Юный техник, 2010 № 01

МАСЛО И ВОДА

Приготовь для опыта: банку, крышку, стакан, шило, 2 тонкие соломинки, пластилин, сверло, 2 скорлупки грецкого ореха, 1 широкую соломинку или трубку, бутылку темного стекла и пробку.

Налей воды в банку на три четверти и сделай в крышке две дырки для двух соломинок, каждая из которых имеет длину около 15 см. Одна соломинка погружена глубоко в воду, как это показано на рисунке, другая не достает до воды. Закрепи соломинки пластилином, чтобы они не болтались. Герметично закупорь банку, залепив все щели пластилином.

К верхним концам соломинок приладь ореховые скорлупки с просверленными дырочками. Если ты станешь лить воду в верхнюю скорлупку, то она будет стекать в банку и выгонять такое же количество воды из банки через другую соломинку в нижнюю скорлупку. К этой второй скорлупке приладь широкую соломинку или трубку, чтобы вода вытекала через нее в стакан.

После таких несложных приготовлений можно показать поразительный фокус.

Возьми вместо банки бутылку темного стекла, чтобы не видно было, что в ней происходит, и объяви зрителям, что сейчас превратишь масло в воду. Лей в верхнюю скорлупку масло, например подсолнечное. Оно будет плавать в бутылке на поверхности воды, между тем как из нижней скорлупки потечет в стакан чистая вода.

Не забудь только, что бутылка должна быть закупорена герметично: все щели залепи пластилином.

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Твой первый радиоприемник

Название «радиотехника» теперь заменили слова «электроника», «радиоэлектроника» и т. д. Все меньше радиолюбителей занимаются конструированием именно радиоприемников — их внимание отвлечено различными электронными игрушками, устройствами автоматики, компьютерами и вычислительной техникой.

Занятия ими очень интересны и полезны. Но этой вводной заметкой хотелось привлечь внимание к изначальной, «исконной» теме радиолюбительства — радиоприему.

Часто говорят, что нет смысла самому конструировать радиоприемник, если его можно недорого купить на любом углу. Уверяю, вы сможете сделать приемник гораздо лучше, чем китайско-малайский ширпотреб, обещающий рекламными наклейками немыслимые параметры при карманных размерах и питании от двух пальчиковых батареек. А громкоговорящий приемник без источника питания и вовсе не найти в продаже, его можно сделать только самостоятельно.

Еще один довод в пользу самодельных приемников и звуковых комплексов — качество звука. Даже по чисто физическим причинам нельзя ожидать хорошего звука из пластмассового корпуса размером с мыльницу, пусть и красиво оформленного. В дальнейшем мы расскажем, как получить хороший звук, почти не затрачивая средств, но приложив руки и разумные соображения.

Вряд ли сразу удастся построить аппарат, полностью удовлетворяющий вашим требованиям. Однако в процессе работы появится ни с чем не сравнимый спортивный азарт и стремление к дальнейшим достижениям.

Обсуждая планы редакции на 2010 год, мы хотели дать цикл статей, посвященных элементарной теории радио. Но решили, что интереснее будет публиковать разные конструкции для повторения, а по ходу их описания рассказывать и теорию, чтобы радиолюбители понимали, что они делают.

Обычно начинают с постройки простейшего детекторного радиоприемника.

Распространилось мнение, что ему нужны большая антенна и заземление, а для начинающих любителей, живущих в многоквартирных домах городов и поселков, установка внешней антенны выливается в трудноразрешимую проблему. Однако можно осуществить детекторный прием и в городских условиях, не вылезая на крышу.

А потому предлагаем начать с постройки очень простого приемника с магнитной антенной, позволяющего почувствовать «вкус» самостоятельного изготовления работающего аппарата. Магнитная антенна требует усиления принятого сигнала, а это как раз и делают транзисторы.

На рисунке 1 изображена схема включения биполярного n-p-nтранзистора.

Он имеет базу — полупроводниковую пластинку с p– проводимостью (носители заряда положительные) и два контакта с n– проводимостью — эмиттер и коллектор. На коллектор подают напряжение питания положительной полярности. Но ток из эмиттера пойдет лишь тогда, когда на базу подано положительное напряжение смещения U _b, для распространенных кремниевых транзисторов около 0,5 В (рис. 2).

Почти все испускаемые эмиттером носители (электроны) захватываются сильным полем коллектора, и его ток I _слишь немного меньше тока эмиттера. Остаток тока идет в базу. Отношение В = I _c/I _bназывают коэффициентом передачи тока. Он может быть от 20…30 до нескольких сотен.

Так что, изменяя малый ток базы, мы получаем большие изменения тока коллектора. Включив в цепь коллектора сопротивление нагрузки R2, получим усиленный сигнал на выходе. Простейший способ вывода транзистора на рабочий режим — включить между коллектором и базой резистор смещения R1. Его подбирают так, чтобы постоянное напряжение на коллекторе относительно общего провода (земли) равнялось примерно половине напряжения питания U _пит/2. Искажения сигнала при этом минимальны. Легко сообразить, что если ток базы I _bв Враз меньше тока коллектора I _с, то R2 = B•R1.

Если, скажем, R1 = 1 кОм, то сопротивление резистора R2 может быть от 20 кОм до 1 МОм. Теперь о схеме нашего радиоприемника, изображенной на рисунке 3.

Он работает в диапазонах длинных волн (ДВ), частоты 150…450 кГц, или средних волн (СВ), частоты 500… 1600 кГц, где радиовещательные станции работают с амплитудной модуляцией (AM). Выход приемника рассчитан на подключение высокоомных головных телефонов (наушников). Питание — от одного гальванического элемента любого типа, с напряжением 1,5 В. Потребляемый ток — не более 0,25 мА, что примерно в 100 раз меньше, чем у большинства промышленно выпускаемых приемников! Соответственно, во столько же раз дольше прослужит и элемент питания.

Электромагнитные волны от принимаемой радиостанции наводят колебания в катушке магнитной антенны L1. Для выделения сигнала нужной станции антенна настраивается в резонанс с помощью конденсатора переменной емкости (КПЕ) С1.

В колебательном контуре L1C1C2 амплитуда колебаний на резонансной частоте возрастает в Qраз, где Q— добротность контура.

Этого не происходит для сигналов станций на других частотах, что и позволяет слушать только одну, желаемую станцию. Конденсатор С2 в работе контура практически не участвует из-за большой емкости, он лишь замыкает его цепь по переменному току, позволяя, в то же время, проходить току смещения от резистора R1 через катушку L1 к базе транзистора VT1.

Два транзистора использованы в приемнике для того, чтобы увеличить общий коэффициент передачи тока, он равен произведению В1-В2. Коллекторный ток первого транзистора служит током базы транзистора VT2. Но этот транзистор имеет другой тип проводимости ( p-n-p) и использован в схеме эмиттерного повторителя, когда нагрузка (телефоны) включена не в коллекторную, а в эмиттерную цепь.

В таком включении он не усиливает напряжение (на эмиттере оно примерно повторяет напряжение на базе, откуда и название), но зато увеличивает ток в нагрузке. Единственный резистор смещения R1 охватывает оба усилительных каскада, стабилизируя их работу.