Радио?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Рассматривая последний случай, можно понять, что колебательный контур на частотах, отличных от резонансной, не будет иметь таких свойств. Вынужденные колебания в колебательном контуре будут слабыми, а сопротивление колебательного контура на этих частотах станет незначительным.

Комментарии к шестой беседе

Формула Томсона

Период собственных колебаний контура увеличивается при увеличении индуктивности или емкости. Это вполне логично, так как все, что мы узнали об этих элементах, показывает, что их увеличение может лишь замедлить колебания.

Небольшое количество формул, приведенных выше в процессе изложения, позволит нам очень просто вывести формулу резонанса.

Резонанс, как мы видели, имеет место, когда при определенной частоте индуктивное сопротивление становится равным емкостному сопротивлению. Запишем это условие, выразив индуктивное и емкостное сопротивления уже известными нам формулами:

Тогда наше равенство принимает следующий вида

По этому уравнению можно без труда установить, чему равна искомая частота f. Для этого умножим обе части уравнения на f и разделим их на 6.28L.

В результате такого преобразования имеем:

Затем извлечем квадратный корень из обеих частей уравнения и получим:

Так как период Т представляет собой величину, обратную частоте f, мы можем также записать:

Вот мы и получили формулу Томсона, выведенную со всей математической строгостью… или почти со всей, так как мы пренебрегли активным сопротивлением, влияние которого тем не менее сказывается, особенно когда оно имеет относительно большую величину. Но в контурах, используемых в радиотехнике, стараются сократить до минимума активное сопротивление. Поэтому только что выведенная нами формула полностью применима.

Помимо прочего, эта формула показывает нам, что если мы увеличим емкость (или индуктивность) в 4, 9, 16 или 25 раз, то период увеличится соответственно только в 2, 3, 4 или 5 раз (а частота уменьшится во столько же раз).

Избирательность

Явление резонанса дает радиотехнике ценную возможность выбрать из большого количества передач на разных частотах требуемую станцию. Благодаря избирательности радиоприемники не воспроизводят одновременно всех передач, волны которых заполняют пространство и наводят в приемной антенне токи высокой частоты.

Колебательные контуры, в необходимом количестве (в наиболее распространенных приемниках используется обычно пять контуров) расположенные в соответствующих местах электрической схемы приемника, позволяют пропустить только частоту избранного передатчика, исключив все остальные.

Так, колебательный контур, установленный в антенной цепи, свободно пропустит на землю токи всех частот, за исключением соответствующей его резонансной частоте. Колебательный контур представляет для тока этой частоты высокое сопротивление, вследствие этого на его зажимах возникает переменное напряжение, которое затем передается в рабочие контуры приемника.

Точно так же, если колебательный контур, как показано на рис. 23, соединен с антенной индуктивно, то только токи резонансной частоты возбудят в чем значительный ток и создадут на зажимах А и Б переменное напряжение.

Настройка контуров

Для перехода с одной станции на другую необходимо иметь возможность изменять резонансную частоту колебательных контуров, или, как говорят, настраивать их на различные частоты (для обозначения колебательного контура, настроенного на частоту передатчика, используют также термин настроенный контур).

Настройка контура производится изменением величины одного из его элементов (индуктивности или емкости). Для перекрытия целого диапазона без провалов, т. е. для плавного изменения настройки в определенной полосе частот, удобнее изменять емкость, что осуществляется с помощью конденсаторов переменной емкости, состоящих из подвижной и неподвижной обкладок.

Каждая из этих обкладок состоит из нескольких пластин; подвижные пластины, сходящие в зазоры между неподвижными, укреплены на одной оси. Вращением оси подвижные пластины можно ввести в зазор и вывести из зазора между неподвижными, изменяя таким образом площадь рабочей поверхности, а следовательно, и емкость конденсатора.

Для осуществления точной настройки вращение ручки настройки передается на конденсатор через соответствующий механический редуктор — верньер (например, систему шестеренок), благодаря чему для поворота подвижных пластин в пределах рабочего угла нужно повернуть ручку настройки несколько раз вокруг оси.

Одновременно с осью конденсатора переменной емкости приводится в движение стрелка, перемещающаяся по шкале, отградуированной по частоте (или по длине волны), на которой имеются отметки, указывающие положения для застройки на основные радиовещательные станции.

Наиболее широко применяемые конденсаторы переменной емкости имеют емкость порядка 500 пф и меньше.

В крайнем положении, когда подвижные пластины полностью выходят из неподвижных, между обкладками все же остается некоторая емкость, называемая начальной. В зависимости от конструкции конденсатора начальная емкость может быть 10–25 пф.

Дальше мы увидим, что для настройки используют также изменение индуктивности Чаще всего изменение индуктивности производится не плавно, как емкости, а скачками путем переключения числа витков катушек. Изменение индуктивности в этом случае служит для перехода с одного диапазона волн на другой.

Комментарии к седьмой беседе

Электронные лампы

До сих пор чаши молодые друзья не без удовольствия «прогуливались» в области общей электротехники. Необходимо отметить, что Любознайкин подверг большое число различных законов, управляющих этой отраслью техники, умелому отбору во избежание перегрузки памяти Незнайкина материалом, не требующимся ему немедленно в процессе изучения радиотехники.

Приступив к изучению электронных ламп, наши друзья непосредственно вошли в область собственно радио, так как вся техника связи без проводов в настоящее время основана на использовании этих ламп. Однако их применение не ограничивается областью радио: мы встречаем сегодня электронные лампы во всех отраслях науки и техники и область их использования расширяется изо дня в день. Всю область их применения называют термином электроника.

Из чего же состоит электронная лампа?

Прежде всего из колбы с цоколем, снабженным несколькими контактами и виде штырьков. Сама колба изготавливается из стекла или стали (металлические лампы). Основным требованием является полная герметичность, так как внутри колбы создают как можно более высокий вакуум, необходимый для свободного пролета электронов внутри колбы. При наличии воздуха электроны непрерывно сталкивались бы с его молекулами и их движение было бы затруднено. Кроме того, что еще важнее, молекулы воздуха в результате таких столкновений приобрели бы электрический заряд (оказались бы ионизированными) и тем самым нарушили бы нормальную работу лампы.

Внутри лампы находится более или менее сложная система электродов. Какова бы она ни была, для получения потока электронов необходимы по крайней мере два электрода: катод и анод.

Катод и его подогрев

Функция катода состоит в том, чтобы создать поток электронов. Электронная эмиссия получается за счет нагревания катода до высокой температуры. Все тела не в одинаковой мере обладают эмиссионной способностью; некоторые из них обладают ею в большей степени (например, окислы бария и стронция). Нагревание катода осуществляется постоянным или переменным электрическим током, протекающим через проволоку с высоким сопротивлением, называемую нитью накала и в известной мере подобную нити осветительной лампы. Катод содержит смесь окисей, нанесенную на цилиндр из никеля, внутри которого помещается нить накала. Изоляция между катодом и нитью накала представляет собой слой изоляционно!о огнеупорного материала (в старых лампах — фарфоровая трубка).

Таково по крайней мере относительно сложное устройство катодов с косвенным накалом (подогревных). Функции подогревателя (нити накала) и эмиттера электронов (собственно катода) могут выполняться одной нитью, должным образом обработанной с целью введения веществ, легко эмитирующих электроны. Такие лампы называются лампами прямого накала.