Transcript スライド集(PowerPoint)

前時の確認
身のまわりで電波が使われているものは？
例
テレビ，ラジオ，携帯電話，電子レンジ・・・・・・・たくさん
前時の確認
電波（電磁波）は
• 電流の流れる向きと大きさが絶えず変化するときに発生
電流・・・1秒間に通過する電荷の量
もう少し詳しく
電流のもとになる荷電粒子（＋や－の電気を帯びた粒子）で考えると
＋の電荷とーの電荷（点電荷対）の振動により，電場と磁場が発生。
それにより電磁波となって伝わる。
・電場と磁場の方向は直角に交わっている（直交している）
・速さは 3.0×１０８m/s（30万km/秒）
本日はここから
電波の発見の歴史を知ろう
• マクスウェル（イギリス 1831～1879）
○理論的に 3.0×108 m/s の速さで伝わる電磁波の存在
を予言（1864)
★マックスウェル方程式確立
• ヘルツ（ドイツ 1857～1894 ）
○電磁波の存在を実験にて確認(1888)
★ヘルツの実験，周波数の単位 Ｈｚ(ヘルツ）
アンテナの原型を発明
• マルコーニ（イタリア１８７４～１９３７ ）
○コヒーラ（電波の検出器）とアンテナの改良により，
無線通信に成功(1895)
★大西洋間の横断通信実験に成功(1901)
ヘルツの実験とは
二つの電極の間に高電圧をかけ火花を飛ばす
金属の輪の狭いギャップに火花が
生じた
簡易ヘルツの実験装置
電波(電磁波）の存在を確認！
[やってみよう]
ヘルツの実験①
発信器で放電させたら，検出器のネオン管は光るだろうか？直線型検出器の場合
発信器
平行
ﾊﾞﾁﾊﾞﾁ
垂直
ネオン管
(a) 結果（
）
(b) 結果（
）
[やってみよう]
ヘルツの実験②
発信器で放電させたら，検出器のネオン管は光るだろうか？ループ受信器の場合
平行
発信器
ﾊﾞﾁﾊﾞﾁ
(c) 結果（
）
(d) 結果（
）
垂直
(e) 結果（
）
(f) 結果（
）
ヘルツの実験①
直線型検出器(電場Eを受信可能）
発信器
平行
Ｅ
垂直
Ｅ
ﾊﾞﾁﾊﾞﾁ
ネオン管
(a)
(b)
ヘルツの実験②
ループ受信器（電場Ｅ 磁場Ｂとも受信可能）
平行
発信器
B
B
E
Ｅ
(c)
ﾊﾞﾁﾊﾞﾁ
(d)
垂直
Ｅ
(e)
(f)
[やってみよう]
コヒーラで電波を受信しよう。
目的：電子ライター（圧電素子を使用したもの）から送信した電波が，コヒーラ
（電波の受信装置）で受信をしたとき，発光ダイオードの発光する様子
を観察する。
手順
① アルミ箔 6cm×6cm を丸めて玉を作る。（8個）
② アルミ箔 10cm×10cm を同じ向きに
３回折り曲げ電極を作る。
③ ②のアルミ箔の電極をフィルムケースに図のように
取り付ける。
注：ケースの中で，２つの箔が接触しないようにする。
④ ③のフィルムケースの中に①で作ったアルミ箔の
玉を入れ，ケースのふたをする。
⑤ ④でできたフィルムケースに電池，発光ダイオードを
直列に接続する。
[やってみよう]
コヒーラで電波を受信しよう。
接続した状態
ここで，電子ライターを使ってみよう。どうなった？
電波の分類
★電波の周波数や強さは，電波法に基づいて利用する必要がある
波長
周波数
名称
主な利用例
超長波(VLF)
100km ～ 10km
3kHz ～ 30kHz
10km ～　1km
30kHz ～ 300kHz
長波(LF)
船舶・航空機用通信
1km ～ 100m
300kHz ～ 3MHz
中波(M F)
AM ラジオ放送
100m ～ 10m
3MHz ～ 30MHz
短波ラジオ放送
10m ～　1m
30MHz ～300MHz
電 短波（HF)
波
超短波(VHF)
1m ～ 1mm
300MHz ～300GHz
マイクロ波
FM ラジオ放送，テレビ放送
UHFテレビ放送，レーダー，
携帯電話，電子レンジ，衛星
通信など
波長(周波数）が異なるだけ!!
真空中の速さは 3.0×10８m/s
電波(電磁波）の分類②
★電波の周波数や強さは，電波法に基づいて利用する必要がある
波長
100km
名称
主な利用例
弱
超長波(VLF)
～ 10km
3kHz ～ 30kHz
10km ～　1km
30kHz ～ 300kHz
長波(LF)
船舶・航空機用通信
中波(M F)
AM ラジオ放送
1km
～ 100m
300kHz ～ 3MHz
100m
～ 10m
3MHz ～ 30MHz
10m
～　1m
30MHz ～300MHz
1m ～ 1mm
300MHz ～300GHz
電 短波（H F)
波
超短波(VH F)
マイクロ波
短波ラジオ放送
FM ラジオ放送，テレビ放送
UH Fテレビ放送，レーダー，
携帯電話，電子レンジ，衛星
通信など
100μm ～ 770nm
赤外線
770nm ～ 380nm
可視光線
赤外線写真，リモコン，暖房
光学機器
380nm ～ 0.1nm
紫外線
殺菌，化学作用
１nm ～ 0.001nm
Ｘ線
Ｘ線写真，医療
0.01nm以下
γ線
材料調査，医療
波長(周波数）が異なるだけ!!
真空中の速さは 3.0×10８m/s
直電
進磁
波
集の
束
性
･
電
磁
波
周波数
強
電波の変調とは
例
人の声(人が聞こえる音）を送信する場合。
人が聞こえる音は周波数・・・２０～２００００Hz
これを電気信号に変えて
携帯電話（800MHｚ）やAMラジオ（NBC佐賀 1458ｋHz)
ＦＭラジオ（ＦＭサガ 77.9ＭHz）
の電波にのせて送信
情報をのせる一定周波数の電波・・・搬送波（はんそうは）
搬送波に情報をのせる処理 ・・・変調
正弦波から搬送波を特定
する要素
・振幅
ＡＭ方式
・周波数 ＦＭ方式
AM変調の様子を見てみよう
1500Hｚの電気信号
１５００Hｚの情報を１５００KHｚの
搬送波で送っている波形です。
AM変調させた様子
1500kHzの電波(搬送波）
電波のまとめ
電波(電磁波）は，
・電界(電場）と磁界(磁場）がお互いに影響しながら
伝わる横波である。
・電気のエネルギーを，電波のエネルギーとして
空間を通って運ぶ。
・周波数(波長）により分類される（速さは同じ）。
・変調させることにより，情報を搬送波にのせて
伝えることができる。