|
||||||||||
Что такое электроника? Принципы работы радиоустройств, радиокомпоненты, принципиальные схемы, электрические колебания и связь, цифровое ТВ, интегральные схемы и многое другое... |
||||||||||
Дата обновления 05.06.2016 |
Посвящение в радиоэлектронику, массовая радио-библиотека |
|||||||||
г. Саратов поддержка
проекта: Статистика
|
Генератор Максвелла и радио Попова В 1886-1889-х годах Генрих Герц построил искровой генератор электромагнитных волн и исследовал их свойства. Устройство искрового генератора заслуживает более подробного описания. Основа его - колебательный контур, известный нам из предыдущей главы. Но колебания в реальном контуре быстро затухают, и, чтобы поддерживать серию колебаний, надо снова и снова заряжать конденсатор и переключать его от источника напряжения к катушке. Этим быстродействующим коммутатором и служит искровой промежуток между двумя металлическими шариками. Искру дает индукционная катушка, или катушка Румкорфа. Сейчас мало кто знает, что это такое, и тем более плохо представляет себе устройство индукционной катушки. А ведь более полувека она была одним из наиболее распространенных устройств в электротехнике. (Разновидность индукционной катушки и до сих пор используется в системах зажигания автомобилей.) Ток батареи G, проходя через первичную обмотку индукционной катушки, намагничивает ее железный сердечник, который притягивает подвижный контакт, и цепь разрывается. Магнитное поле исчезает, и контакт замыкается снова. Частота прерываний тока невелика и составляет 102... 103 раз в секунду. Но самое интересное происходит в момент размыкания цепи. В обмотках индукционной катушки возникает ЭДС самоиндукции, пропорциональная скорости изменения магнитного потока. Эта скорость очень велика, ведь контакты размыкаются практически мгновенно. В результате в момент размыкания на выводах первичной обмотки возникает импульс напряжения, в несколько десятков раз превышающий напряжение батареи! Например, при напряжении батареи 12 В несложно получить импульс напряжения 300.. .400 В. Вторичная обмотка содержит гораздо больше витков, и импульс напряжения на ее выводах может достигать нескольких тысяч вольт или даже десятков киловольт. До такого же напряжения заряжается и конденсатор контура С. Искровой промежуток s регулируют так, чтобы он пробивался при напряжении, близком к максимальному, развиваемому индукционной катушкой. Проскочившая искра замыкает цепь колебательного LC-контура, и в нем возникает серия затухающих колебаний.
Опыт Герца Итак, индукционная катушка позволила возбуждать серии затухающих
колебаний высокой частоты. Но как же излучить их в пространство в
виде волн? Генрих Герц полагал, как это и следует из уравнений
Максвелла, что чем быстрее изменяются электрические и магнитные
поля, тем эффективнее излучаются волны. Стремясь повысить частоту
колебаний контура, Герц оставил в катушке контура всего один виток,
а площадь пластин конденсатора уменьшил до предела. В результате
получился вибратор, состоящий из двух стерженьков с искровым
промежутком между ними. Оказалось, что вибратор Герца эффективно
излучает волны с длиной, равной удвоенной длине вибратора. Теперь-то
мы знаем, что вибратор Герца представляет собой обычный полуволновый
диполь. Посмотрите на любую крышу, и вы увидите телевизионные
антенны, представляющие собой систему диполей. Наконец мы вплотную подошли в нашем рассказе к моменту изобретения радио. Разумеется, вы знаете, кто это сделал. Наш соотечественник, преподаватель физики минных офицерских классов Кронштадте Александр Степанович Попов. Ему удалось сконструировать приемник электромагнитных волн, обладающий достаточной для практических целей чувствительностью. Вспомним приемный вибратор Герца. Для того чтобы в его разряднике проскочила искра, необходимо, чтобы электромагнитная волна развила в нем напряжение в несколько сотен вольт. А это значит, что напряженность поля электромагнитной волны должна быть также около сотен вольт на метр (ведь длина вибратора была близка к 1 м). Напряжение в вибраторе рассчитать очень просто: надо напряженность электрического поля волны помножить на эффективную (действующую) длину вибратора. Обычно она составляет приблизительно 0,7 геометрической длины вибратора.
Искровой радиопередатчик с трансформатором Тесла
Колебания в вибраторе Герца Столь сильные поля создают лишь близкие разряды
молний. Однажды я неторопливо отсоединял от своего любительского
передатчика фидер антенны, любуясь в окно красивой грозовой тучей. В
туче сверкнула молния, и в тот же миг между выводами антенны и
заземления, находившимися у меня в руках, проскочила с сухим треском
голубоватая искра длиной в несколько сантиметров! Хорошо, что выводы
были с толстой изоляцией. Дрожащими руками я все-таки соединил эти
выводы, заземлив антенну, и стал вспоминать Г. В. Рихмана,
сподвижника М. В. Ломоносова, погибшего во время грозы при опытах с
металлическим стержнем на крыше (впоследствии этот стержень, только
заземленный, стали называть громоотводом). С тех пор я всегда
отключаю антенну задолго до приближения грозы, хотя все конструкции
моих антенн имеют надежную грозозащиту.
Излучение волн вибратором Герца (показана конфигурация силовых линий электрического поля в моменты 1-3, следующие через четверть периода)
Антенна радиостанции, выполненная в виде вертикальной мачты длиной в четверть волны (электрические силовые линии замыкаются на землю, магнитные - образуют кольца вокруг мачты ) Это объясняется действием мельчайших искр, пробивающих слой окиси
между опилками и как бы сваривающих опилки между собой. Чтобы
разрушить образовавшиеся мостики для электрического тока, когерер
достаточно было встряхнуть. К когереру подводились колебания,
наведенные принимаемой волной в приемном вибраторе. Следующий важный
элемент приемника А. С. Попова -релейный усилитель постоянного тока.
Относительно слабый ток через когерер приводил в действие
чувствительное реле, контакты которого замыкали цепь электрического
звонка. Устройство звонка во многом было аналогично устройству
катушки Румкорфа, отсутствовала лишь вторичная обмотка. Молоточек
звонка в приемнике Попова ударял не только по колокольчику, но,
отскочив, еще и по когереру. Таким образом, когерер автоматически
встряхивался после приема каждого электромагнитного импульса и был
готов к приему следующего.
Первый радиоприемник А. С. Попова Опыты продолжались. Интересно было принимать искусственно
создаваемые сигналы. Искровой передатчик тоже совершенствовался: к
нему присоединили антенну, что значительно увеличило длину
вибратора. Передачи стали осуществляться на более длинных волнах. К
радиоприемнику был присоединен телеграфный аппарат. И вот 24 марта
1896 года были продемонстрированы передача и прием сигналов азбуки
Морзе с записью на ленту телеграфного аппарата. Адмирал С. О.
Макаров заинтересовался опытами А. С. Попова и оказал изобретателю
большую помощь. В результате весной 1897 года была передана первая
радиограмма с корабля на берег, уже на расстояние 640 м. Успешные
опыты по радиосвязи проводились и за границей. Здесь надо упомянуть
прежде всего талантливого итальянского инженера Г. Маркони, с
огромной энергией внедрявшего достижения радиосвязи в практику. В
1897 году он получил в Великобритании патент на "способ сигнализации
на расстоянии" и организовал компанию, в настоящее время носящую его
имя. Обладая миллионными капиталами, компания развернула широкое
производство радиотелеграфных аппаратов и приступила к осуществлению
проекта трансокеанской связи между Европой и Америкой. В то же время
на прошение А. С. Попова о выделении трехсот рублей на опыты царский
морской министр наложил резолюцию: "На такую химеру денег отпускать
не разрешаю!"
Занимательная электроника, читать далее.
Советы по содержанию и уходу за водным транспортом
|
|
||||||||
|
||||||||||
Размещение статей Каталог автомобильной тематики Химия для мойки водного транспорта Полезные советы по содержанию и тюнингу водного транспорта Как научиться водить катер и получить права
|