Внеурочная деятельность по физике

Комитет по делам образования города Челябинска

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ «ГИМНАЗИЯ № 10 г. ЧЕЛЯБИНСКА»

Проектная работа

«Сборка радиоприемника»

Тип проекта: практико - ориентированный

                                                                                                                         Выполнил:

                                                                                                    Крайков Артемий

                                                                                                    Сергеевич,          

                                                                                                    ученик 9 а класса

                                                                                                    Руководитель    

                                                                                                    Проекта             

                                                                                                    Петрякова Лариса

                                                                                                    Леонидовна        

Челябинск, 2024г.

Оглавление

Введение…………………………………………………………………. 3 стр.

1 Теоретическая часть

1.1 Александр Степанович Попов……………………………………….4 стр.

1.2 Радиоприёмник Попова. Открытие и испытания…………………..6 стр.

1.3 Как работает радиоприемник?........................................................7 стр.

2 Практическая часть

2.1 Что понадобится для сборки радиоприёмника?............................9 стр.

2.2 Сборка радиоприёмника……………………………………………11 стр.

2.3 Испытание радиоприёмника ……………………………………….13 стр.

Список источников……………………………………………………...14 стр.

Приложения……………………………………………………………...15 стр.

Введение

     Задачи проекта:

1. Познакомиться с историей изобретения и принципом работы радиприёмника.

2. Изготовление радиоприёмника.

3. Провести опыт, демонстрирующие работу радиоприёмника.

Практическая значимость:  работа носит познавательный характер, что позволит повысить заинтересованность учеников к углубленному изучению таких предметов, как физика, к исследовательской деятельности, и возможно для кого-то определит направление дальнейшего обучения. Данную работу можно использовать при проведении ознокомительных мероприятий по физике. Содержит сам доклад, иллюстрации, компьютерную презентацию, формирует и развивает познавательный интерес учащихся к предмету.

Продукт проекта: работающий радиоприёмник.

1Теоретическая часть

1.1 Александр Степанович Попов

Александр Степанович Попов родился 4 (16) марта 1859 года в селении Турьинские рудники Верхотурского уезда Пермской губернии (Сейчас: Краснотурьинск на севере Свердловской области).

В 10-летнем возрасте Александр был отправлен в Далматовское духовное училище, там учился с 1869 по 1871 год. С 1871 года продолжил обучение в Екатеринбургском духовном училище.

В 1873 году, окончив полный курс духовного училища по наивысшему 1-му разряду, поступил в Пермскую духовную семинарию. После окончания с отличием общеобразовательных классов семинарии в 1877 был зачислен без экзаменов на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета. Годы учения в университете были для него напряжёнными. Из-за болезни на втором курсе накопилась академическая задолженность по математике и он остался на второй год, после чего ему было отказано в освобождении от платы за слушание лекций. С 1879 года, продолжая учёбу, стал заниматься репетиторством. Весной 1880 года работал экскурсоводом на электротехнической выставке в Соляном городке в Санкт-Петербурге, после чего был принят на работу электромонтёром в товарищество «Электротехник», занимавшееся освещением на улицах и в общественных местах.

В 1882 году защитил диссертацию на тему «О принципах магнито- и динамоэлектрических машин постоянного тока», получил учёную степень кандидат университета и приглашение остаться в университете для подготовки к профессорскому званию.

В 1883 году вместе с ещё одним кандидатом Санкт-Петербургского университета Ф. Я. Капустиным принял приглашение Е. П. Тверитинова на преподавательскую работу в Кронштадте на постоянное место жительства. Читал лекции по высшей математике, ассистировал преподавателю на лекциях по электричеству, заведовал физическим кабинетом.

В 1887 году стал членом Русского физико-химического общества (РФХО), участвовал в экспедиции РФХО для наблюдения солнечного затмения, для чего им был разработан фотометр для исследования солнечной короны.

В 1890 году Александр Степанович принял приглашение на должность штатного преподавателя физики в Техническое училище Морского ведомства в Кронштадте. В 1893 году вступил в члены Императорского русского технического общества (РТО). В издававшемся 6 отделом РТО журнале «Электричество» в сентябре 1893 года была опубликована его первая научная статья «Условия наивыгоднейшего действия динамоэлектрической машины».

1.2 Радиоприёмник Попова. Открытие и испытания

Сообщения о приборах Боса и Маркони Попов комментирует в статье в газете «Котлин» от 8 января 1897 года и отмечает, что «подобный прибор, на этом же принципе основанный, был устроен мной в 1895 г.».

31 марта 1897 года в Кронштадтском морском собрании Попов читает лекцию, демонстрируя опыты со специально построенными для этого приборами. С этими же приборами, получив 26 апреля разрешение Морского министерства, Попов и Рыбкин начали опыты на море — в Кронштадтской гавани — сначала между берегом и яхтой «Рыбка», а затем между кораблями. Была достигнута дальность приёма до 600 м.

В мае 1897 года Морское министерство впервые выделяет Попову средства (300 рублей) на расходы по опытам электрической сигнализации.

В июле 1897 года Попов в письме в редакцию газеты «Новое Время» указывает на «некоторое отличие» приёмника Маркони от своего прибора и отмечает: «Заслуга открытия явлений, послуживших Маркони, принадлежит Герцу и Бранли, затем идёт целый ряд приложений, начатых Минчиным, Лоджем и многими после них, в том числе и мною, а Маркони первый имел смелость стать на практическую почву…»

1.3 Как работает радиоприемник?

В микрофон поступают звуковые колебания ( речь, музыка и т.д. ). Они преобразуются микрофоном в электрические такой же формы, какую имеют звуковые. Из микрофона низкочастотные электрические колебания поступают в модулирующее устройство. Туда же из генератора подаются высокочастотные колебания постоянной амплитуды.

В модулирующем устройстве амплитуду высокочастотных колебаний изменяют ( модулируют ) с помощью электрических колебаний звуковой частоты. В результате амплитуда становится переменной, причём она меняется точно так же, как и поступающие из микрофона электрические колебания. Такие высокочастотные модулированные по амплитуде колебания несут в себе информацию о форме звукового сигнала. Поэтому частота высокочастотных колебаний называется несущей.

Электромагнитные волны звуковых, т. е. низких, частот ( от 16 до 20 000 Гц ) имеют малую мощьность и после излучения очень быстро затухают. Этим и вызвана необходимость использования модулированных радиоволн, которые благодаря высокой несущей частоте распространяются на большие расстояния и при этом содержат информацию о форме передаваемых звуковых колебаний.

Радиоприёмное устройство состоит ( в общей сложности ) из приёмной антенны, приёмного резонирующего колебательного контура и детектора – элемента, пропускающего переменный ток только в одном направлении.

В приёмную антенну поступают волны от множества радиостанций. Но каждая радиостанция осуществляет вещание только на строго определённой, отведённой ей несущей частоте.

Настаивая свой радиоприёмник на частоту нужной радиостанции, вы меняете собственную частоту имеющегося в приёмникеколебательного контура так, чтобы она былаа равна несущей частоте данной радиостанции, т. е. чтобы контур был настроен в резонанс с колебаниями, генерируемыми на данной радиостанции. При этом амплитуда колебаний выбранной радиостанции в контуре вашего приёмника  будет максимальной по сравнению с амплитудой колебаний, поступивших от радиостанций, вещающих на других несущих частотах. В этом заключается второе назначение несущей частоты – она обеспечивает возможность настройки на частоту нужной радиостанции.

Принятые колебания сначала усиливают. Затем для преобразования высокочастотных модулированных колебаний в звуковые производят детектирование, т. е. процесс, обратный модуляции. Детектирование проводится в два этапа: сначала с помощью детектора ( представляющего собой элемент с односторонней проводимостью ) из высокочастотных модулированных колебаний получает высокочастотный пульсирующий ток, а затем в динамике преобразуется в колебания звуковых частот.

2 Практическая часть

2.1 Что понадобится для сборки радиоприёмника?

Я решил собрать FM-радио, которое использует частотную модуляцию для несущей волны. Наше будующе радио расчитана на частоту от 76 до 108 МГц и питается от двух батареек типа ААА напряжением 3 В. Вот перечень материалов, чтобы его собрать:

1. 4 резистора с сопроливлением10 кОм;

2. Керамический конденсатор ёмкостью 33 пФ( пикофарад );

3. 2 керамических конденсатора 103 ёмкостью 100 нФ;

4. 2 диода 1N4148;

5. 2 электролитических конденсатора ёмкостью 100 нФ ( их особенность заключается в том, что диэлектриком служит оксидная плёнка на одном из электродов, которую поддерживает электролит );

6. Кварцевый резонатор на 32кГц ( внутри корпуча находится кварцевая пластина, к которой подведены разнополярные выводы. При подаче на пластину переменного тока пластина деформируется и резонирует, генерируя частотные колебания постоянной величины );

7. Микросхема HEX3653 ( она имеет встроенный модулятор частоты, что является важным отличием FM-радио от других );

8. 1 дроссель ( катушка, намотанная на металлический сердечник ) индуктивностью 10 мкГн;

9. плата для сборки;

10. вывод для подключения к наушникам;

11. 5 кнопок;

12. корпус для батареек;

Также для того, чтобы собрать наш FM-приёмник, нам надо использовать:

1.      Паяльник

2.                 Припой оловянно – свинцовый ПОС-61, состоящий из 61% олова и 39% свинца;

3.                 Смоченная губка для удаления излишек припоя с жала паяльника;

4.                 Жидкая канифоль ( в моём случае на основе деионизированной воды, но может быть и на спирту )

2.2 Сборка радиоприёмника

Собирать радиоприёмник я буду по указанной схеме ( Приложение 1).

Я включил паяльник и настроил его на температуру 250 градусов Цельсия. Послетого, как паяльник нагрелся, я окунул жало в канифоль для лучшего сцепления с припоем и начал пайку.

Для начала я решил припоять микросхему из-за её маленьких размеров и расположения посереди платы. Я смазал её ножки и контакты платы канифолью и, поставив с помощью пинцета микросхему на своё место, панёс на ножки припой по обе стороны, предотвращая их соединения и убирая излишки с жала при помощи мокрой губки. Результат вы видите ( Приложение 2 ).

Далее, присоеденив микросхему на своё место, я принялся за кварцевый резонатор. Поставив его на своё место, я отогнул его ножки, тем самым закрепив его. Смазав его места контакта с платой, я припоял его. Результат можно увидеть ( Приложение 3 ).

После этого я аналогично припоял конденсатор 103 на 100 нФ к своему месту ( Приложение 4 ). Потом я присоединил такой же конденсатор на своё место ( Приложение 5 ). Затем я припоял резистор 10 кОм. Далее я припоял сначата первый ( Приложение 6 ), а потом и второй диод 1N4148 ко своим местам. Следующим я припоял резистор 10 кОм между керамическими конденсаторами 33 и 104 ( Приложение 7 ). После этого под резистором я припоял дроссель ( Приложение 8 ).

Далее рядом керамическим конденсатором 104 я припоял транзистор, соблюдая порядок ( если его неправильно установить, тогда радио не заработает ), также я припоял рядом с транзистором два резистора ёмкостью 10 кОм.  Потом я припоял сначала первый, затем второй электролитические конденсаторы, соблюдая полярность ( если её не соблодать, электролит может вскипеть, и влучшем случае разрушит оксидную плёнку ), на своё место ( Приложение 9 ). Далее, я припоял вывод для подключения к наушникам к своему месту ( Приложение 10 ). После этого я припоял кнопки для включения, регулирования звука ( больше и меньше ), а также настройка на частоту ( большую или меньшую ) на свои места ( Приложение 11 ).

Осталось только припоять светодиод и провода к батарейкам, соблюдая полярность ( приложение 12 ). На этом сборка закончена.

2.3 Испытание радиоприёмника

Собрав радио, я принялся его испытывать. Подключив радиоприёмник

К источникам питания и вставив наушники в специальное отверстие. После этого я включил радио и появился в наушниках так называемый  «белый шум». Я несколько раз изменял длину волны и мне удалось поймать несколько радиостанций. На этом испытания были окончены.

Список источников

Список литературы

Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. - 7-е изд. - Смоленск: Высшая школа, 2014. - 319 с.

Список интернет-источников

Попов, Александр Степанович // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%B2,_%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80_%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87 (дата обращения: 21.11.2023).

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12