Радио - Плонский Александр Филиппович. Страница 2

Затем изобретатель заменил звонок в приемнике обычным телеграфным аппаратом. Условные телеграфные сигналы — точки и тире, определенные комбинации которых обозначали те или иные буквы, — стали автоматически записываться на узкую бумажную ленту.

24 марта 1896 года Попов продемонстрировал перед учеными беспроволочную телеграфную передачу. В физическом кабинете Петербургского университета был установлен радиоприемник, а на расстоянии 250 метров от него, в здании университетской химической лаборатории находился передатчик, которым управлял П. Н. Рыбкин. Вот что рассказывает один из очевидцев этого замечательного события профессор О. Д. Хвольсон.

«Передача происходила таким образом, что буквы передавались по азбуке Морзе, притом знаки были ясно слышны. У доски стоял председатель физического общества, профессор Ф. Ф. Петрушевский, имея в руках бумагу с ключом азбуки Морзе и кусок мела. После каждого передаваемого знака он смотрел на бумагу и затем записывал на доске соответствующую букву. Постепенно на доске получились два слова: „Генрих Герц“. Трудно описать восторг многочисленных присутствовавших и овации А. С. Попову…»

Уже в следующем 1897 году дальность действия беспроволочного телеграфа превысила 5 километров. Жизнеспособность радио была доказана.

О ГОЛОСЕ И РАЗГОВОРЕ

Чтобы понять, что такое радио, нужно разобраться в целом ряде физических явлений. Некоторые из них сложны; другие более просты и часто встречаются в повседневной жизни.

Примером такого сравнительно простого явления служит наш обычный разговор друг с другом. Между разговором и связью по радио есть много общего. Сходство двух этих явлений поможет нам понять и усвоить основные принципы радиосвязи.

При разговоре один из собеседников произносит звуки, другой — слушает их. Если говорящий человек приложит руку к горлу, то он почувствует дрожание голосовых связок.

Наблюдая другие источники звука — звучащую струну, рупор работающего громкоговорителя и т. д., — нетрудно обнаружить, что все они колеблются. Стоит прервать эти колебания (например, коснуться струны рукой), как звук исчезнет. Таким образом, звук происходит в результате колебательного движения предметов.

Звуки бывают различны, однако природа всех звуков одинакова. Встречаются звуки высокие и низкие. Так, мужской голос — звук более низкий, чем женский. Высота звука зависит от того, насколько часто колеблется его источник. Например, колебания очень толстой струны сравнительно медленны и даже могут быть замечены глазом; поэтому ее звук низок. Тонкая струна колеблется быстро, ее колебания увидеть трудно. Звук, издаваемый такой струной, высок.

Число колебаний тела в 1 секунду называется частотой колебаний. Значит, чем выше частота колебаний источника звука, тем выше и сам звук. Человек может услышать звуки с частотой от 16–20 до 16 000-20 000 колебаний в секунду (эти пределы зависят от индивидуальных особенностей слухового аппарата человека).

Неслышимые звуки с частотой ниже 16–20 колебаний в секунду называют инфразвуками, а с частотой выше 16 000-20 000— ультразвуками.

Как же происходит передача звука на расстояние?

Ударьте по натянутой струне, чтобы она начала колебаться. Колебания струны передадутся воздуху. Частицы воздуха также начнут колебаться, и в нем возникнут попеременные сгущения и разрежения, образующие невидимые волны, распространяющиеся в пространстве.

Подобные волны можно наблюдать на поверхности воды, если бросить в воду камень. Расстояние между гребнями соседних волн (рис. 2) называют длиной волны; она тем больше, чем ниже частота колебаний.

^{Рис. 2. Схематическое изображение волны.}

По мере распространения волна как бы растрачивает свою силу и постепенно затухает. Это происходит в результате трения отдельных частиц воздуха друг о друга. Вот почему с увеличением расстояния звук слабеет.

Наталкиваясь на барабанную перепонку уха, звуковые волны заставляют ее колебаться. Именно поэтому звук можно услышать.

Как показывает опыт, звук может распространяться не только в воздухе, но и в других газах, в жидкостях и твердых телах, например в азоте, керосине, воде, железе. В жидкостях, и особенно в твердых телах, звуковая волна движется даже быстрее, чем в воздухе, и затухает значительно слабее. Приложив ухо к железнодорожному рельсу, можно услышать шум приближающегося поезда задолго до того, как он будет слышен «по воздуху». Измерения показали, что при обычной температуре скорость звука в воздухе равна приблизительно 340 метрам в секунду, в воде — 1450 и в железе — примерно 5000.

А будет ли слышен звук в безвоздушном пространстве? Если поместить электрический звонок под стеклянный колпак, то звон будет слышен довольно хорошо. Но стоит только начать выкачивать из-под колпака воздух, как звон станет слабеть. Если бы воздух удалось полностью выкачать, звона совсем не было бы слышно.

Но существуют волны, которые могут распространяться и в безвоздушном пространстве. Это — применяемые в беспроволочной связи электромагнитные волны.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

В природе все вещества (газы, жидкости, твердые предметы) состоят из мельчайших частиц — молекул, а молекулы — из еще более мелких частиц — атомов. Но атом также имеет сложное строение. В его центре находится ядро, размеры которого приблизительно в 100 000 раз меньше размеров всего атома. Вокруг ядра обращаются электроны.

Ядро атома несет в себе положительный электрический заряд; электроны заряжены отрицательно. Заряд ядра по величине равен сумме зарядов электронов, поэтому атом в целом электрически нейтрален.

Электрические заряды взаимодействуют друг с другом. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, а заряженные разноименно — притягиваются.

Если потереть кусок янтаря или стеклянную палочку куском сухого шелка, то часть электронов перейдет от янтаря или стекла к шелку. В результате янтарь и стекло приобретут положительный заряд, а шелк — отрицательный. Избыточный положительный заряд действует на легкие предметы, притягивая их. Значит, в пространстве, окружающем заряженное тело, существуют электрические силы.

В некоторых телах (главным образом это металлы — медь, железо, алюминий и др.) часть электронов не связана с атомами и может переходить от одного атома к другому. Но это движение электронов беспорядочно. Если же к концам металлической проволоки подключить какой-нибудь источник электричества (например, батарейку от карманного фонарика), то под действием электрических сил в проволоке возникнет поток «свободных» электронов, направленный от отрицательного полюса батареи к положительному, то есть появится электрический ток. Электрический ток, текущий в одну сторону, называют постоянным.

Если к проводу, по которому течет постоянный ток, приблизить обычный компас, как это показано на рис. 3, то стрелка компаса отклонится от своего первоначального положения.

^{Рис. 3. Действие магнитного поля.}

Стоит только разомкнуть цепь тока, как стрелка снова начнет указывать север. Значит, электрический ток, текущий по проводу, возбуждает в пространстве не только электрические, но и магнитные силы, отклоняющие стрелку компаса.

Электрические и магнитные силы, возбуждаемые током, представляют собой одно из проявлений особого вида материи — так называемого электромагнитного поля.

Кроме постоянного, существует также переменный ток, направление которого изменяется много раз в секунду. Такой ток течет в осветительной сети. Там он изменяет свое направление 100 раз в секунду: сотую долю секунды течет в одном направлении, затем меняет направление на обратное, спустя сотую долю секунды снова идет в прежнем направлении и т. д. Он все время как бы колеблется, совершая 50 полных колебаний в секунду. Если зарисовать изменение силы переменного тока (она пропорциональна числу электронов, проходящих через какое-либо поперечное сечение проводника в единицу времени) и его направление, то получится картина, показанная на рис. 4. Одно полное электрическое колебание выделено на ней жирной линией.