Урок - конференция в 11 классе

ПЛАН­КОНСПЕКТ УРОКА КОНФЕРЕНЦИИ  В 11 КЛАССЕ ПО ТЕМЕ «Развитие средств связи»                                                 Учитель физики:                                                      Яновская Л. П. Человек страшится только                                                        Того, чего не знает,                                                        Знанием побеждает                                                         Всякий страх.                                                                                В.И. Белинский   Учитель: – целый мир охватив от Земли до небес,              Всполошив не одно поколение,              По планете шагает научный прогресс              Что несет  нам его проявление?              Мы сегодня стоим перед проблемой проблем,              Проступившей так четко и явственно              Видно, время серьезно задуматься всем              Над вопросом – «наука и нравственность»              Нам открыты пути, нам шагать далеко              Мы в ответе за все перед вечностью…  Уважаемые делегаты научной конференции разрешите нашу конференцию  считать открытой.  Электросвязь – важнейшее звено в системе народного хозяйства, способ  общения людей, удовлетворения их духовных, культурных и социальных  потребностей, основанный на использовании электричества.  Электросвязь включает радиовещание, телевидение, телефонные и  телеграфные системы и др. Каждый из этих компонентов прочно вошел в  нашу жизнь: все мы и по своим служебным обязанностям, и по личным делам  являются абонентами, слушателями, зрителями. Вместе с тем каждый  компонент представляет собой целую самостоятельную отрасль техники,  широко опирающуюся  на последние достижения  научно­ технического  прогресса. Так, электросвязь прочно срослась с электроникой,  телемеханикой, звукозаписью, радиоастрономией, кибернетикой, она использует многие новинки физики, в том числе физики твердого тела,  оптики, образуя единую современную все расширяющуюся  систему  информации.  Сейчас уважаемые делегаты я вас познакомлю с планом работы конференции.  1. Радио­ изобретения и этапы ее развития. – Барсуков.  2. Телевиденье­ вечера, сегодня, завтра. – Кравченко. 3. Телефонная и телеграфная связь. – Донченко.  4. Спутниковая связь.  – Федюкин.  5. Преспективы прогресса электросвязи. – Булатова.  Итак, начинаем свою работу. По первому вопросу выступает – доктор  физических наук. С. В. Барсуков.                                     План  1. Представление о электричестве и магнетизме до 1850 года. Открытие  Майкла Фарадея.  2. Теория Максвелла электромагнитных волн.  Электромагнитное поле­ единая сущность.  3. Опыты Герца. 4. Первый радиотелеграф. Открытие А. Попова.  5. Развитие радиотехники. Диод, триод и транзистор.  6. Заключение. Радио в нашей жизни.    В 50­х годах прошлого века накопилась много сведение об  электричестве и магнетизме. Однако они представлялись  разрозненными иногда противоречивыми и не укладывались в одну  стройную схему. Но было известно уже очень многое. Во­первых,  физики знали, что покоящие электрические заряды создают  электрическое поле, во­вторых то, что электрические токи создают  магнитные поля и в­третьих были опубликованы и получили всеобщее  признание результаты опытов Фарадея, доказавшего, что переменное  магнитное поле порождает электрический ток. У Фарадея сложилось  убеждение, что такие­то события происходят в пространстве,  окружающем электрические токи и заряды. Марк Фарадея открыл  электромагнитную индукцию в 1831 году. Фарадей был прекрасным  экспериментатором, наблюдательным и добросовестным, обладавшим  превосходной интуицией. Но он не смог объяснить принцип  распространения электрических и магнитных сил в пространстве без  помощи каких­либо проводников. Выход из положения нашел Д. Клерк Максвелл. В то время, когда он интересовался этими удивительными  явлениями электричество и магнетизм были уже хорошо известны, их  успешно использовали в самых разнообразных устройствах и прибора.  Максвелл был полной противоположностью Фарадея, он не выносил  экспериментов, сидения в лаборатории, повторения опытов. Максвелл  предложил, что во всем пространстве существует удивительная среда,  называемая эфиром, в которой распространяются электрические и  магнитные колебания. Если в каком­то месте этой среды изменятся  магнитное поле а поскольку и оно переменное, то оно должно вызывать  появление магнитное появление нового магнитного поля, и так до  бесконечности. Следовательно, оба эти поля­электрическое магнитное­ неразрывно связаны друг с другом в одной электромагнитной волне.  Таким образом, поля можно отделить от провода и заставить их мчаться с головокружительной быстротой, но  нельзя  их заставить отделиться  друг от друга. Его расчеты, называемые в  наше время  уравнениями  Максвелла, были исключительно трудными и сложными, но четыре  закона, им сформулированные, можно  было записать  в изящной форме  математических уравнений. Эти законы указывают нам на то, что  электромагнитное поле­это единая сущность. Из уравнений Максвелла  следовало, что электромагнитные волны распространяются не  мгновенно, а с некоторой, точно определенной, точно определенной  скоростью, хотя и действительно большой. Она составляет триста тысяч километров в секунду. Поэтому неудивительно, что ученик в 18 веке и  сам Фарадеи были не в состоянии открыть эту скорость и считали, что  волны распространяются мгновенно. Великий ученый сразу же заметил,  что электромагнитные волны распространяются в пространстве со  скоростью с такой же с какой распространяется свет­триста тысяч  километров в секунду.  Максвелл не верил в случайность этого  совпадения. Если эти скорости одинаковы, то и свет тоже представляет  собой электромагнитную волну. И он не ошибся. Физическая теория  входит в науку только после экспериментальной теории, от  разрозненных фактов к общим гипотезам, от гипотез к следствиям, и  последний этап­эксперимент, назначения которого подтвердить  правильность теории и выяснить новые физические явления. Лет через  десять после кончины Максвелла в конце 80­х годов, замечательный  немецкий физик Генрих Герц\1857­1894\ подтвердил на опытах все  выводы теории Максвелла. Герц поставил перед собой задачу, не выходя за пределы лаборатории. Доказать существование  электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью 300 000  км\сек. Необычайно остроумный и очень простой эксперимент был в  первые проведен в 1866 году Герцем, когда ему было всего 29 лет. Он  решил возбудить электромагнитные волны в специальном устройстве  так называемом искровом разряднике, а затем принять их  «приемником». «Приемником» в этом простом устройстве было  обычное металлическое кольцо с одним небольшим размером,  называемое резонатором. Герц заметил, что когда на одном конце стола  проскакивает искра, то такие же искры, только значительно меньше,  появлялись в резонаторе. Существование электромагнитных волн было  доказано. Однако такого рода устройства были очень громозкие и  практически неприемлемы. Вот 2­й  половине 19 века появились  проекты   француза де Пайва и, независимо  от него русского биолога  П.И Бахметьева, в которых вместо одновременной  передачи  электрических импульсов от всех элементов  изображения   предполагалось создать поочерёдную передачу импульсов,  соответствующих каждому отдельному элементу изображения  рассматриваемого объекта. Эти предположения давали  уже  возможность передачи сигналов от всех элементов изображения по  одной лишь паре проводов. Для осуществления этой идеи немецкий  инженер П. Нипков предложил весьма простое устройство, называемое  диском Нипкова, позднее были разработаны другие модификации  механической системы. Телевидение с зеркалами, линзами и др. первые  практические телевизионные передачи были осуществлены в 1925 году  Бэрдом в Англии и Дженкинсом в США В ССР в это же время работы  по телевиденью начали проводится под руководством А. А. Чернышева. Лаборатория телевидения Всесоюзного электротехнического института  под  руководством Шмакова при участии Архангельского осуществила  29 апреля и 2 мая 1931 года первую телевизионную радиопередачу в  Москве через радиопередатчик. Проблема получения телевизионных  изображений большой четкости была разрешена электронными  системами. Телевидения с накоплением световой энергии. Сущность  принципа накоплении световой энергии с помощью фотоэлемента, ток  которого заряжает конденсатор, заключается в том, что заряд на  конденсатор накапливается медленно, а разряд конденсатора  происходит весьма быстро. Разрядный ток используется в качестве видеосигнала. Создание современной передающей электронной  системы. Телевидения связано и именами работающего в США ученого  Зворыкина и советских ученых Константинова, Катаева, которые в  период 1930­1931гг. независимо друг от друга предложили проекты  передающей телевизионной трубки с мозаичным фотокатодом,  состоящим из большого количества миниатюрных фотоэлементов. В  Москве в 1938 году была построена телевизионная радиостанция,  оборудованная камерами с иконоскопами, передавшая изображения с  разложением его на 343 строки. В 1946 году было установлено новое  оборудование, с более чувствительными трубками, дающие изображение более высокой четкости с разложением его на 625 строк при 25  квадратах  в сек. Эта четкость принята в качестве стандарта  для  Советского Союза. В США стандартом являются 525 строк, а в Англии  405 строк. Наинизшая частота видеосигнала определяется частотой  смены кадров при простой развертке и частотой системы полей при  через строчной развертке. Такая широкая полоса частот видеосигналов  создает серьезные трудности для их передачи.  Наблюдаются случаи приема телевизионных передач на значительно  большие расстояния, что зависит от состояния атмосферы и ионосферы. Для телевизионного вещания в крупных городах сооружается  телевизионные центры. Прием программ телевизионного вещания  обычно осуществляется индивидуальными телевизорами.  В 1925 г. Адамян в СССР предложил идею осуществления цветного  телевидения путем последовательной передачи трех основных\  красного, зеленого синего\ рассматриваемого объекта. Впервые цветное  телевидение было продемонстрировано в 1928 г. Дж. Бэрдом в Англии  при помощи механической системы с трехцветными светофильтром.  Главной частью приемника цветного. Телевидения в этой системе  является специальная приемная трубка с трехцветным экраном,  разрабатываются также системы стереотелевидения, которые должны  давать впечатление объемности изображения. В конце 80­х гг.  разработаны системы телевиденья высокой четкости\свыше 1000 строк  вместо обычным 625\ ведутся разработки систем цифрового  телевидения, в которых предаваемый телевизионный сигнал  представляет собой последовательность кодовых комбинаций  электрических импульсов. Он сумел экспериментально доказать, что  они могут отражаться и преломляться. За три года Герц сумел доказать существование электромагнитных волн, измерил их длину, установил  законы отражения, преломления и поляризации. Классические   опыты  Герца привлекли к себе внимание ученых всего мира. Его эксперименты были повторены и совершенствовали во многих лабораториях мира.  Одним из многочисленных исследователей, которые заинтересовались  волнами, открытыми Герцем, был русский физик, преподаватель  Технического училища Морского ведомства в Кронштандта, Александр  Попов. Во время опытов Попов сосредоточил свое внимание на  совершенствовании приемника электромагнитных волн. 25 апреля 1895  года было изобретено радио. Первая в мире радиовещательная станция  была создана в 1920 году в Петербурге. 16 октября 1924 года из студии  в Риме был передан первый торжественный концерт, который длился  два часа с  двадцатиминутным перерывом, во время которого передали  метеорологическую сводку и информацию для радиослушателей. В  приемнике Попова роль детектора играя когерер, который имел один  недостаток­слишком короткий сигнал. Поэтому вместо когерера были  введены кристаллические выпрямители­детекторы. Первую из ламп   радиотехники­диод изобрел Флеминг. Диод оказался совершеннее  детектора, так как действовал надежнее, в 1906 году, через два года  после изобретения  диода, удалось передать по радио речь и музыку, на  расстоянии в лампу Флеминга ввести дополнительный электрод между  анодом и катодом. Именно этот третий электрод вызвал революцию в  радиотехнике. Очень важным шагом вперед было изобретение  транзисторов в 1948 году американскими учеными –Бардин  и  Браттейн. Транзисторы начали вытеснять электронные лампы.  Радиоприемники перестали быть роскошью и прочно вошли в нашу  жизнь, радио исправно служит человеку. Сегодня нашу жизнь даже  невозможно представить без радио. С его помощью были спасены  миллионы человеческих жизней созданы новые отрасли наук и новые  применения радиотехники, радионавигация, радиометеорология,  радиоастрономия и др. Радиотехнические схемы стали   составной  частью огромного числа современных приборов, промышленных  агрегатное. Основная на радиоэлектронике, автоматика и телемеханика­ значение времени.  ­ Господа, делегаты есть вопросы к выступающему? ­Спасибо­. Шли годы. Разворачивалась строительство объектов предназначенных  не только для передачи радиосигналов, но и телесигналов. Телевиденье  стала первой необходимостью в каждом доме. Приступаем к рассмотрению второго вопроса.  Слово предоставляется – И. А. Кравченко.                                      План.  1. Первые шаги в телевиденье.  2. Создание диска Нипкова.  3. Создание телевидения в России.  4. Перспективы и развитие телевиденья\цветное телевиденье\.  Телевидение­ это видение на расстоянии неподвижных  И движущихся объектов путем приема на экран изображений,  переданных техническими средствами электро и радиосвязи.  Телевидения в быту дает возможность смотреть на экране  телевизионного приемника кинофильмы, театральные постановки,  спортивные соревнования и другие. Телевидения все шире применяется  в промышлености, на транспорте, в научной работе, в военном деле.  Первые проекты телевизионных устройств исходили из попыток  подражания устройству глаза путем применения на передающей стороне большого количества маленьких фотоэлементов, каждый из которых  соединялся отдельным проводом со своей лампочкой в приемнике,  воспроизводящей светом яркость, передаваемой точки изображения.  ­ Уважаемые делегаты, вопросы есть к выступающему? ­ Спасибо­         Самый старый вид связи­это телеграф и телефон. Эта техника родилась  в физических лабораториях и все пути ее дальнейшего  совершенствования неотделимы от физики.  Слово предоставляется кандидату наук – Донченко А. С.                                         План.  1. Телефонная связь­ее развитие.  2. Телеграфная связь­ее развитие.  3. Телефонная и телеграфная связь нашего села.  Телефон­устройство, преобразующее электрические колебания в  звуковые. Для удобства пользования телефоном конструктивно  объединяют с микрофоном, образуя микротелефон. Такие телефоны  применяются в телефонных аппаратах. Телефоны бывают  электромагнитные и пьезоэлектрические. С помощью телефонов  осуществляется телефонная связь. Телефонная связь­отрасль связи,  обеспечивающая переговоры непосредственно между двумя абонентами, находящимися на разном расстоянии друг от друга.  Функции телефонной связи делятся на местную, междугородную,  внутрирайонную, учрежденческую. В 1883 г Европа получила  распространение система одновременного телеграфирования и  телефонирования. В 1939 г. Открылась длиннейшая в мире линия  много­кратной телефонной связи Москва­Хабаровск, протяжением  8400 км. При дальних телефонных сообщениях, когда линии связи  проходят не только по суше, но и через озера, моря и океаны, обычно связь –отрасль связи, осуществляют как по проводным, так и по  радиоканалам. В этом случае применяют радиопроводные  перепаданные устройства и радиорелейные линии связи.  Телеграфная связь­отрасль связи, обеспечивающая быструю  передачу на расстоянии различных сообщений в виде телеграмм,  радиограмм, фототелеграмм и др. Является одним из видов общего  комплекса средств связи. Существенными особенностями  телеграфной связи по проводам и по радио является,  документальность сообщений, быстрота обмена ими, передача и  доставка телеграмм по поручению отправителей, а также  непосредственный личный обмен между учреждениями и  организациями документальными сообщениями. С помощью  телеграфа можно поддерживать связь с любой точкой мира, а так же  в пределах одного населенного пункта. Телеграммы могут иметь  любое количество слов, написанных на любом языке, а  фототелеграммы любым алфавитом, что важно для сообщений  между любыми странами. Первая линия электромагнитного  телеграфа была построена в России в 1836 году. В Петербурге на  изобретенных шиллингом электромагнитных аппаратах. Продукцией  телеграфной связи является полученный результат деятельности  работников по передаче телеграфных сообщений. Объем продукции  измеряется, количеством телеграмм, принимаемых для передач и  доставки адресатом. В с. Серафимовском есть Радиоузел, который  обеспечивает телефонную и телеграфную связь, как по всему краю,  так и в самом селе. Радиоузел обслуживает 140 абонентов, из  которых 106 являются частными, а остальные принадлежат  различным учреждениям, школе, больнице, конторе и др. На  радиоузле работает 3 человека со средним специальным  образованием. Один из них заочно обучается в Ставропольском техникуме электросвязи с целью повышения своей квалификации.  Очень часто случаются порывы на линиях и тогда приходится  напряженно работать в любую погоду. Часто мастеров вызывают на  дом, для починки аппаратов. Узел связи осуществляет прием и  отправку телеграмм, почтовых переводов в различные уголки нашей  страны.  ­ Вопросы к выступающему.  –  ­ Спасибо.­  В  обществе будущего масштаба использования средств связи  неизмеримо возрастут и будут близки к тому, чтобы каждый человек  смог достаточно  быстро увидеть и услышать любого другого  независимо от места его нахождения. В том тысячелетии была  создана система глобальной радиосвязи, охватывающей всю планету.  Слово предоставляется – Федюкину А. В.                                          План. 1. Внутрисоюзная система спутниковой связи.  2. Вход Организация «Интерспутник».  3. Система «Экрана». 4. Система «Москва».                                           Спутники связи. Особый интерес представляет использование спутников для телефонной и  телеграфной связи. Установлено, что объем информации, которую нужно  передавать оперативно, возрастает примерно пропорционально квадрату  объема промышленного производства. Число телефонных разговоров  катастрофически растет. Спутник связи передает информацию только один  раз, и, пожалуйста готова линия связи Москва­Петропаловск­Камчатсский.  Внутрисоюзная система спутниковой связи обеспечивает магистральную связь между крупными промышленными, культурными центрами, а также передачу  центральных программ радиовещания и изобретений газетных полос из  Москвы в различные города и пункты страны. В системе используются  спутники: «Радуга», «Горизонт», «Молния». Земная сеть системы содержит  базовые станции, оснащенными антеннами диаметром 25м. Они расположены  в районе Москвы и Комсамольска­на­Амуре. Через них организован  «Космический мост» емкость 240 двусторонних телефонных каналов между  западными и восточными районами страны. Телефонные сообщения  передаются с использованием импульсо­кодовой модуляции. Некоторые  земные станции работают через спутники «Горизонт» с использованием аппаратуры «Группа». Великие успехи нашей страны в области создания  международных спутниковых систем связи, 15 ноября 1917 года  представители девяти соц. Государств: Болгария, Венгрия, ГДР ,Монголии,  Польши, России­подписали соглашение о создании международной  организации «Интерспутник». Она предназначена для удовлетворения  потребностей страны в обмене телевизионными и радиовещательными  программами и другими видами информации с помощью системы  космической связи. Впоследствии членами «Интерспутник» стали Вьетнам,  Афганистан. А организации пока не имеет своих спутников. Она арендует на  льготных условиях отдельные каналы спутниковой связи родившие им  странам. Первая за пределами России станция была сооружена на Кубе,  вторая­в Чехославакии. Теперь такие станции имеют все страны, участвующие в соглашении. В нашей стране сооружен Международный центр спутниковой  связи «Дубна» предназначенный для работы в системах «Интерспутник» и  «Интелсант», через спутники «Горизонт» и «Интелсант­I у А.». работа в  системе «Интелсант» предполагает обмен телевизионными программами со  странами Запада.  Благодаря спутниковым системам налаживается телевизионный обмен в  широком масштабе. Просмотр футбольного матча, состоявшегося в Мексике,  для Москвичей стал объеденным явлением. Новая система спутникового  телевизионного вещания «Экран» создавалось специально для охвата­  телевиденьем сел, деревень, поселков, разбросанных по бескрайным  просторам Сибири, Дальнего Востока. Первый спутник «Экран» был запущен  26 октября 1976 года. Для системы «Экран» был выбран диапазон частот  около 700МГц, что по расчетом обеспечивало минимум системы. Спутник  оснащен передатчиком с огромной мощностью, и что позволило получить  высокое качество изображения. Для системы «Экран» разработаны приемные  установки для сравнительно больших населенных пунктов. Установка второго типа заменено проще. Она предназначена для подачи телевизионного сигнала  на малонаучной ретранслятор, в кабельную сеть. Система «Экрана» оказалась, весьма удобным средством телефикации  Сибири и Крайнего Севера России. Но использование ее в других районах  страны невозможно, так как привело бы к созданию недопустимо больших  неземных телев. средствам соседних государств. В связи с этим  потребовалось создать аналогичную спутниковую систему. Такая система  была разработана и введена  в действии в 1979 году. Система «Москва» позволяет передавать один канал изображения с высоким качеством и два  канала звукового сопровождения. Для охвата всей территории страны  используются четыре спутника «Горизонт», размешанные в разных точках.  Число приемных пунктов системы уже превысило 300 и продолжает быстро  увеличиваться.  ­ вопросы к выступающему­  ­ спасибо.­  ­Каковы же близкие и дальние  перспективы прогресса электросвязи?  Слово предоставляется – Булатовой З. Количество отдельных каналов передачи, которые таким образом могут быть  созданы на линиях связи различного типа, определяется тем, токи таких  частот хорошо передаются по этим линиях. Токи одних частот могут быть  использованы для многоканальной связи в различных кабелях, а токи других  частот в радиорелейных линиях, волноводах и световодах, линиях  использующих искусственные спутники земли. Для примера можно сказать,  что уже сегодня по одной паре коаксиального кабеля можно организовать  свыше 10 000 одновременных телефонных разговоров, примерно столько­же  по радиорелейным линиям и линиям использующим ИСЗ, по волновым линиям может одновременно разговаривать до сотни тысяч собеседников и еще  больше по световодом. Совокупность различных линий связи: кабельных,  радиорелейных, волноводов, линий связи через ИСЗ и линий радиосвязи на  длинны и средних и коротких волнах образует единую автоматизированную  систему связи. В обществе будущего масштабов использование средств связи  неизмеримо возрастут и будут близки к тому, чтобы каждый человек смог  достаточно быстро увидеть  и услышать любого другого независимо от места  его нахождения. В этом тысячелетии  возможно создание системы глобальной  радиосвязи, охватывающую все планеты. Предпосылка тому­освоение новых  диапазонов частот, развитие многоканальных и других линий. Повсей  вероятности начнется внедрение имманентных средства связи, то есть таких,  которые могли бы всегда быть с каждым человеком, как часы и очки. Этот  этап связан с дальнейший миниатюризации аппаратуры­приема передатчиков  звука и изображение, упрощение их, конструкции, удешевление  и массовым  производством. Кроме того, потребуется: разработка экономичных и  малогабаритных источников питания: строительства системы мощных  ретрансляторов, обладающем большой пропускной способностью: организация четка быстро действующей системой автоматического  управления связи: создание новых преобразователей энергии, способных  прямо воздействовать на органы чувств. Решение первой проблемы будет  базироваться на достижениях физики твердого тела, включая  оптоэлектронику, второй­на разработке новых способов преобразование  химической и атомной энергии, а также возможности использование теплоты  человеческого тела. Если третье направление ограничить рамками нашей  планеты, то основное значение приобретут ИСЗ. Предполагается, что такие  спутники будут действовать в следующее тысячелетие. Для связи на большие  расстоянии будут использоваться световоды, по которым распространяется  лазерные излучение, несущие информацию. Это избавит передачу от побег и  влияние атмосферы. Какие горизонты открывают совершенствование систем  связи. Вот некоторые из них. Автоматизация торговли: покупку выбирают по  видеотелефону, расчет выполняет ЭВМ, а счет предоставляется покупателю.  Расширение информационной службы: при помощи ЭВМ, блоком памяти и  каналов связи можно найти и передать абоненту любую справку. Создание  телевизионной системы образование: по телевиденью окажется возможные не  только читать лекции, но и, используя индивидуальные линии связи, задавать  преподавателю вопросы, выслушивать ответы на них, вести дискуссию. ­Вопросы к выступающему­ ­Спасибо.­ Рассмотрев все вопросы по плану работы конференции хочется поблагодарить всех участников этой конференции за участие в ней, и хочется надеяться, что  все о чем мы говорили пригодится каждому из вас в жизни, а особенно при  выборе профессии. ­ Что значит в наше время быть ученым? Он должен быть достаточно умен.  Постойте, это очень отвлеченно Начнем сначала с фактов и имен  Итак, ХХ век, еще не старых  От первого до нынешнего дня  ХХ век, грозящий гибельным пожаром ХХ век­ век укрощения огня.                                                                 Литература  1. Ю. Е. Герлингер. Заколдованный звук. 1982. 2. А. И. Китийгородский. Электроны.  3. Классическая механика. Электричество. Ивантовая теория. 4. Журнал «Наука и жизнь».  5. Журнал «Физика в школе» 1978 N 3: 1990 N3