych i nie−

doświadczonych elektroników chciałoby

wykonać zasilacz o zakresach napięcia

i prądu 0...30V 0...10A. Bardzo, ale to bardzo

rzadko, taki zasilacz jest naprawdę po−

trzebny. Przy dużych prądach zwykle wy−

starcza zasilacz niestabilizowany. Praktyka

pokazuje, że wykonanie dobrego stabiliza−

tora na prądy do 10A wcale nie jest łat−

wym zadaniem. Trzeba stosować potężny

transformator, ogromny radiator, duże

kondensatory, itp.

Zamiast eksperymentować z dodatkowymi

tranzystorami, lepiej zdobyć kostkę o od−

powiednim prądzie pracy.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97

a ad

Skrzynka por

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: