Майкл фарадей и джеймс максвелл открытия

Читайте также:

  1. Cm власова Н. Стратегическое планирование городского развития: теория и практика // Управленческое консультирование. 1999. № 3.
  2. II. ТЕОРИЯ И МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ГЕОГРАФИИ
  3. II. ТЕОРИЯ И МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ГЕОГРАФИИ
  4. III. Роль уравнений Максвелла и границы их применимости.
  5. L3: теория модернизации
  6. А. Теория библейского перевода в древней Церкви.
  7. АЛГОРИТМДЕР ТЕОРИЯСЫ
  8. Альберт Бандура: социально-когнитивная теория личности
  9. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЮНГА
  10. Беррес Фредерик Скиннер: теория оперантного научения
  11. Божественная (религиозная, теологическая) теория происхождения человека
  12. Борисов Е.Ф. Экономическая теория. Учебник.М: Юрист,1997. 1 страница

Фарадей и Максвелл являются одними из наиболее крупных ученых XIX в. Оба они имели очень широкий круг научных интересов, были людьми разносторонними. Но, по всей вероятности, наиболее крупным их достижением, которое правильно было бы рассматривать как общее, обоим им принадлежащее, является введение понятия электромагнитного ноля и разработка его теории (хотя Фарадей родился на 40 лет раньше Максвелла и вместе в буквальном смысле этого слова они никогда не работали).

Несколько слов о Фарадее. Английский физик и химик, член Лондонского королевского общества, иностранный почетный член Петербургской Академии наук Майкл Фарадей (1791 — 1867) родился в Лондоне, в семье кузнеца. Он учился в начальной школе, но уже в возрасте 14 лет его официальное образование закончилось — Фарадей поступил учеником в переплетную мастерскую. Интерес к науке Фарадей проявлял с раннего возраста: много читал, посещал различные публичные лекции, в частности лекции известного английского физика и химика Дэви, о котором выше уже говорилось. Лекции Дэви произвели на Фарадея большое впечатление и усилили стремление посвятить свою жизнь науке. Первый период научной деятельности Фарадея был посвящен химии. Ему удалось получить бензол, который в дальнейшем стал широко применяться при получении многих химических веществ. Широкую известность приобрели его работы по сжижению газов.

Начиная с 1821 г. научные интересы Фарадея сосредоточились на электричестве. Он показал, что все виды электричества («электричество трения», «животное электричество», «гальваническое», «термоэлектричество», «магнитное») представляют собой проявление одной и той же сущности, качественно тождественны и отличаются только количеством и интенсивностью.

Зная об открытом в . 1820 г. Эрстедом магнитном действии тока, Фарадей поставил себе целью решить обратную задачу превратить магнетизм в электричество. Большим его успехом было открытие электромагнитной индукции. Это явление заключается в следующем

Таким образом, Фарадей опытным путем показал, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая (а не статическая) связь. Это открытие имело огромное научное и практическое значение.

Любопытное соображение высказал по этому поводу Дж. Бернал: «Открытие Фарадея имело также значительно большее практическое значение по сравнению с открытием Эрстеда потому, что оно означало возможность получения электрического тока механическим путем, а также обратную возможность приведения в действие машин с помощью электрического тока. По сути дела, в этом открытии Фарадея заключалась судьба всей тяжелой электропромышленности, однако потребовалось чуть ли не 50 лет для того, чтобы оказалось возможным извлечь все вытекающие из него выгоды.

Фарадей явился основоположником учения об электрическом и магнитном полях. Согласно концепции, составляющей основу теории электромагнитного поля в настоящее время, наэлектризованное тело создает особое состояние окружающей среды, вследствие чего действие этого наэлектризованного тела передается па другие тела. Фарадей так же, как и Максвелл, признавал существование эфира. Поэтому он представлял себе электрическое и магнитное ноля как особое состояние эфира, пронизанного силовыми линиями (силовыми трубками), как это показано на рис. 38 — 40.

Представления Фарадея об электрическом и магнитном полях отвергали принцип дальнодействия Ньютона, согласно которому действие тел друг на друга передается мгновенно через пустоту на сколь угодно большие расстояния.

Создание теории электромагнитного поля принадлежит Максвеллу — также крупнейшему, общепризнанному и разностороннему ученому. Прежде чем говорить о научных исследованиях и успехах Максвелла, кратко остановимся на его биографии. Английский физик, член Лондонского королевского общества, организатор и первый директор Кавендишской лаборатории Джеймс Клерк Максвелл (1831 — 1879) родился в г. Эдинбурге, в семье шотландского дворянина. Но все же главным из того многого, что было сделано Максвеллом в науке, является создание электродинамики, теории электромагнитного поля. Максвелл проявил большой интерес к еще недостаточно ясным для него силовым линиям Фарадея. Не получивший систематического образования и слабо владевший математическими методами, Фарадей настойчиво утверждал, что принцип дальнодействия противоречит реальным физическим представлениям, одно тело не может воздействовать па другое через ничто. Как действуют друг на друга два магнита, находящиеся на некотором расстояния? — спрашивал Фарадей. Если через ничто, то почему железные опилки, если ими покрыть слой бумаги и поднести эту бумагу к магниту, образуют особые правильные линии? Не свидетельствует ли это о том, что в пространстве (даже если это вакуум) есть нечто? Максвелл все в большей мере принимал концепцию силовых линий Фарадея, но для общего признания этой концепции нужна была теория. В 1855 г. была опубликована в «Трудах Кембриджского философского общества» первая статья Максвелла по электричеству под названием «О фарадеевских линиях силы».

157. «Нурлы жол – путь в будущее». Послание главы государства народу Казахстана. Астана,11 ноября 2014 года

Сегодня весь мир сталкивается с новыми вызовами и угрозами. Мировая экономика так и не оправилась от последствий глобального финансово-экономического кризиса. Восстановление идёт очень медленными и неуверенными темпами, а где-то ещё продолжается спад. Геополитический кризис и санкционная политика ведущих держав создает дополнительное препятствие для восстановления мировой экономики.

Как известно, прогнозы развития мировой экономики на 2014 и следующие два года пересмотрены Международным валютным фондом и Всемирным банком в сторону понижения. Поэтому нам необходимо оперативно пересмотреть некоторые позиции, а также внести корректировки в планы на предстоящий период. У нас нет времени на раскачку. Те меры, о которых сегодня пойдёт речь, следует реализовать уже с 1 января 2015 года. Мы должны оперативно принять все возможные меры для предотвращения негативных тенденций.

По моему поручению Правительство завершило разработку новой масштабной программы развития. Сегодня, отвечая на вызовы, которые стоят перед нами, я объявляю о Новой Экономической Политике Казахстана «Нұрлы Жол». Этому я посвящаю новое Послание народу на 2015 год. Она будет иметь контрцикпичный характер и будет направлена на продолжение структурных реформ в нашей экономике. Что это означает?

Все эти годы доходы от добычи сырья и его продажи мы откладывали в этот Фонд. 10 миллиардов долларов мы направили на борьбу с кризисом 2007-2009-х годов. Остальные деньги мы не проели и не потратили, а сохранили и преумножили. Сейчас наступает тот самый период, когда мы должны использовать эти резервы. Они помогут преодолеть непростые времена и стимулировать рост нашей экономики. Эти ресурсы предназначены не для краткосрочных мер. Они будут направлены на дальнейшее преобразование экономики. А именно — на развитие транспортной, энергетической, индустриальной и социальной инфраструктуры, малого и среднего бизнеса.

В феврале было принято решение о выделении одного триллиона тенге из Нацфонда для поддержки экономического роста и занятости в 2014-2015 годы, двумя траншами по 500 миллиардов тенге. Для завершения начатых проектов и решения наиболее острых вопросов поручаю Правительству направить второй транш средств из Нацфонда в размере 500 миллиардов тенге на следующие цели.

Читать также:  Инструмент для замера толщины

Первое. Необходимо дополнительно выделить 100 миллиардов тенге на льготное кредитование малого и среднего бизнеса, а также крупного предпринимательства. Это обеспечит реализацию проектов в пищевой и химической промышленности, машиностроении, а также в сфере услуг.

Второе. Для оздоровления банковского сектора и выкупа «плохих» кредитов поручаю обеспечить в 2015 году дополнительную капитализацию Фонда проблемных кредитов в размере 250 миллиардов тенге.

Третье. Для привлечения новых инвестиций необходимо улучшить соответствующие условия. С этой целью поручаю направить 81 миллиард тенге в 2015 году на завершение строительства первого комплекса «сухого порта», инфраструктуры специальных экономических зон «Хоргос — Восточные ворота» и «Национальный индустриальный нефтехимический технопарк» в Атырау и Таразе.

Четвёртое. На продолжение строительства комплекса ЭКСПО-2017 поручаю выделить для кредитования 40 миллиардов тенге в 2015 году, дополнительно к уже направленным 25 миллиардам.

Пятое. В преддверии ЭКСПО-2017 нам нужно позаботиться о развитии транспортной инфраструктуры Астаны. Столичный аэропорт уже в этом году достигнет своей максимальной пропускной способности — 3,5 миллиона человек. Поэтому для увеличения его потенциала поручаю выделить в 2015 году 29 миллиардов тенге на строительство нового терминала и реконструкцию взлетно-посадочной полосы. Это позволит увеличить пропускную способность к 2017 году до 7,1 миллиона пассажиров в год.

С учётом новых внешних рисков для развития экономики нам нужны новые инициативы для стимулирования деловой активности и занятости. Стержнем Новой Экономической Политики станет План инфраструктурного развития, который я сегодня хочу обнародовать. Он рассчитан на 5 лет и совпадает со Второй пятилеткой реализации ПФИИР, где намерены участвовать более 100 зарубежных компаний. Общий инвестиционный портфель составляет 6 триллионов тенге, доля государства — 15 процентов.

158.Н.Г. Чернышевский. «Антропологический принцип в философии». «Характер человеческого знания».

Как бы там ни было, а Н. Г. Чернышевский понимал Фейербаха в материалистическом смысле. На этот счет не допускает никаких сомнений его знаменитая философская статья, появившаяся в NoNo 4—5 "Современника" за 1860 год. Вот как поясняет он здесь смысл заглавия своей статьи: "Антропологический принцип в философии". Принцип этот состоит в том, что на человека надобно смотреть, как на одно существо, имеющее только одну натуру, чтобы не разрезывать человеческую жизнь на разные половины, принадлежащие разным натурам, чтобы рассматривать каждую сторону деятельности человека, как деятельность или всего его организма, от головы до ног включительно, или, если она оказывается специальным отправлением какого-нибудь особенного органа в человеческом организме, то рассматривать этот орган в его натуральной связи со всем организмом.

Поясняя антропологический принцип, можно сказать, словами самого Фейербаха, Чернышевский замечает, что до сих пор большинство мыслителей, занимающихся нравственными науками, продолжают работать "по прежнему фантастическому способу ненатурального дробления человека на разные половины, происходящие из разных натур". Но именно потому, что ученые в своем большинстве еще не сознали важного значения антропологического принципа, их труды лишаются всякого серьезного значения. "Пренебрежение к антропологическому принципу отнимает у них всякое достоинство, — говорит он, — исключением служат творения очень немногих прежних мыслителей, следовавших антропологическому принципу, хотя еще и не употреблявших этого термина для характеристики своих воззрений на человека: таковы, например, Аристотель и Спиноза".

Итак, в основе философии Чернышевского лежит идея единства человеческого организма. Чернышевский — решительный противник всякого дуализма. По его словам, философия, — т. е. излагаемая и защищаемая им философия Фейербаха, — видит в человеческом организме то, что видят в нем естественные науки. "Эти науки доказывают, — говорит он, — что никакого дуализма в человеке не видно, а философия прибавляет, что если бы человек имел, кроме реальной своей натуры, другую натуру, то эта другая натура непременно обнаруживалась бы в чем-нибудь, и так как она не обнаруживается ни в чем, так как все происходящее и проявляющееся в человеке происходит по одной реальной его натуре, то другой натуры в нем нет". Но единство человеческой природы не мешает существованию в организме человека двух различных родов явлений: явлений так называемого материального порядка и явлений так называемого нравственного порядка. И вот перед Чернышевским встает вопрос: как относятся один к другому эти два порядка явлений? Не опровергается ли их существованием принцип единства человеческой природы? Чернышевский категорически отвечает, что нет: "Делать такую гипотезу мы не имеем основания, потому что нет предмета, который имел бы только одно качество; напротив, каждый предмет обнаруживает бесчисленное множество разных явлений, которые мы для удобства суждений о нем подводим под разные разряды, давая каждому разряду имя качества, так что в каждом предмете очень много разных качеств". Тут опять обнаруживается полное единство его философских взглядов со взглядами Фейербаха. Написанная, — в силу необходимости, слишком хорошо знакомой русскими писателями, — эзоповским языком, но все-таки смелая и яркая по своему содержанию, статья "Антропологический принцип в философии" должна была произвести очень сильное впечатление как в среде читателей, сочувствовавших направлению Чернышевского, так и, может быть, еще более, между людьми, восставшими против него. Неудивительно, что она вызвала горячую полемику.

159. Философские взгляды аль Фараби. Его работа «О качествах главы добродетельного города».

Аль-Фараби Абу-Наср Ибн Мухаммед, философ, один из главных представителей восточного аристотелизма, переплетающегося с неоплатонизмом. Основные сочинения: "Геммы мудрости", "Трактат о взглядах жителей добродетельного города", «Трактат о классификации наук». Аль Фараби родился в 870 году в районе Фараба, в городке Васидж. Первоначальное образование Фараби получил на родине(Самарканд, Бухара). Продолжать образование философ отправился в Багдад крупный культурный центр Арабского халифата, а затем и в Дамаск.

Трактаты Аль Фараби по философии посвящены определению предмета философии, анализу основных законов и категорий бытия; форм, ступеней

и способов познания; исследованиям по логике. Испытав на себе преимущественное влияние философии Аристотеля и Платона, «Второй Учитель» стремился сопоставить, в какой-то степени примирить и синтезировать учения двух великих греков.

Незадолго до кончины, в возрасте 70 лет, Аль Фараби завершил " Трактат о взглядах жителей добродетельного города", в котором попытался воссоздать схему развития мироздания от начала до возникновения человеческого общества и изложить свое видение идеального общественного устройства, творчески переработав при этом идеи Аристотеля и Платона.

Дата добавления: 2014-12-10 ; Просмотров: 2916 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Возникновение концепции электромагнитного поля. М. Фарадей, Дж. К. Максвелл

4.1. Англия в XIX веке

Майкл фарадей и джеймс максвелл открытия

Невозможно найти прямую связь между такими событиями как открытие Фарадеем самоиндукции (1831), введением Максвеллом тока смещения (1867) и, скажем, парламентской реформой 1832 года, образованием либеральной партии (1868) или «железнодорожной лихорадкой» 30-40-х годов. Но, с другой стороны, не может быть сомнений, что политический и экономический подъем Англии, превративший страну к середине века в «промышленное сердце» Европы, не случайно совпал по времени с деятельностью великих преобразователей в естествознании. Всегда яркий всплеск культуры проявляется одновременно во многих сферах.

Читать также:  Температура сваривания полипропиленовых труб

Английская буржуазия к 1792 году была настроена против французской революции. Идеи свободы, равенства, братства воспринимались как опасная затея. Добрые старые английские традиции мудрее идей Просвещения, «король и церковь» — вот надежный лозунг дня. Книга Э. Берка «Размышления о французской революции» (1790), выдержавшая 11 изданий, изображала революцию как «хаос легкомыслия и жестокости». В 1893 году французский Конвент объявил войну Англии после того, как правительство Вильяма Питта выслало из Лондона французского посла. Война с Францией якобинцев непрерывно трансформировалась в войну с Францией Наполеона. За пафосом словесных обличений с обеих сторон стоял экономический интерес.

Англия полностью использовала свой шанс — островное положение и сильный флот. В 1798 году под Абукиром Франция терпит первое чувствительное поражение на море, в 1805 году под Трафальгаром разгромлена франко-испанская эскадра — адмирал Нельсон одерживает свою последнюю победу, за которую стоит отдать жизнь. Англия обретает полное господство на море. (С этого момента флот ее боевых кораблей в три раза больше, чем у Франции, Испании и Голландии вместе взятых.) После окончания наполеоновских войн начинается бурное развитие английской торговли, происходит интенсивная колонизация и захват стратегически важных пунктов по всему земному шару. А внутри страны — политические реформы и взрыв капиталистического производства.

После Парижского мира 1815 года Англия приобретает мыс Доброй Надежды, остров Гельголанд, Мальту, Цейлон. С 1820 года поток английских товаров хлынул в Латинскую Америку, отделившуюся от Испании. В 1819 году происходит захват Сингапура, в 1842 году — захват Гонконга, далее следует победа в «опиумных войнах» и открытие Китайского рынка, в 1852 году — захват Южной Бирмы, в 1839 году — Адена. Годы 1853-1856 — Крымская война с Россией и «нейтрализация» Черного моря, первая половина XIX века — освоение Австралии, 1841 год — аннексия Новой Зеландии, 1857-1859 годы — усмирение восстания в Индии, учреждение власти Вице-Короля вместо ослабевшей Ост-Индийской компании. Впечатляющий список, характеризующий беспрецедентные масштабы экспансии.

Одновременно нарастает поток золота в Англию (в 40-е годы он в пять раз выше, чем десятилетием раньше). Соответственно нарастает промышленный бум, страна стремительно превращается в «мастерскую мира». К середине века маленькая Англия обеспечивала 50% мировой добычи чугуна и угля, на ее долю приходилось 50% мирового тоннажа торгового флота. Из общей суммы оборота мировой торговли на Англию приходилось более трети.

К 1850 году примерно половина населения страны живет в городах, все крупные города связаны железнодорожными линиями. Уже в 1840 году путь от Лондона до Глазго занимал меньше суток. В 1848 году в Англии имеется 6500 км железных дорог (для сравнения: в России — 440 км, во Франции — 1900 км). В 60-е годы их длина уже 10000 км. В 1838 году первый английский океанский теплоход приплыл из Бристоля в Нью-Йорк за 20 дней.

С 1837 по 1901 год на троне королева Виктория. Термин «викторианская эпоха» связывается с наиболее ярким периодом в истории Великобритании. Но королевы в Англии, как известно, царствуют, а не правят. На политическую сцену XIX век выдвигает ряд дальновидных, талантливых, а, по обстоятельствам, и циничных, государственных деятелей, таких, как тори Пит, Дэрби, Пиль, Дизраели, таких, как либералы Палмерстон, Гладстон и другие. Эффективная, но часто двуличная политика Англии служит дополнением и прикрытием для действий линейных кораблей и экспедиционных корпусов. Чрезвычайно важно, что она позволяет гасить очаги общественного недовольства не только с помощью подкупа и компромиссов, но и за счет стимулирования роста общественного богатства как в метрополии, так и далеких окраинах.

Как обычно в живом теле, бурный рост сопровождается не только благородными отправлениями. Людям, особенно тонко чувствующим и ранимым, это трудно переносить. И появляются строки:

Продажно все: продажен свет небес,

Дары любви, что нам даны землей.

Ничтожнейшие, маленькие вещи,

Что в глубине, в далеких безднах скрыты,

Все, что есть в жизни, жизнь сама,

И те заботы, что людское сердце

Хотело б инстинктивно выполнять —

Все на публичном рынке продается.

Другим, может быть не столь ранимым людям, правильно понять происходившее мешают идеологические установки, и возникают оценки, которые, несмотря на их широкое распространение, являются глубоким заблуждением. Так, в советском варианте современной «Истории Англии» мы читаем: «Повсеместное выторговывание шиллингов и пенсов воспитывало бережливых дельцов, а не вдохновенных борцов. Оно отнюдь не способствовало тому взлету духовных сил, который порождает жажду высокого искусства».

В Англии описываемого периода работали Чарльз Диккенс (1812-1870), Самюэль Кольридж (1772-1834), Перси Шелли (1792-1822), Джордж Байрон (1788-1824), Уильям Тернер (1775-1851), Джон Констебль (1776-1837), Роберт Оуэн (1771-1868), Томас Мальтус (1766-1834), Уильям Блейк (1757-1827), Чарльз Дарвин (1809-1882), Герберт Спенсер (1820-1903), Джон Милль (1806-1875) и многие, многие другие, хотя только Фарадея и Максвелла уже было бы достаточно, чтобы составить славу этому периоду и свидетельствовать о «взлете духовных сил». В приведенном списке мы сознательно ставим в один ряд художников, представителей науки, литературы, социологии, так как достижения всех этих людей как раз объединены тем, что являются для каждого в своей сфере выражением «жажды высокого искусства».

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в пригороде Лондона Ньюингтоне в семье кузнеца. Бедность родителей не позволила ему закончить начальное образование, и в возрасте тринадцати лет его послали для обучения к переплетчику. Работая с книгами, Майкл много читал, особенно интересуясь химией и физикой и стараясь опытами проверить прочитанное. Так формировался искусный экспериментатор, который до конца жизни не знал ни алгебры, ни геометрии.

В 1821 году Фарадей узнает об опытах Эрстеда и Ампера по отклонению магнитной стрелки вблизи провода с током. Уже через несколько месяцев он доказывает существование вокруг проводника кольцевых магнитных силовых линий, то есть фактически формулирует правило буравчика. В его рабочем дневнике появляется запись новой задачи: "Превратить магнетизм в электричество".

Для решения сложнейшей по тем временам задачи потребовалось десять лет беспрерывных экспериментов. Фарадей поставил огромное количество опытов, но постоянно терпел неудачу. Первый успех пришел лишь в 1831 году. В одном из опытов использовался кольцевой сердечник из магнитомягкого железа с двумя изолированными обмотками. Выводы одной из них замыкались проводником, возле которого располагалась магнитная стрелка. В момент подключения к другой обмотке гальванической батареи стрелка отклонялась. В других опытах магнитная стрелка отсутствовала, а концы вторичной обмотки не замыкались, а лишь очень близко располагались, образуя разрыв в доли миллиметра. При замыкании и размыкании ключа, управляющего током в первичной обмотке, в этом малом промежутке проскакивала электрическая искра. Так была открыта электромагнитная индукция.

Однажды после лекции Фарадея в Королевском обществе, где он демонстрировал свои опыты, к нему подошел богатый коммерсант, оказывавший обществу материальную поддержку, и надменно спросил:

Читать также:  Сколько разрывных патронов нужно на металл стенку

— Все, что вы нам здесь показывали, господин Фарадей, действительно красиво. Но теперь скажите мне, для чего годится эта магнитная индукция?!

— А для чего годится только что родившийся ребенок? — ответил рассердившийся Фарадей.

С ноября 1831 года Фарадей начал систематически печатать свои "Экспериментальные исследования по электричеству", составившие тридцать серий (более трех тысяч параграфов). Это великолепный памятник его научному творчеству.

Результаты опытов свидетельствовали о существовании нового вида материи — электромагнитных волн. 12 декабря 1832 года Фарадей сдал на хранение в архив Королевского общества запечатанное письмо, в котором сообщалось, что оно написано с целью закрепления даты открытия в случае его экспериментального подтверждения. Конверт был вскрыт лишь в 1938 году, 106 лет спустя.

Поразительны своей проницательностью основные мысли письма: электрическая индукция распространяется подобно волнам с конечной скоростью, световые явления не отличаются от электрической индукции, для анализа указанных явлений следует использовать теорию колебаний. Эти интуитивные догадки полностью перекликаются с идеями электромагнитной теории, разработанной много позднее Максвеллом и подтвержденной опытами Герца.

Никакие почести не уменьшили природную скромность Фарадея. Он отказался от дворянского звания, президентства в Королевском обществе, от крупных гонораров и даже от государственной пенсии. Следуя воле ученого, на его надгробии в Вестминстерском аббатстве выбито лишь два слова: Майкл Фарадей.

Продолжателем его дела стал другой выдающийся английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879), отличавшийся исключительным математическим талантом и солидной научной подготовкой. В 1855 году он опубликовал свою первую работу "О силовых линиях Фарадея", в которой облек в математическую форму идеи своего предшественника. В 1857 году Максвелл посылает эту статью самому Фарадею, пришедшему от нее в полный восторг и изумление от того, что математика не только не портит, но еще глубже раскрывает его идеи.

В 1865 году после тяжелой болезни Максвелл отправился на отдых в свое родовое имение в Шотландию, где полностью отдался научной работе. Именно здесь он начал писать свой знаменитый "Трактат по электричеству и магнетизму".

В 1864 году вышла его работа "Динамическая теория электромагнитного поля", в которой он дал развернутую математическую формулировку теории электромагнитного поля, чем доказывал существование электромагнитных волн. Максвелл считал, что в диэлектрике может существовать особый вид тока, связанный с перемещением силовых линий электрического поля. Этот ток, названный им "током смещения", подобно токам проводимости порождает вокруг себя магнитное поле. Было математически доказано, что изменение во времени силовых линий электрического поля неизбежно вызывает изменение магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает изменение электрического поля и создает в окружающей среде волновой процесс. Этот процесс Максвелл назвал электромагнитной волной. Он также пришел к выводу, что свет имеет электромагнитную природу и что электромагнитные волны любых частот распространяются со скоростью света и подчиняются световым законам, то есть имеют такие свойства, как отражение, преломление, дифракция, интерференция и поляризация. Характерно, что все доказательства были оформлены строго математически в виде ряда уравнений, носящих теперь имя их создателя.

Джеймс Максвелл безвременно сошел в могилу 48 лет от роду. Только через девять лет после его смерти молодой немецкий физик Генрих Герц на опыте доказал правоту всех положений Максвелла.

Редакция благодарит Музей радио им. А.С. Попова, а также Бориса Кошелева за разрешение использовать отрывки из его статей на radiomuseum.ur.ru/index1.html.

Майкл фарадей и джеймс максвелл открытия

А теперь взгляните: приемники, представленные на рис. 2 (№1 — профессиональный связной приемник, №2 — приемник, собранный по новой технологии цифрового моделирования), равны по характеристикам; к тому же приемник №2 является еще и многофункциональным ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ прибором! (Конечно, для работы нового приемника необходим компьютер, но об этом дальше.)

Реальные пропорции между приемниками на рисунке сохранены. Трудно поверить, но это так. Как же работает такой чудо-приемник?

Начнем с названия новой технологии: SDR (Software Defined Radio). В переводе на русский это значит "программно определяемое (зависимое) радио". Чем же это радио "определяемо" и от каких программ оно "зависит"? Непривычно выглядит сам принцип построения приемника, состоящего как бы из двух частей: маленькой схемной части и программного обеспечения. Вот на программное обеспечение и возложена основная нагрузка.

По сути, компьютер моделирует все узлы приемника программно. Причем делает это с высочайшим качеством. На долю "железа" остаются только три первых "квадратика" на рис. 1: коричневый, голубой и красный, но и они упрощены до предела. Даже питание теперь можно взять от USB-порта компьютера.

На рис. 3 показана схема простейшего SDR-приемника. Я решился привести ее потому, что она на удивление проста и нам легче будет понять принцип работы устройства. Итак, сигнал от антенны подается через фильтр (можно и через ФНЧ) на быстродействующие ключи. От этих ключей зависит многое, поэтому они должны быть хорошего качества (быстродействующие, с малым переходным и высоким сопротивлением отключенного состояния и т. д.). К выходам ключей подключены два операционных усилителя. К усилителям тоже предъявляются высокие требования. О гетеродине (синтезаторе) писать нечего.

Майкл фарадей и джеймс максвелл открытия

Используя стандартную микросхему синтезатора DDS (Direct Digital Synthesis — цифровой синтезатор прямого синтеза) и делители с выходами сигналов, сдвинутыми на 90 градусов, можно перекрыть тот диапазон, который вам необходим. Вот и весь приемник, в простейшем варианте.

С выхода операционных усилителей сигнал передается на левый и правый каналы аудиокарты. Все остальное делает программа: обрабатывает сигнал, перестраивает приемник по диапазону (используется управляемый DDS), моделирует необходимые фильтры (причем с такими характеристиками, которые в железе не получить), моделирует работу АРУ (гораздо лучше, чем в "реальном" приемнике), имеет панорамный индикатор, отображающий спектрограмму (на котором видно обстановку в эфире), измеряет уровни сигнала и многое, многое другое. Конечно, есть одно "но". Компьютер, при использовании такого приемника, должен быть производительным, да это и понятно, на компьютер взвалена вся работа по обработке сигналов и информации: формирование характеристик полосовых фильтров, режекторных фильтров, моделирование системы АРУ (автоматическая регулировка усиления), ограничение шумов и подавление импульсных помех, индикация уровней сигналов, отображение спектрограммы и т. д. К тому же надо учесть, что современные приемники, как правило, способны одновременно работать на разных диапазонах или на разных участках одного диапазона (по сути, моделируется работа сразу двух приемников). Если же предполагается использовать приемник в цифровых видах связи (что бывает очень часто), то для этого требуются дополнительные ресурсы компьютера. Скажем, компьютер с процессором Celeron 1000 МГц при использовании большинства SDR программ загружен на 80–95%. А поскольку важную роль играет звуковая карта компьютера или аудиоинтерфейс, они тоже должны быть высококачественными, с хорошим соотношением сигнал/шум и большим динамическим диапазоном. Если же SDR-программу предполагается использовать не только на прием, но и на передачу (при моделировании в компьютере узлов SDR-передатчика), то требования к аудиоинтерфейсу становятся еще выше.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *