Генрих Рудольф Герц
.docx
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ИИСТ
отчет
по докладу
по дисциплине «Введение в специальность»
Тема: Генрих Рудольф Герц
Студент гр. 9587 |
|
Медведев Г.Н. |
Преподаватель |
|
Сулоева Е.С. |
Санкт-Петербург
2019
Генрих Рудольф Герц относится к числу немецких ученых XIX века.
Он прославился благодаря своим экспериментально подтвержденным работам об электромагнитных волнах. Его считают одним из основателей электродинамики.
Ранние годы
Родился будущий ученый 22.02.1857 в зажиточной семье юриста в Гамбурге. Позже его отец стал сенатором, а его матерью была дочь армейского врача.
У мальчика было трое братьев и сестра. Он с детства был обладателем феноменальной памятью, это позволило ему без лишнего труда изучать языки. В школе он проявлял невероятный интерес к наукам.
Кроме школьных занятий он ходил в ремесленные кружки, такие как: столярные и слесарные. Он достиг высоких результатов в обоих сферах своих увлечений. В эти года он начинает конструировать свои первые изобретения.
В Дрездене, а затем в Мюнхене, Генрих поступает в политехникум для получения образования инженера. Но на этом он не останавливается, окончив данное учебное заведение он решает пойти дальше. Написав родителям письмо, в котором говорилось о его решении стать ученым.
Они поддержали сына, и вскоре он покидает город и переезжает в Берлин для дальнейшего обучения
Научные работы Герца
Всю свою недолгую, но интересную жизнь Генрих посвятил науке. Интерес он проявлял к:
метеорологии;
механике контактного взаимодействия;
электромагнитным волнам.
Он также открыл внешний фотоэффект. Особого вклада в метеорологию Герц не сделал, но он владел глубоким интересом к данной теме. Он увлекся ею в результате общения со своим профессором из политехникума в Мюнхене. Написал некое количество статей, когда был ассистентом.
В течение двух лет, с 1881 по 1882 года, Герц размещает две статья по тематике, вскоре которую назовут "механика контактного взаимодействия". Они оказались очень полезными и принесли первые лучи славы ученому. Первый заметил недоработки в статьях Жозеф Буссинеск, тем самым доказав их важность. В них рассказывалось о поведении двух соприкасающихся асимметричных объектах под прессом.
Исследование электромагнитных волн
Электромагнитные колебания, возникающие в колебательном контуре, по теории Максвелла могут распространяться в пространстве. В своих работах он показал, что эти волны распространяются со скоростью света в 300 000 км/с. Однако очень многие ученые пытались опровергнуть работу Максвелла, одним из них был Генрих Герц. Он скептически относился к работам Максвелла и попытался провести эксперимент по опровержению распространения электромагнитного поля.
Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле называется электромагнитной волной.
В электромагнитном поле магнитная индукция и напряженность электрического поля располагаются взаимно перпендикулярно, и из теории Максвелла следовало, что плоскость расположения магнитной индукции и напряженности находится под углом 900 к направлению распространения электромагнитной волны (Рис. 1).
Эти выводы и попытался оспорить Генрих Герц. В своих опытах он попытался создать устройство для изучения электромагнитной волны. Для того чтобы получить излучатель электромагнитных волн, Генрих Герц построил так называемый вибратор Герца, сейчас мы называем его передающей антенной (Рис. 2).
Имея в наличии закрытый колебательный контур (Рис. 3), Герц стал разводить обкладки конденсатора в разные стороны и, в конце концов, обкладки расположились под углом 1800, при этом получилось, что если в этом колебательном контуре происходили колебания, то они обволакивали этот открытый колебательный контур со всех сторон. В результате этого изменяющееся электрическое поле создавало переменное магнитное, а переменное магнитное создавало электрическое и так далее. Этот процесс и стали называть электромагнитной волной (Рис. 4).
Если к открытому колебательному контуру подключить источник напряжения, то между минусом и плюсом будет проскакивать искра, что как раз и есть ускоренно движущийся заряд. Вокруг этого заряда, движущегося с ускорением, образуется переменное магнитное поле, которое создает переменное вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь, создает переменное магнитное, и так далее. Таким образом, по предположению Генриха Герца будет происходить излучение электромагнитных волн. Целью эксперимента Герца было пронаблюдать взаимодействие и распространение электромагнитных волн.
Для принятия электромагнитных волн Герцу пришлось сделать резонатор (Рис. 5).
Это колебательный контур, который представлял собой разрезанный замкнутый проводник, снабженный двумя шариками, и эти шарики располагались относительно
друг от друга на небольшом расстоянии. Между двумя шариками резонатора проскакивала искра почти в тот же самый момент, когда проскакивала искра в излучатель (Рис. 6).
Налицо было излучение электромагнитной волны и, соответственно, прием этой волны резонатором, который использовался как приемник.
Из этого опыта следовало, что электромагнитные волны есть, они распространяются, соответственно, переносят энергию, могут создавать электрический ток в замкнутом контуре, который находится на достаточно большом расстоянии от излучателя электромагнитной волны.
В опытах Герца расстояние между открытым колебательным контуром и резонатором составляло около трех метров. Этого было достаточно, чтобы выяснить, что электромагнитная волна может распространяться в пространстве. В дальнейшем Герц проводил свои эксперименты и выяснил, как распространяется электромагнитная волна, что некоторые материалы могут препятствовать распространению, например материалы, которые проводят электрический ток, не давали проходить электромагнитной волне. Материалы, которые не проводят электрический ток, давали электромагнитной волне пройти.
Благодаря своим опытам Герц пришёл к следующим выводам:
Волны Максвелла «синхронны» (справедливость теории Максвелла, что скорость распространения радиоволн равна скорости света);
Можно передавать энергию электрического и магнитного поля без проводов.
Преподавание
Герцу довелось занимать следующие должности:
Ассистент в Берлинском университете (1880-1883)
Лектор в Кильском университете (1883-1885)
Полный профессор в Университете Карлсруэ (1885).
Награды
Генрих Рудольф Герц был награжден медалью Меттеучи Итальянским обществом наук в 1889 году. Парижская академия наук и Венская императорская академия поблагодарили его за труды премиями Лаказа и Баумгартнера. Позже ему вручили медаль Румфорда, в Королевской академии в 1891 году в Турине наградила Герца премией Бресса.
Также он был удостоен Прусским орденом Короны и японским орденом Священного сокровища.
Смерть ученого
Великий ученый прожил достойную похвал, но короткую жизнь. После нескольких операций проведенных в попытках излечить больного, Герц умер от гранулематоза Вегенера. За 36 лет жизни он сделал много полезных открытий, которые помогают современному человеку. Его похоронили в Гамбурге.
Наследие
18 декабря 1897 года одними из первых переданных по радио словами были:" Генрих Герц". Международная электротехническая комиссия приняла решение, называть единицу измерения количества циклов в секунду - Герц (Гц),занесена в систему Си. Также есть медаль в честь ученого. В честь Герца назван кратер, находящийся на востоке с обратной стороны луны.