Радио: вчера, сегодня, завтра
творческая работа учащихся по физике (6 класс)

Федеральное государственное казённое

общеобразовательное учреждение  

«Уссурийское суворовское военное училище МО РФ»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

РАДИО: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

Выполнил:

Арбузов Илья Олегович

13 сентября 2006 г.

Руководитель:

Шмаровоз Анна Николаевна

преподаватель  физики

Уссурийск

2019 год

Оглавление

Приложение                                                                                                           15

Введение

Все началось с кладовки моего прадедушки, которую все в семье называли «лаборатория». Из рассказов моего деда я знаю, что Николай Алексеевич Шмаровоз, мой  прадед, 50 лет преподавал физику в школах Уссурийска, моего города. И моя семья никогда не обращалась в ремонтные мастерские, потому что у него были «золотые руки». Мне всегда очень хотелось заглянуть в «лабораторию», и не так давно  бабушка попросила помочь разобрать инструменты. Чего только там не было – и запчасти от пылесоса, утюга, паяльник, но самое главное – я нашел старенький радиоприемник. Он не работал, шнура с вилкой не было. Мне стало интересно, как устроено радио и как можно передавать сигнал на большие расстояния. Засучив рукава, я снял верхнюю панель, убрал пыль, припаял шнур с вилкой. Прибор заработал, и я с гордостью продемонстрировал его своей семье (см. ПРИЛОЖЕНИЕ, фото 1).  Дед спросил: «А ты знаешь, кто придумал первый радиоприемник?» И вручил мне детскую энциклопедию. Чтобы расширить свои знания о радио, я решил изучить подробнее историю возникновения радио вообще и в Приморском крае и моем городе Уссурийске в частности. Заинтересовался устройством и технологией передачи информации на большие расстояния. Также захотелось узнать и проанализировать значение радио в современной жизни. Мне хочется самому собрать свое радио без использования сложных технических средств,  которые используются на производстве и поделиться полученным опытом с моими товарищами по Уссурийскому суворовскому военному училищу.  Я очень хотел участвовать во второй номинации этого конкурса, но я учусь пока в 6 классе, и мне не хватает для этого знаний и умений по физике.

В наши дни невозможно представить человека без Интернета, телевизора, мобильного телефона. Они так прочно вошли в нашу жизнь, что при отсутствии хотя бы одного устройства мы чувствуем себя некомфортно. Но современные способы и технологии передачи сигнала устарели. Необходимо технически усовершенствовать радиовещание. Чтобы отказаться от старой системы вещания, необходимо предложить что-то новое.

Гипотеза: возможно ли в современном мире при наличии цифровых технологий обойтись без радио?

Цель работы: изучение истории создания, применение и перспективы развития радиовещания.

Для достижения цели я поставил в работе следующие задачи: познакомиться с историей радио в стране и в Приморье; исследовать устройство простейшего радиоприемника; познакомиться с современными технологиями передачи волн на расстоянии.

Данная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка использованной литературы и приложения.

Глава I. История возникновения радио

Трудно сейчас сказать, кому и когда впервые пришла мысль о возможности связи на расстоянии, думаю, это было давно. На смену системе сигнальных костров, оповещавших о приближающейся опасности, появилась проволочная телефонная и телеграфная связь. Появление радиосвязи, которая позже легла в основу изобретения радиовещания, телевидения и мобильных телефонов, было вызвано значительными достижениями физики в XIX веке.

Коренную революцию в этой области техники произвело открытие беспроволочного телеграфа русским учёным Александром Степановичем Поповым в конце девятнадцатого столетия. Он же создал и первый радиопередатчик. Александр Степанович родился в 1859 году в уральском поселке Турьинские Рудники. Уже в детстве любил мастерить водяные колеса, механические игрушки, модели мельниц. Он закончил Петербургский университет. В студенческие годы, после обязательных лекций, вечерами спешил в физическую лабораторию, где увлеченно, не замечая времени, проводил опыты с электричеством. Полученные знания пригодились, когда Попов устроился на работу в товарищество «Электротехник». В конце XIX века мир облетела новость – немецкий ученый Генрих Герц сумел на практике доказать существование «лучей электрической силы» (электромагнитных волн). Многие пытались найти применение этим чудесным лучам, но первому удалось это сделать А.С. Попову.

Уже в 1889 году Попов, читая лекцию морским офицерам, высказал идею использовать электромагнитные волны для передачи сигналов на расстояние без проводов. А в 1894 году ученый конструирует прибор, реагирующий на электрические разряды молний, – грозоотметчик. Можно было «услышать» грозу задолго до того, как заклубятся над головой темные тучи. Тогда же Попов заметил, что если к прибору подсоединить кусок провода, то возрастает дальность и качество принимаемых сигналов. Это было рождением первой антенны.

И вот 7 мая 1895 года Александр Попов на заседании Русского физико-химического общества в Санкт-Петербурге демонстрирует созданный им аппарат для приема электромагнитных волн. О приеме сигналов извещал звонок. И с тех пор эта знаменательная дата – 7 мая 1895 года – в нашей стране считается днем рождения радио. И 24 марта 1896 года азбукой Морзе Александром Степановичем была отправлена первая в мире радиограмма. В ней было всего два слова «Генрих Герц». Я очень удивился, что в первой радиограмме изобретатель указал не свое собственное имя, как сделали бы большинство людей, а имя своего предшественника, открывшего электромагнитные волны. Я думаю, это говорит о человеческих качествах ученого. Так русский изобретатель выразил свое уважение немецкому коллеге. Первая в мире радиограмма, отправленная Поповым, преодолела расстояние всего в несколько сот метров, между химическим и физическим корпусами университета. Но уже вскоре это расстояние измерялось километрами. Радио не нуждается в проводах, число его слушателей неограниченно, и большие расстояния для радиоволн не помеха. Вот почему радио стало одним из самых массовых средств информации.

Следует отметить, что итальянцы считают изобретателем радио своего соотечественника инженера Г. Марконе. Но он продемонстрировал свой аппарат на год позже, хотя по конструкции он мало чем отличался от радио А.С. Попова.

Глава II. Устройство радио

Первый радиоприемник А.С. Попова имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и стеклянная трубка с металлическими опилками внутри, называемая когерер. Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал «легкую встряску», сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал. На рисунке (см. ПРИЛОЖЕНИЕ,  рис. 1) представлена схема радиоприемника А. С. Попова. (см. ПРИЛОЖЕНИЕ, фото 2)

В радиопередатчике речь, музыка – любые звуки превращаются в особые волны – радиовоны. Антенна передающей радиостанции излучает в пространство радиоволны. Эти радиоволны принимаются антеннами приемников радиослушателей. Волны эти распространяются со скоростью света одинаково хорошо и в атмосфере, и в безвоздушном пространстве космоса, проникают сквозь дерево, стекло, камень. Пересекаясь радиоволны не смешиваются друг с другом. Радиоприемник с помощью антенны улавливает их и превращает снова в речь, музыку и другие звуки.

Первая попытка передачи по радио человеческой речи была предпринята Поповым в 1903 году, однако качество передачи было плохим. Это было связано с тем, что тогда радиосигналы передавали затухающими радиоволнами от искрового электрического разряда.

Дальнейшее развитие радиосвязи и появление радиовещания, т.е. способа передачи на расстояние не только обычных радиосигналов, но и человеческой речи, было связано с изобретением электронной лампы.

Меня очень заинтересовала информация, что поначалу для радиовещания использовался способ амплитудной модуляции (АМ). Но в 1933 году американский инженер Эдвин Говард Армстронг получил патенты на устройства частотной модуляции (FM). Так вот откуда эта надпись FM на панели радио в автомобиле!  Этот способ помогал избавиться от множества помех, появляющихся в эфире, и добиться более высокого качества звучания. Однако переход на частотную модуляцию требовал других конструкций радиоприемной и радиопередающей аппаратуры. Поэтому данное предложение не нашло отклика, и Армстронг построил первую радиостанцию для передачи таких сигналов и на практике доказал ее преимущества (см. ПРИЛОЖЕНИЕ, фото 3).

Я убедился, что все гениальное на самом деле не так уж и сложно. После изучения материалов об изобретении А.С. Попова я еще больше укрепился в мысли, что следующий мой шаг – это сборка простейшего радиоприемника собственными силами.

Глава III. История развития радиовещания в Приморье

На Дальнем Востоке СССР радио появилось в 1924 году, когда во Владивостоке организовалась инициативная группа радиолюбителей.  Этой группой был разработан Устав и организовано 7 февраля 1924 года добровольное общество «Пролетрадио» (пролетарское радио). Председателем общества был избран Г.В. Гончар, работавший в то время ответственным секретарем приморской газеты «Красное знамя». 

Среди первых энтузиастов радио в Приморье, много сделавших для пропаганды и организации радиовещания, были радиолюбители инженеры Величковский, Черепнин, Повелихин, Шмулевич и другие (см. ПРИЛОЖЕНИЕ, фото 4, 5). Радиолюбители организовали сбор средств на  постройку во Владивостоке радиовещательной станции и покупки аппаратуры для нее. Средства собирали, организуя платные концерты художественной самодеятельности, вечера. В это же время в моем городе Уссурийске появляется филиал общества любителей радио «Пролетрадио». Инженеры и просто любители разрабатывали простейшие схемы радиоприемников, проводили в рабочих клубах лекции и беседы по радиотехнике, показывали работу радиопередатчиков. И, наконец, 30 января 1925 года президиум Дальревкома (Дальневосточноо революционного комитета) принимает постановление «О радиостроительстве в Дальневосточной области» Военное ведомство бесплатно предоставило «Пролетрадио» помещение под радиостанцию. Это были две маленькие комнаты в одноэтажном доме по адресу ул. Верхнепортовая, 40. Оно не отвечало необходимым техническим требованиям, но, несмотря на это, пятеро добровольцев занялись монтажом оборудования. Дом этот жив и сейчас. Сегодня в нем размещается Владивостокская художественная школа №1 (см. ПРИЛОЖЕНИЕ, фото 6). 

Монтаж, установку необходимой аппаратуры и подготовку станции к эксплуатации осуществили молодые радиолюбители – студент Владивостокского Политехнического института В.Е. Черепнин и мотористы одной из военных радиостанций Д.Т. Пиляй и А.И. Глебов. В дальнейшем Черепнин работал начальником этой станции, а Пиляй и Глебов – радиотехниками. Строительство первой радиовещательной станции во Владивостоке было закончено в 1925 году. 25 декабря этого же года была проведена первая пробная радиопередача. 1 января 1926 г. в 8 часов вечера в эфире прозвучали слова: «Товарищи, внимание! Говорит Владивостокская радиостанция». И это было начало первой в Приморье радиопередачи. Благодаря заранее установленным на улицах Владивостока 12-ти репродукторам, а также репродукторам в клубах Владивостока, Уссурийска, Сучана, Артёма и Гродеково, благодаря сотням самодельных радиоприемников, ее услышали тысячи людей, ожидавших начала вещания. Первая радиопередача была короткой – оркестр Владивостокской пехотной школы исполнил «Интернационал», затем передали в эфир игру скрипки и соло на балалайке. Вперемешку с музыкой жители Приморья «...затаив дыхание, слушали трески, шорохи, завывания…» Но вот что интересно: эту первую радиопередачу поймали радиоприёмники в Харбине и в Токио.

В Уссурийске редакция радио еще не существовала. Инженеры и техники города, обслуживавшие радиостанцию филиала, сами вели и передачи – зачитывали информации, объявляли концертные номера. Политическая часть вещания состояла главным образом из сообщений ТАСС, которые предоставлялись редакцией газеты «Красное знамя», чтения статей из газет и журналов Художественное вещание состояло из концертов и проводилось в основном силами самодеятельных кружков рабочих клубов городов Владивостока, Уссурийска, Артема. Позднее начали осуществляться трансляции концертов из театров и клубов, в которых кроме профессиональных артистов и музыкантов часто выступали радиолюбители. Среди первых артистов любителей-энтузиастов радио, принимавших самое активное участие в радиоконцертах, были певцы В.Л. Ермолаева, М.М. Волошинову, музыканты Мандрыка, Будрин, Фагорини и другие, безвозмездно участвовавшие в передачах. Это очень важно, потому что за трансляцию своих концертов современные артисты запрашивают огромные деньги. И я горжусь своими соотечественниками:  почти не имея средств, они всего лишь на два года отстали от Москвы в открытии первой радиостанции и самоотверженно развивали радиовещание на Дальнем востоке.

Глава IV. Радио в жизни человека: прошлое и настоящее

Радио прочно вошло в нашу жизнь. И сегодня нам кажется, что оно было всегда. Мы привычно настраиваем свой радиоприемник на любимую радиостанцию, слушаем музыку, новости или прогноз погоды.

История XX века неразрывно связана с радио и радиовещанием. В своей повседневной жизни мы не задумываемся над тем, что после открытия радиолокации (обнаружение предметов на расстоянии с помощью радиоволн) жизнь человека стала удобнее и безопаснее. Так, ночью, в тумане, на большом расстоянии радиолокатор «видит» то, что недоступно человеческому глазу. Кораблям в море больше не грозит неожиданное столкновение с айсбергом, из-за которого в Атлантическом океане затонул в начале XX века пассажирский пароход «Титаник». Летчик уверенно ведет сквозь плотную пелену облаков свой самолет. Радиоволны надежно охраняют наши воздушные границы. Ни один чужой самолет не сможет незаметно проникнуть в небо нашей Родины.

С помощью сигналов – команд, передаваемых по радио, инженеры управляют работой машин, находясь от них за миллионы километров. Так управляли и луноходом, и автоматическими межпланетными станциями, опустившимися на Венеру и Марс. Управляемые по радио машины работают там, где человеку опасно находиться.

Первая Российская радиовещательная станция появилась в 1922 году в Москве. Позже по всей стране появляются радиостанции. И еще долгое время до появления телевидения, радиовещание будет важнейшим источником информации для граждан нашей страны. Именно по радио 22 июня 1941 года наш народ услышал страшную весть о нападении немецко-фашистских захватчиков, всю Великую Отечественную войну люди, прильнув к радиоприемнику слушали вести с фронта от Советского Информбюро. Именно из сообщений радио советский народ – победитель узнал о подписании акта о безоговорочной капитуляции Германии. Голос знаменитого диктора Советского радио Ю.Б. Левитана стал за годы войны родным в каждой семье. И о первом полете человека в космос люди узнали из сообщений радио.

Но, к сожалению,  современные способы и технологии передачи устарели и давно исчерпали свои возможности. Современное радиовещание на УКВ волнах обеспечивает хорошее качество передачи, не подвержено атмосферным помехам, но, например, в условиях автомобиля, когда угол приема меняется вследствие поворотов, возможны искажения сигнала. Коэффициент полезного действия такого передатчик составляет в среднем 4% – почти как у паровоза. Большая доля мощности тратится на излучение электромагнитной волны и такое вещание давно стало обузой для энергетики нашей страны. Кроме того, выделенные для радиовещания диапазоны катастрофически перенаселены. Это значит, что один частотный канал без риска взаимных помех может излучаться только удаленными друг от друга передатчиками. В результате качество вещания становится удручающим.

Возникает вопрос: неужели придется отказаться от такой огромной работы, проделанной в течение целого века и забыть о радио вообще?

Глава V. Перспективы и предполагаемые пути развития радиовещания

Конечно, нет, нельзя отказаться от всего достигнутого за эти годы. Необходимо просто технически модернизировать отрасль. Отказ от старой системы вещания возможен только в том случае, если потребителю будет предложено не просто повышение качества, а что-то новое, недоступное ранее.

И тут на помощь приходят современные технологии цифрового звукового радиовещания, разработанные в конце прошлого века. Цифровое вещание открывает принципиально новые возможности в передаче звуковых программ и программ «радиомультимедиа», сочетающих звуковую, видео, графическую, текстовую и другие виды информации. Возможность пересылки разнообразной сопутствующей информации существенно расширяет спектр сервисных услуг, которые могут быть предоставлены вещателями. Так, сопровождение музыкальных передач информацией о произведении и исполнителе стало в цифровом радио уже традиционным. Кроме того, в испытательных проектах практиковалась выдача на дисплей приемников текстового содержания передачи, фотографий эстрадных исполнителей и картинок, иллюстрирующих содержание новостей.

Радио будущего, какое оно? Сейчас технологии радиовещания находятся на новом витке развития, возможно, даже более значительном. Не исключено, что ещё через 100 лет, а может и раньше, включив дедушкин приемник, поймать на него вообще ничего не удастся, так как стандарты вещания будут совсем другие. Используя интернет, я познакомился с элементами двух технологий и поделюсь ими в этой работе. Первая называется Direct-sampling, или «прямая оцифровка». Эта технология появилась относительно недавно, но её перспективы колоссальны. Как известно, радиоволны представляют собой электромагнитные колебания разной частоты. Проще сказать, колебания приемника настроены на колебания передатчика. Казалось бы, тут мало что можно изменить. Однако можно! Достаточно оцифровать входной сигнал, идущий с антенны, — и всю дальнейшую обработку и выделение сигнала можно осуществлять с помощью компьютерной программы. В отличие от «дедушкиного» аппарата, в таком приемнике не будет ни катушек, ни ручек настройки — лишь антенна и несколько микросхем. Более того, такой приемник может принимать несколько станций одновременно, например, воспроизводить музыку с одной, и параллельно записывать во встроенную память новости с другой, возможности ограничены лишь мощностью процессора и фантазией программистов. Такие приемники уже есть на рынке, но они очень дорогие. Хотя и мобильный телефон, который сейчас у каждого, когда – то стоил больших денег…  Еще одна новая технология  называется DRM (Digital Radio Mondiale). Мне она понравилась тем, что несмотря на все преимущества современных технологий, остается ещё много мест на планете, в которых просто нет сети Интернет. Специально для таких мест был разработан стандарт вещания DRM, обеспечивающий чистую цифровую передачу звука на «обычных» коротких волнах. Как известно, короткие волны способны огибать весь земной шар, и принимать их можно в самой удаленной от цивилизации точке мира. Так вот, цифровое кодирование  позволяет, несмотря на помехи, передавать не только звук, но даже изображения и тексты. Этот стандарт уже используется, с его помощью передаются даже русскоязычные программы, например радиостанцией «Голос России». Однако приемники такого типа у нас не получили широкого распространения из-за высокой цены и небольшого пока ещё объема радиовещания. В целом, сложно сказать, что будет не то что через 100, а даже через 20 лет. Можно предположить, что вещание будет цифровым, и что пользователь сам сможет запрашивать интересующие его фильмы, концерты и новости (см. ПРИЛОЖЕНИЕ, фото 7).

Заключение.

Во время работы над данным проектом я изучил энциклопедии, статьи, информацию сети Интернет и другую литературу, посвященную радио и радиоволнам. Выяснил, что с момента появления радио оно стало играть огромную роль в жизни человека. Также я изучил историю возникновения и развития радио. В работе представлены фотографии радиоприемников разных десятилетий. Особый интерес у меня вызвали события, связанные с появлением и развитием радиовещания в Приморье. Особую гордость испытал, прочитав слова А.С. Попова в ответ на предложение продать свое изобретение: «Я русский человек и все свои знания имею право отдать только моей Родине». Я суворовец, будущий офицер, и слова «честь», «Отечество», «Родина» для меня не пустые слова. Я горжусь, что Родина у меня и у А.С. Попова одна.  

В результате я расширил и систематизировал свои знания о радио, о его устройстве, о том, как менялось и совершенствовалось радио с течением времени. Своей работой я доказал, что,  несмотря на то, что радио моего прадедушки безнадежно устарело, технологии радиовещания  находятся на новом этапе развития.

Список используемой литературы

1. Аристова В.В., Гальперштейн Л.Я. Моя самая первая энциклопедия. – М., 2006. – 239 с.
2. Зубаков. Б. В., Чумаков. С. В. Энциклопедический словарь юного техника. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Педагогика, 1988. – 464с.
3. Открытия и изобретения // Детская энциклопедия. – М., Махаон, 2016. – 127 с.
4.  «Слушайте радио! Александр Степанович Попов (1859 -1905)» // Детская энциклопедия. – 2010. - № 3. – С. 35 – 38.
5. Интернет-источники:

          http://history.vestiprim.ru/chronograph/55-1926.html

               https://shkolazhizni.ru/computers/articles/35085/

ПРИЛОЖЕНИЕ

Фото 1. Радиоприемник прадедушки

Фото 4. Инженеры радиолюбители общества «Пролетрадио», г. Владивосток

Фото 5. Первые радиотехники Приморья

Фото 6. Первая радиостанция по ул. Верхнепортовой, д.40, г. Владивосток

Фото 7. Радио будущего