Физика для всех. Электроны - Китайгородский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 6.3. Какие же технические
новинки способствовали этому успеху й рождению радиовещания?
Начиная с 1899 г., радиотехника начинает продаться с когерером. Вместо того чтйьбы обнаруживать радиоволньї за счет падения сопротивления в цепи, происходящего под действием электромагнитной волны, можно воспользоваться совсем другим приемом. Выпрямленная пульсирующая электромагнитная волна может быть принята на слух обычной телефонной трубкой.
Начинается поиск различных выпрямителей. Широко распространенный контактный детектор, который применялся вплоть до двадцатых годов нашего века, представлял собой кристалл с односторонней проводи^ местью. Такие кристаллы были известны с 1874 г. К ним относятся сульфиды металлов, медные пириты^ сотни различных минералов. Мои сверстники помнят такие приемники и раздражающую процедуру поиска «хорошего контакта» с помощью пружинящей иглы, который возникал тогда, когда острие пружины упиралось в «подходящую» точку кристалла (рис. 6.3). В это время работало уже много радиостанций, а посему приемник надо было настраивать на волну, что и достигалось контактным переключением, если имелся в виду прием считанного числа станций, или. плавным изме-
186
нением емкости конденсатора, который осуществляется и в современных устройствах.
От искровых радиостанции было трудно, если не невозможно, полутать большие моїцности: нагревался разрядник. Им на смену пришли вольтова дуга и машина высокой частоты. Подсчет мощности пошел на сотни киловатт.
' Однако настоящую революцию в радиосвязи, позволившую перейти от радиотелеграфии к пере- Рис. 6.4.
даче человеческой речи и
музыки, принесло использование электронной лампы.
В октябре 1904 г. английский инженер электрик Джон Флеминг (1849—1945) показал, что высокочастотный электрический ток может быть выпрямлен с помощью вакуумной лампы, состоящей из накаливаемой током нити, окруженной металлическим цилиндром. На рис. 6.4 приводится ее схема. Флеминг сознавал значимость вакуумного диода для превращения электрических колебаний в звук (он называл, также эту лампу аудионом, от латинского слова «аудио» — слушаю), однако не сумел добиться широкого применения своего детектора.
Лавры изобретателя электронной лампы достались американцу Ли де Форесту (1873—1950). Он первый превратил лампу в триод (1907 г.). Ламповый приемник Ли де Фореста принимал сигналы на сетку лампы, выпрямлял их и позволял прослушивать на телефоне телеграфные сигналы.
Возможности электронной лампы, как усилителя, были очевидны американскому инженеру. Но лишь через шесть лет, в 1913 г., немецкий инженер Мейсснер применил триод в'генераторной схеме.
Попытки передачи речи, т. е. модулирования электромагнитной волны, производились до использования
d87
электронной лампы в качестве генератора. Но трудности были очень велики, полоса частот модуляции не могла быть сделана широкой. Кое-как удавалось1 передавать человеческий голос, но не музыку. Лишь в двадцатых годах радиопередатчики и радиоприемники, работающие на электронных лампах, позволили увидеть воистину неисчерпаемые возможности радиосвязи как передачи, охватывающей весь диапазон зв'уковых частот.
Следующий революционный ^скачок произошел совсем недавно, когда полупроводниковые элементы вытеснили из радиосхем электронные лампы. Возникла новая отрасль прикладной физики, рассматривающая огромный комплекс проблем, связанных с приемом, передачей и хранением информации.
ч
ЛАМПОВЫЙ ТРИОД И ТРАНЗИСТОР
Ламповые триоды произвели революцию в радиотехнике. Но техника стареет быстрее, чем люди. Уже сейчас электронную лампу можно назвать старушкой, . и если вы пойдете в магазин, торгующий телевизорами, то наверняка услышите, как нетерпеливые покупатели справляются о выпуске телевизоров на полуйровод-никах. Не сомневаюсь, что они будут в продаже в большом количестве, когда эта книга увидит свет.
Но старость заслуживает уважения, и .кроме того принципы двух фундаментальных применений ламп и транзисторов, . а именно усиления и генерирования
волн определенной частоты, проще объяснить на* примере электронной лампы. Поэтому на ее действии мы остановимся подробнее, чём на работе транзистора.
В колбу трехэлектрод-ной лампы, кроме анода и .разогреваемой током катодной жнити, впаян еще третий электрод, который' Рис. 6.5. называется сеткой. Элект-
188
і
/ " **
ZO-75
IO
~s
її її ^ \Г/ га»
—0 -б ~* O 2 4 Є в ^Г?^
Рис. 6.6.
роны свободно проходят через сетку. Ее отверстия ва столько же раз больше размеров электронов, во сколько Земля больше пылинки. На рис. 6.5 показано, как ,сетка позволяет управлять анодным током. Очевидно, что отрицательное напряжение на сетке будет уменьшать анодный ток, положительное — увеличивать.
Проделаем простой 'эксперимент. Наложим между катодом и анодом напряжение в 100 вольт. Затем начнем менять сеточное напряжение — скажем, как это показано на рис. 6.6, примерно в пределах от минус восьми вольт до плюс пяти. С помощью амперметра будем измерять ток, протекающий через анодную цепь. Получится кривая, которая показана на рисунке. Она называется характеристикой лампы. Повторим эксперимент, беря теперь, анодное напряжение равным 90 вольтам. Получим похожую кривую?
