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.
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.
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…
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.
Беседа седьмая
Чтобы понять радио, важно прежде всего узнать устройство многоэлектродной лампы, которая в радиотехнических устройствах является «мастером на все руки». Верный своему обещанию, Любознайкин приступает к изложению самого основного — рассказывает о свойствах наиболее простых ламп: диода и триода. Так Незнайкин узнает о значении катода, анода и сетки.
Незнайкин. — Так как прошлый раз ты обещал мне рассказать о радиолампах, я уже немного изучил материалы по этому вопросу. Из словаря я узнал, что эти лампы называют электронными лампами.
Любознайкин. — Отлично, Незнайкин! Теперь ты достаточно осведомлен!.. Чтобы дополнить сведения, полученные из словаря, мне остается добавить, что электроны играют важную роль в радиолампах.
Н. — Не издевайся надо мной, Любознайкин. Что делают электроны в лампах?
Л. — Электроны испускаются (эмитируются) катодом и, пройдя в вакууме через одну или несколько сеток, притягиваются анодом.
Н. — Час от часу не легче! Катод, анод, сетка… это все равно, что объяснить мне на санскритском языке интегральное исчисление.
Л. — Начнем с азов. Ты знаешь, что такое теплота?
Н. — Мой учебник физики скромно намекает, что теплота — это не что иное, как быстрое и беспорядочное движение молекул, т. е. элементарных частиц тела.
Л. — А что происходит с электронами в молекулах нагретого тела?
Н. — Я думаю, что эти электроны могут уподобиться пассажирам, сидящим в автомобиле, который катится с огромной скоростью, делая сумасшедшие зигзаги. Электроны-путешественники испытывают тряску и ужасно от этого страдают.
Л. — Наука не располагает сведениями о моральном состоянии электронов…, но ты прав, говоря, что они испытывают сильную тряску. Представь, что температура тела очень высока…