Transmission des informations par ondes électromagnétiques

Transmission des informations par ondes électromagnétiques
I. TRANSMISSION DES INFORMATIONS:
1. Rappeler la définition d'une onde
Une onde est un phénomène de propagation d’une perturbation, sans transport de matière mais avec transport
d’énergie
2. Indiquer le type de phénomènes expérimentaux pour montrer la nature ondulatoire de la lumière.
Les phénomènes de diffraction.
3. Le texte met en avant quatre points nouveaux avancés par Maxwell dans sa théorie électromagnétique. Lesquels?
Maxwell unifie les forces électrique et magnétique, affirme la possibilité de l’existence d’une OEM montre que la
vitesse des ondes électromagnétiques est la même que celle de la lumière, postule que la lumière est une OEM.
4. Quelle propriété différencie les ondes électromagnétiques des ondes mécaniques ?
Les OEM ne nécessitent pas de milieu matériel pour se propager, contrairement aux ondes mécaniques.
5. Quel argument incite à penser que les ondes lumineuses sont de nature électromagnétique ?
Les OEM se propagent à la même vitesse que la lumière
6. Rappeler l'ordre de grandeur des fréquences et des longueurs d'onde des ondes lumineuses.
Ondes lumineuses : f entre 1014 et 1016 Hz, λ entre 400 et 700nm.
7. Calculer l'ordre de grandeur des longueurs d'ondes des ondes électromagnétiques utilisées par Hertz.
f=100MHz soit λ de l’ordre du mètre.
Etude d’un document vidéo : « C’est pas sorcier, ici l’onde »
1. Les ondes sonores se propagent dans l’air à environ 340 m/s. Les OEM se propagent toutes dans l’air à environ
3.108m/s. Qu’est-ce qui différencie les OEM radio, visibles, rayons X ?
Leur longueur d’onde est différente.
2. Qui a découvert les ondes le siècle dernier. A quelle grandeur physique a-t-il donné son nom ?
M Hertz a découvert les ondes le siècle dernier. Il a donné son nom à la fréquence.
3. Quelles sont les fréquences des signaux de la voix ?
Les signaux de la voix ont des fréquences comprises entre 20 et 15 000 Hz
4. Quelle est la nature su signal reçu par une antenne émettrice ? Et la nature du signal émis ?
Le signal reçu par une antenne émettrice est un signal électrique. Le signal émis est une OEM de même fréquence
que le signal électrique.
5. Qu’a inventé Guglielmo Marconi vers 1895 ?
Il a inventé la TSF : télégraphe sans fil.
6. Quel est le principe du micro ?
Le micro crée des ondes électromagnétiques de même fréquence que la voix.
7. Pourquoi ne peut-on pas utiliser un courant de même fréquence que la voix pour la transmission radio ?
Il faudrait des antennes de 60m de haut environ. La fréquence de la voix est trop faible.
8. Comment fait-on alors pour transporter la voix?
On utilise une onde porteuse à haute fréquence que l’on mélange (module) avec un signal électrique basse
fréquence de la voix. Ce phénomène s’appelle la modulation d’amplitude.
9. Qu’est-ce que la démodulation ?
Il faut filtrer le signal, le démoduler de façon à n’obtenir que la fréquence du signal correspondant à la voix ou à la
musique.
10. Quel est le rôle d’un tuner ?
Un tuner permet de sélectionner une fréquence.
11. Pourquoi les ondes courtes ont-elles une portée importante ? Que se passe-t-il si la longueur d’onde est trop
courte ?
Les ondes courtes rebondissent sur l’ionosphère. Si la longueur d’onde est trop courte, les ondes traversent
l’ionosphère.
12. Que veut dire FM ? Quel est l’intérêt de la FM par rapport aux grandes ondes? Quel en est l’inconvénient ?
FM signifie modulation de fréquence. Elle permet de faire passer toutes les informations, y compris les hautes
fréquences. L’inconvénient est que les ondes ne dépassent pas les 10km.
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Chapitre 8
II . LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES
Les ondes hertziennes sont des ondes électromagnétiques qui véhiculent des informations (sons, musiques,
images…) sur de grandes distances sans aucun support matériel.
C'est le physicien allemand Hertz qui produit en 1887 les premières ondes électromagnétiques grâce à son
oscillateur. Il montre qu'elles possèdent toutes les propriétés des ondes lumineuses.
Les ondes hertziennes sont caractérisées par une fréquence f (en Hz), une longueur d'onde λ (en m) une
vitesse de propagation dans le vide ou l'air: c.
1. Quelles sont les fréquences des ondes hertziennes ? Comparer avec les ondes visibles.
Leur fréquence est comprise entre 3 .105 et 3.108 Hz alors que pour les ondes visibles, f entre 1014 et 1016 Hz
2. Quelles sont les longueurs d'onde des ondes hertziennes ?
Pour les ondes hertziennes, λ entre 10-3 et 103m.
3. Quelle relation y-a-t-il entre f, λ et c ?
c=λf
4. Quelle est la valeur de la célérité c des ondes hertziennes ?
c=3 .108m
1) Les gammes d’onde
2) Émission et réception
Expérience :
1. Quelle est la forme de l'oscillogramme observé à 150 kHz ? Est-ce vrai quelle que soit la fréquence ?
2. Quel est l'effet produit par une augmentation du niveau de sortie du G.B.F. ?
On observe une augmentation de l’amplitude du signal observé sur l’oscilloscope.
3. Quel est le rôle de chaque fil ?
Le fil connecté au GBF est l ‘antenne émettrice ; le fil connecté à l’oscilloscope est l’antenne réceptrice.
Une onde électromagnétique est produite par un courant variable dans le temps. Cette production est plus efficace si
on utilise une antenne d’émission. Une antenne est un conducteur rectiligne relié à un point du circuit électrique.
La fréquence de l’onde électromagnétique produite par une antenne d’émission celle du signal électrique
qu’elle reçoit.
La longueur d’une antenne n’est pas quelconque : elle est égale à !/2 ou !/4 où ! est la longueur d’onde dans le
vide de la porteuse émise.
Exemples:
• La fréquence de la porteuse d’un téléphone cellulaire GSM est 5 GHz. On a ! = 3.108/5.109 = 0,06 m, soit
une antenne de 3 cm (ou 1,5 cm).
• La fréquence de la porteuse pour la télévision est de 200 MHz. La longueur d’une antenne de télévision est
de 0,75 m (ou 37,5 cm).
L’antenne de réception capte l’onde électromagnétique et produit un signal électrique.
La fréquence du signal électrique produit par une antenne de réception est égale à celle de l’onde
électromagnétique qu’elle reçoit.
3) Transmettre un signal par O.E.M. sinusoïdales :
Pourquoi l’utilisation d’une onde porteuse permet d’apporter une solution aux problèmes de transmission des
signaux BF ?
Les signaux BF ont des fréquences trop faibles pour êtres utilisés directement. Un onde porteuse HF peut être
transmise sur de longues distances. D’autre part, on peut transmettre simultanément différents signaux en utilisant
des porteuses de fréquence de fréquences distinctes.
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