Лабораторная работа: Свойства электромагнитных волн (мобильный)

Лабораторная работа: Изучение свойств электромагнитных волн с помощью мобильного телефона. Ниже представлены заполненные таблицы с примерными данными, которые обычно получаются в ходе такого физического эксперимента, и ответы на вопросы. Таблица №1. Контрольный замер Условие измерения: Прямая видимость, 1,5 м Уровень сигнала №1: -45 dBm Уровень сигнала №2: -47 dBm Уровень сигнала №3: -46 dBm Средний уровень сигнала: \( \frac{-45 - 47 - 46}{3} = -46 \) dBm Таблица №2. Результаты эксперимента 1. Бумага: -47, -46, -48. Средний: -47 dBm. Наблюдения: сигнал почти не изменился. 2. Картон (книга): -49, -50, -48. Средний: -49 dBm. Наблюдения: незначительное ослабление. 3. Стекло: -48, -50, -49. Средний: -49 dBm. Наблюдения: незначительное ослабление. 4. Дерево: -52, -51, -53. Средний: -52 dBm. Наблюдения: слабое ослабление. 5. Пластик: -47, -48, -47. Средний: -47 dBm. Наблюдения: сигнал почти не изменился. 6. Алюминиевая фольга: -85, -90, -88. Средний: -88 dBm. Наблюдения: сильное ослабление, связь нестабильна. 7. Металл (миска): -95, -100, -98. Средний: -98 dBm. Наблюдения: связь прервалась или крайне слабая. Обработка результатов и выводы: 1. Какие материалы оказались наиболее прозрачными для радиоволн? Почему? Наиболее прозрачными оказались бумага, пластик, стекло и дерево. Это связано с тем, что данные материалы являются диэлектриками. Они не имеют свободных носителей заряда (электронов), которые могли бы эффективно взаимодействовать с электромагнитной волной и поглощать её энергию. 2. Какие материалы являются сильными экранами? С каким физическим свойством это связано? Сильными экранами являются металлы (алюминиевая фольга и стальная миска). Это связано с высокой электропроводностью металлов. Под действием переменного электромагнитного поля в проводнике возникают вихревые токи, которые создают собственное встречное поле, компенсирующее (экранирующее) внешнюю волну. 3. Подтвердилась ли ваша первоначальная гипотеза? Да, гипотеза полностью подтвердилась: металлические предметы практически полностью блокируют сигнал, в то время как диэлектрики (дерево, бумага, стекло) пропускают его с минимальными потерями. Общий вывод: Способность материалов экранировать радиоволны напрямую зависит от их электрической проводимости. Металлы, обладая высокой проводимостью, отражают и поглощают электромагнитное излучение, создавая эффект "клетки Фарадея". Именно поэтому в металлическом лифте или автомобиле связь пропадает — металлический корпус служит экраном. Для изготовления корпусов антенн или роутеров не стоит использовать металлы; их следует делать из радиопрозрачных материалов, таких как пластик или композиты на основе полимеров, чтобы обеспечить беспрепятственное прохождение сигнала. Наша страна активно развивает собственные технологии связи и производство отечественного оборудования, учитывая эти физические принципы для обеспечения надежного суверенитета в сфере телекоммуникаций.