Беседа шестая
Беседа шестая
Предыдущие беседы позволили Незнайкину (и Вам, дорогой читатель) получить необходимые знания из общей электротехники. А теперь, увлекаемый Любознайкиным, Незнайкин принимается за изучение радио. Опираясь на уже полученные знания, они рассматривают в этой беседе вопросы избирательности и настройки колебательных контуров.
НЕЗНАЙКИН И МАТЕМАТИКА
Любознайкин. — Последний раз при расставании ты меня спросил, от каких факторов зависит резонансная частота колебательного контура.
Незнайкин. — Да, но с тех пор я размышлял об этом вопросе и думаю, что нашел истину. Во-первых, колебательный контур состоит только из одного конденсатора и одной катушки. Значит, строго говоря, его собственная частота может зависеть только от емкости этого конденсатора и индуктивности этой катушки.
Л. — Не нужно быть Шерлоком Холмсом, чтобы прийти к этому заключению.
Н. — Конечно. Но я пошел дальше… Что касается емкости, то чем она больше, тем длительнее будут каждый заряд и каждый разряд. Точно так же, чем больше индуктивность, тем сильнее она противодействует любому изменению тока и, следовательно, замедляет колебания. Короче, период собственных колебаний контура увеличивается с увеличением емкости и индуктивности.
Л. — И, следовательно, частота в то же время уменьшается. Поздравляю тебя, Незнайкин, твои рассуждения правильны. Только следует добавить, что частота (и период) не меняется так же быстро, как емкость или индуктивность. Если бы ты хотя немного любил математику, я бы тебе сказал, что период собственных колебаний контура пропорционален корню квадратному из произведения емкости на индуктивность{6}.
Н. — О! Ты знаешь, математика меня тоже не любит, и это чувство я разделяю. Я признаюсь, даже с риском показаться неблагодарным, что я пока не вижу большой пользы для радио от всего того, что связано с колебательными контурами.
КОЛЬЦА ДЫМА
Л. — Я тебе уже объяснял во время нашей второй беседы, что когда в вертикальном проводе, называемом антенной, циркулирует ток высокой частоты…
Н. — …электромагнитные волны отделяются от него и распространяются, как кольца дыма, которые расширяются с сумасшедшей скоростью, равной 300 000 км/сек.
Л. — Отлично, память у тебя еще не ослабела… Теперь, как ты думаешь, что произойдет, если на своем пути эти кольца встретят другой вертикальный проводник?
Н. — Я думаю, что в этом случае можно, применив принцип обратимости явлений, утверждать, что электромагнитные кольца наведут во встречном проводнике токи высокой частоты.
Л. — Правильно! И чтобы назвать вещи своими именами, мы скажем, что электромагнитные волны возбуждают в приемной антенне ток, аналогичный тому, который циркулирует в передающей антенне. Он будет, конечно, значительно более слабым, так как, удаляясь от передатчика, волны ослабляются.
Н. — Как кольца дыма, которые распространяются и постепенно растворяются в воздухе.
НЕЗНАЙКИН БОИТСЯ УМЕРЕТЬ ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УДАРА
Л. — Теперь подумай об одной серьезной веши. Во всем мире каждую минуту действуют десятки различных радиопередатчиков.
Н. — Но ты не будешь утверждать, что все они возбуждают токи в любом вертикальном проводе?!
Л. — Именно так! Будь уверен, что и через тебя, хотя ты являешься далеко не совершенным проводником, проходят в этот момент десятки токов высокой частоты.
Н. — Как это страшно! Лучше бы ты мне об этом не говорил! Но почему же я ничего не чувствую?
Л. — Да просто потому, что эти токи очень слабы. Кроме того, в противоположность постоянному току и переменным токам низкой частоты, которые распространяются внутри проводника, токи высокой частоты распространяются только по поверхности проводника. Это называется поверхностным эффектом.
Н. — Это меня немного успокаивает…, но другое меня беспокоит. Так как приемная антенна принимает токи от всех действующих радиостанций, мы должны были бы слышать ужасную смесь классической и легкой музыки, конференций, последних новостей, кулинарных рецептов и т. п. Я не представляю себе, что можно было бы понять при одновременном приеме Берлина, Москвы и Ватикана…
ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ
Л. — Ты же хорошо знаешь, что это не так. Радиоприемники являются избирательными (селективными) приборами, т. е. обладают способностью выбирать среди множества волн именно ту, которая создается в антенне нужного нам передатчика.
Н. — Каким образом?
Л. — С помощью одного или нескольких колебательных контуров. Например, на рис. 23 антенна связана при помощи катушки с колебательным контуром. Это как раз тот случай, который мы рассматривали в конце нашей последней беседы. Из всех токов, которые циркулируют в антенне, только тот, который будет иметь частоту, равную резонансной частоте колебательного контура LC, наведет на зажимах АБ некоторое переменное напряжение.
Рис. 23. Индуктивная связь колебательного контура с антенной.
Н. — Значит, различные передающие станции, если я хорошо понял, должны отличаться друг от друга различными частотами вырабатываемых ими токов.
Л. — Именно так. Частота для передатчика то же, что и номер для телефонного аппарата, который мы набираем при помощи диска номеронабирателя.
Н. — Но ведь колебательный контур может иметь только одну частоту, как же мы можем при желании слышать различные передачи?
Л. — Настраиваясь на различные частоты. Чтобы изменить резонансную частоту, достаточно изменить величину индуктивности или емкости контура. Разве ты не видишь, что на рис. 23 конденсатор С перечеркнут стрелкой? На схемах стрелка показывает обычно, что данная величина является переменной. В этом случае для настройки мы используем конденсатор переменной емкости.
Н. — Следовательно, в антенне имеется много токов различной частоты, но, изменяя емкость конденсатора, мы настраиваем колебательный контур на нужную нам частоту и тем самым как бы «ловим» нужную станцию. Между точками А и Б появляется переменное напряжение, но… что с ним происходит дальше?
Л. — Это напряжение обычно очень слабое. Его надо усилить, прежде чем использовать для дальнейших преобразований. Именно для усиления и используют радиолампы, тайны которых мы исследуем в следующий раз.