Покоренный электрон

Рис. 90. Движение электрона, попавшего в магнитное поле.

Эту особенность магнитного поля использовали для создания магнетронов. Первый в мире мощный магнетрон построили в 1939 году советские инженеры Д. Е. Моляров и . Ф. Алексеев.

В магнетроне только два электрода — анод и катод; сеток нет. Анод изготовлен в виде полого, металлического цилиндра с толстыми стенками. Катод имеет форму палочки или стержня и помещается внутри полости анода в самом ее центре, то есть он расположен по оси анода. В стенках анода, параллельно его оси, высверлены каналы, соединенные боковой стороной с внутренней полостью магнетрона; это объемные резонаторы (рис. 91).

Рис. 91. Основные части разрезного магнетрона. Электроны крутятся вихрем вокруг катода. Электрические колебания возникают внутри каждого цилиндрического канала, разрез которого служит конденсатором.

Оба электрода находятся в сильном магнитном поле, направленном так, что его силовые линии пронизывают пространство между анодом и катодом вдоль их оси.

На катод, как и в обычной лампе, подают отрицательное напряжение, на анод — положительное.

Катод подогревают электрическим током. Он испускает электроны. Увлекаемые электрическим полем, электроны мчатся от катода к аноду. Если б не было магнитного поля, они полетели бы по прямым линиям, то есть по радиусам, и без помех «приземлились» бы на аноде.

Но магнитное поле диктует им свои законы. Пересекая магнитные силовые линии, электроны сворачивают с прямого пути и несутся по кругу, как щепки, попавшие в водоворот.

Напряжение на электродах и сила магнитного поля подобраны с таким расчетом, чтобы электроны поворачивали обратно к катоду как раз возле самой поверхности анода. Они скользят вдоль анода и летят назад. Ток через магнетрон почти не идет.

Электроны же, вылетая из раскаленного катода, накапливаются в «вихре» магнитного поля: в пространстве между катодом и анодом сосредоточивается мощный электрический заряд.

Этот заряд не остается неизменным, на нем сказывается влияние полых резонаторов, высверленных в стенках анода. Под их воздействием электронный вихрь начинает пульсировать, он то сжимается, то расширяется. Но, расширяясь, электронный вихрь каждый раз касается анода.

На анод обрушиваются миллиарды миллиардов электронов сразу. Возникает резкий отрывистый толчок, создающий в цепи анода колебания электрического тока. Такие толчки следуют один за другим — магнетрон генерирует колебания.

Эти колебания происходят с частотой, которая определяется размерами резонаторов и устройством магнетрона.

Анодное напряжение на магнетрон подается не все время, а только на очень короткие промежутки времени мощными импульсами, например, на одну стотысячную долю секунды через каждую сотую долю секунды. После каждого такого импульса магнетрон, создав в течение его колебания огромной мощности, может «отдохнуть», а общий расход затраченной в секунду энергии оказывается не очень большим — магнетрон каждую 0,00001 секунды работает, а 0,01 секунды отдыхает.

В результате разных усовершенствований, соединив в себе колебательный контур с мощной лампой, магнетрон стал очень портативным прибором.

Современный мощный магнетрон свободно умещается на ладони. Несмотря на столь скромные размеры, он служит генератором исключительно мощных электромагнитных колебаний (рис. 92).

Рис. 92. Внешний вид магнетрона.

Магнетрон, создающий радиоволны длиной около 3 сантиметров, способен на короткие промежутки времени развивать мощность свыше тысячи киловатт, а магнетрон, предназначенный для генерации радиоволн около 10 сантиметров, развивает мощность в 2500 киловатт. Это делает магнетрон незаменимым прибором для радиолокационных станций, которые должны посылать сигналы мощными короткими импульсами.

Глава десятая. Современный «Золотой петушок»

Полет летучих мышей

Летучая мышь издавна интересовала натуралистов. Это очень странный зверек. Глаза у него крошечные, слабые; с такими глазками даже днем трудно что-либо разглядеть, а летучие мыши летают ночью, охотятся впотьмах, да еще как ловко охотятся! Черными стрелами носятся они меж ветвей деревьев или под стропилами крыш, на лету ловят комаров и ночных бабочек, и при этом ни разу не заденут крылом за ветку или за балку.

Если впустить летучую мышь в большой темный сарай, в котором по всем направлениям натянуты веревки, проволоки, понаставлены шесты и палки, то летучая мышь все равно будет носиться по сараю, удивительно легко и ловко огибая все препятствия.

Птицы так летать не могут. Воробей, выпущенный в комнате из клетки, прежде всего ринется к окну и, ударившись о стекло, расшибется. Летучая мышь в закрытое окно не полетит. Но если форточка будет открыта, мышь быстро найдет лазейку и шмыгнет в нее.

Натуралисты хотели узнать, каким органом чувств руководствуется летучая мышь в полете? Что помогает ей ориентироваться ночью и в весьма трудных условиях? Чтобы выяснить это, делали различные опыты. Нескольких летучих мышей ослепили и выпустили. Слепые мыши летели не хуже зрячих. Значит, в полете мышь «смотрит» не глазами.

Быть может она пользуется осязанием? Кончик носа и лапки летучей мыши покрыли лаком и отпустили ее. Мышь летала, как ни в чем не бывало.

Может быть, у летучих мышей важную роль играет обоняние? Липким пластырем заклеили мышам носы и отпустили, — полетели прекрасно!

Остается еще слух! Уши у летучих мышей отменно большие. Уже сама величина ушей показывает, что этот орган особо важен. Нескольким мышам залепили воском уши.

С заткнутыми ушами мыши стали летать плохо: одна ударилась о столб и разбила крыло, другая налетела на веревку.

Но как можно смотреть… ушами? Понятно, что на ночной охоте слух незаменим. Комар летит — звенит. Мышь слышит комариный писк и ловит комара. Но ведь веревки, палки, ветки, стекла не издают звуков! Мышь не может слышать веревку, натянутую в сарае, а все-таки огибает ее. При чем же тут слух? Это было неясно.

Единственное, чего не догадывались сделать ученые, — это заклеить мышам липким пластырем рты и посмотреть, как будут мыши летать с закрытыми ртами. Людям и в голову не могло прийти, что мышь может «освещать» дорогу голосом и «смотреть» ушами.

Опыты, которые ученые делали с летучими мышами в конце XVIII века, ни к чему не привели. Тайна полета мышей осталась тогда неразгаданной.

Только в недавнее время ученые нашли способ видеть и ориентироваться ночью в тумане не хуже летучих мышей и только недавно способ ориентировки этих ночных летунов стал нам понятен.