Телевидение?.. Это очень просто!

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПЕСОЧНЫЕ ЧАСЫ

Н. — Итак, сюда все диоды, триоды, пентоды и прочие «оды!». Вперед, электронные батальоны!

Л. — По правде сказать, лампы играют только вспомогательную роль в «развертках времени», или просто «развертках», как называют генераторы пилообразного напряжения.

Н. — Развертывающее устройство представляет собой, очевидно, нечто вроде песочных часов, где песчинки заменены электронами?

Л. — Ты правильно подметил. Как и в песочных часах (рис. 29), где уровень песка в нижней половине регулярно поднимается до тех пор, пока весь песок не пересыплется, после чего часы переворачивают и нижняя половина мгновенно пустеет, так и в развертках времени ток постепенно заряжает конденсатор до момента, когда конденсатор быстро разряжается; после этого цикл явлений повторяется.

Рис. 29. В песочных часах уровень песка постепенно поднимается вплоть до момента, когда их переворачивают, после чего все начинается сначала. То же происходит и с напряжением на зажимах конденсатора во временной развертке.

Н. — Таким образом, если я тебя правильно понял, развертка состоит в основном из конденсатора. Но почему разряд происходит быстрее, чем заряд?

Л. — Потому что его заряжают через большое сопротивление, а разряжают через весьма малое сопротивление. Вообрази себе, Незнайкин, источник постоянного напряжения U, который подключен через резистор R к конденсатору С (рис. 30).

Рис. 30. Принципиальная схема развертки в самом общем виде.

В тот момент, когда ты замкнешь такую цепь, возникнет ток, стремящийся зарядить конденсатор, т. е. создать между его обкладками ту же разность потенциалов, что и между зажимами источника напряжения. Но заряд не происходит мгновенно, так как сопротивление резистора R ограничивает величину тока.

Н. — Мне думается, что эту цепь можно было бы сравнить с резервуаром воды U большого объема, соединенным при помощи узкого трубопровода с другим резервуаром С значительно меньших размеров (рис. 31). Резервуар С не может наполниться мгновенно, ибо труба R ограничивает приток жидкости.

Рис. 31. Гидравлический эквивалент схемы на рис. 30.

Л. — Твое сравнение тем правильнее, чем большей емкостью обладает резервуар-источник U по сравнению с резервуаром-емкостью С. Нельзя допускать, чтобы заполнение резервуара С значительно понижало уровень воды в резервуаре U, т. е. напряжение источника.

Н. — Мне кажется, что время заряда зависит не только от сопротивления R, но также от емкости С. Чем емкость больше, тем больше нужно электронов, чтобы ее зарядить. И в моем гидравлическом сооружении чем больше объем резервуара С, тем больше нужно времени, чтобы поступившая туда вода достигла того же уровня, что и в резервуаре U.

Л. — Вот почему произведение сопротивления R на емкость С названо «постоянной времени» цепи. Если выразить R в омах, а С в фарадах, то эта постоянная времени будет измерять время в секундах, нужное для того, чтобы напряжение на обкладках конденсатора достигло около 2/3 напряжения источника U.

Н. — Таким образом, при резисторе сопротивлением 10 000 ом и конденсаторе емкостью 2 мкф постоянная времени будет составлять 20 000 сек.

Л. — Ах, Незнайкин, какой позор! Микрофарада в миллион раз меньше фарады. И у цепи будет постоянная времени 20 000, деленные на 1 000 000, или 2/100 сек.

Н. — Прости мне эту маленькую ошибку… Я догадываюсь теперь, что для получения мгновенного разряда нужно замкнуть конденсатор на очень малое сопротивление.

Л. — Практически это можно сделать, замкнув выключатель К.

Н. — Или в моей гидравлической модели — вылив воду из резервуара С при помощи крана К с большой пропускной способностью.

Л. — Твоя аналогия достаточно приемлема.

ИСТОРИЯ, КОТОРАЯ НИКОГДА НЕ ЗАКАНЧИВАЕТСЯ

Н. — Я все еще думаю о постоянной времени. Раз она выражает длительность заряда до уровня, равного двум третям напряжения источника, общая продолжительность заряда должна быть наполовину больше. Так, в примере, который мы рассмотрели, постоянная времени составляет 2/100 сек. Значит, конденсатор должен быть полностью заряжен 3/100 сек.

Л. — Неправильно! Трижды неправильно! Запомни, Незнайкин, что конденсатор никогда не заряжается до конца!

Н. — Что это, шутка? Я не могу попять, по правде говоря, почему по прошествии достаточного количества времени напряжение на обкладках конденсатора С не сможет достигнуть той же величины, что и у источника U.

Л. — Считаешь ли ты ток заряда постоянным?

Н. — Раз напряжение источника U постоянно, так же как сопротивление R и емкость С, то нет никакого основания считать, что величина тока изменяется.

Л. — А вот как раз основание и существует. То, что заставляет двигаться электроны через сопротивление по направлению к обкладке конденсатора, — это разность потенциалов между этой обкладкой и отрицательным полюсом источника U. В начале заряда эта разность потенциалов равна самому напряжению источника U. Но как только заряд начался, как только какое-то количество электронов накопилось на обкладках конденсатора, разность потенциалов уменьшается. И чем дольше длится заряд, тем меньше эта разность потенциалов. Что же произойдет с величиной тока?