Радио

Индуктивность катушки препятствует не только быстрому возрастанию тока при замыкании цепи, но и его падению в момент размыкания. Иными словами, подобно тому как инерция противодействует всякому изменению скорости движения тел, индуктивность оказывает сопротивление всякому изменению силы электрического тока.

Теперь обратимся к конденсатору. Каково его действие? Конденсатор вмещает определенный электрический заряд, так же как сосуд вмещает определенное количество жидкости. Чем больше площадь пластин конденсатора и меньше расстояние между ними, тем выше его емкость, т. е. тем больший заряд он может вместить.

Чтобы «зарядить» конденсатор, нужно подключить его к полюсам электрической батареи. При этом на одной пластине («обкладке») конденсатора сосредоточится положительный заряд, а на другой — отрицательный. Если теперь отключить конденсатор от батареи и замкнуть обкладки проводником, то произойдет мгновенный разряд конденсатора — по проводнику протечет ток, и заряды уравновесят друг друга. Если конденсатор замкнуть прямолинейным проводником, то наибольший ток потечет в первый момент; по мере разряда сила тока будет падать и упадет до нуля, когда конденсатор совсем разрядится.

Другое дело, если к обкладкам конденсатора присоединить катушку индуктивности. В такой цепи вследствие ее большой электрической «инерции» максимальная сила тока установится не сразу. Ток, проходящий по катушке, будет возрастать постепенно и достигнет наибольшей величины, когда конденсатор полностью разрядится.

Казалось бы, в этот момент ток должен мгновенно прекратиться — ведь конденсатор полностью разрядился! Но попробуйте мгновенно остановить быстро мчащийся поезд. Такая попытка обречена на неудачу — скорость поезда будет уменьшаться постепенно.

Точно так же и движение электрических зарядов в силу «инерции» катушки не прекратится сразу, как только конденсатор разрядится. За счет энергии, накопленной катушкой, ток некоторое время будет течь в ту же сторону, что и раньше, постепенно убывая. При этом конденсатор вновь станет заряжаться, но на этот раз на той обкладке, где раньше был положительный заряд, начнет сосредоточиваться отрицательный, и наоборот. В тот момент, когда конденсатор снова зарядится, сила тока в цепи упадет до нуля; затем ток потечет в обратную сторону — конденсатор опять станет разряжаться.

Такой процесс попеременного заряда и разряда станет повторяться вновь и вновь — в цепи, состоящей из конденсатора и подключенной к нему катушки, будут происходить электрические колебания. Отсюда и название «колебательный контур». Если бы провод катушки не обладал сопротивлением, т. е. пропускал бы электрический ток без малейших потерь, то колебательный процесс в контуре продолжался бы вечно, и электрическая энергия все время переходила бы из конденсатора в катушку, из катушки снова в конденсатор и т. д.

Однако в любом проводе неизбежно расходуется электрическая энергия. Электронам, движущимся по проводу, приходится «пробиваться» сквозь гущу атомов и молекул металла. Часть электронов сталкивается с ними, резко тормозится и теряет свою энергию, которая превращается в тепло, нагревая провод (вспомните раскаленную спираль электрической плитки!).

А раз в проводе катушки имеются потери энергии, то электрические колебания мало-помалу затухают, и колебательный процесс в контуре прекращается.

Колебательный контур, как и обычный маятник, имеет собственную частоту колебаний. Чем больше индуктивность катушки и емкость конденсатора, тем ниже собственная частота колебательного контура. Регулировкой емкости или индуктивности контур передатчика либо приемника настраивают на нужную частоту электрических колебаний.

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА

Электронная лампа — важнейшая деталь современных радиопередатчиков и приемников. Ее работа основана на очень сложных физических явлениях. Сейчас мы познакомимся с этими явлениями, но прежде вспомним об одной профессии, некогда тяжелой и изнурительной. Речь идет о кузнеце. Когда-то от кузнеца требовалась большая сила. В наши дни кузнецом может работать любой человек. Чтобы повернуть рычаг механического молота, требуется незначительное усилие. Легкое движение руки — молот приподнялся. Другое движение — рухнул вниз, сплющивая раскаленный металл. Слабое мускульное усилие человека машина превращает в удар многотонного молота. Она в тысячи раз увеличивает человеческую силу.

Нечто подобное выполняет и радиолампа. С ее помощью слабые электрические колебания усиливаются во много раз. Такую лампу и называют усилительной.

Каким же образом действует радиолампа?

В конце прошлого века ученые, занимавшиеся усовершенствованием осветительной лампочки, во время одного из опытов обнаружили интересное явление. Они помещали внутрь лампового баллона металлическую пластинку и включали между этой пластинкой и нитью лампы электрическую батарею так, чтобы пластинка соединялась с положительным полюсом. Как только лампочка загоралась, в этой цепи появлялся ток, отклонявший стрелку чувствительного электроизмерительного прибора — гальванометра. Если же лампочка погашалась или пластинка присоединялась к отрицательному полюсу батареи, тока не было. Схема этого опыта показана на рис. 7.

^{Рис. 7. Схема простейшей электронной лампы.}

Самое удивительное заключалось в том, что в первом случае ток протекал по разомкнутой цепи. Он как бы перепрыгивал пространство между пластинкой и раскаленной нитью.

Долгое время это явление оставалось загадкой, но затем ему было дано объяснение.

При нагреве ламповой нити электроны, «блуждающие» между ее атомами, движутся все быстрее и быстрее. При высоких температурах они даже начинают «выпрыгивать» наружу. Когда нить раскалена, вокруг нее образуется облачко электронов.

Поскольку разноименные электрические заряды притягиваются друг к другу, электроны устремляются к металлической пластинке, лишь когда она заряжена положительно. Поэтому между нитью и пластинкой начинает течь электрический ток.

Когда же пластинка заряжена отрицательно, она, наоборот, отталкивает от себя электроны, и в этом случае никакого тока не возникает. Ток отсутствует и тогда, когда лампа не горит, потому что холодная нить не испускает электронов.

Металлическую пластинку (положительный электрод) назвали анодом лампы, а ламповую нить (отрицательный электрод) — катодом.

Простейшая радиолампа, в которой имеется всего лишь два электрода — катод и анод, — получила название диода [1] . Ее схематическое изображение дано на рис. 8.

^{Рис. 8. Схематическое изображение двухэлектродной лампы.}

Двухэлектродная лампа еще не способна усиливать электрические колебания, однако с ее помощью можно преобразовывать переменный ток в постоянный, т. е. текущий в одном направлении, или, как говорят, выпрямлять переменный ток.

1

Названия ламп — диод, триод и др. — происходят от древнегреческих числительных 2, 3 и т. д. по числу электродов.