Борис Ляпунов - Борьба за скорость

Можно заставить электроны мгновенно изменить свой путь.

«Мгновенно!» Это привычное для нас выражение, когда говорят о чрезвычайно маленьком промежутке времени. Однако мгновение — немалое время в микромире.

Оно длится десятые доли секунды!

А электронному лучу, который дошел до края экрана, нужны всего миллионные доли секунды, чтобы вернуться обратно и снова начать движение.

Никакая обычная машина не может сделать такое. Никакое человеческое чувство не в состоянии уловить сверхмгновения времени. И только электроника способна на это.

Необыкновенные свойства электронных машин объясняются природой частиц, которые в них работают, природой электронов.

Они малы и легки. Поэтому так мала их инерция и так велика их «поворотливость». Чем больше масса, тем больше инерция. Тяжелое тело дольше не может остановиться. Невообразимо легкий электрон останавливается «мгновенно» (мгновение — дань привычному!).

Поток электронов можно не только ускорить или повернуть. Его можно усилить.

В этом кроются новые возможности.

Какой машиной можно управлять, затрачивая мощность в такие доли ватта, что и прочитать-то их нельзя: после нуля, отделенного запятой, стоит еще 14 нулей! Ватт составляет 0,00136 лошадиной силы. Значит речь идет о совершенно ничтожных мощностях.

В какой машине можно, получив очень малую мощность, усилить ее в сотни миллиардов раз!

Неуловимое нашими чувствами становится осязаемым, зримым, доступным.

Свет от звезд — вестник далеких миров во Вселенной. Они так далеки от нас, что некоторые уже, быть может, погибли, а свет от них еще идет к Земле. И многие звезды остаются скрытыми от человека, вооруженного мощными телескопами, потому что слишком мало света доходит из глубин Вселенной от этих небесных миров.

восклицал Ломоносов. Звездам нет числа… Сколько звезд мы не можем увидеть глазом!

Электронные машины открыли новую главу в астрономии — астрономию невидимого. Столетия прошли, но мы лишь силой воображения представляли себе спутников звезд, на которых возможна жизнь, лишь догадывались о них.

Теперь мы их изучаем. И это помогла сделать электроника.

Электроника стала и помощником астрономов, которым нужна очень большая точность при измерении очень малых величин.

С помощью фотоэлементов можно чрезвычайно точно определить, насколько потемнела пластинка от самого слабого света, как расположены спектральные линии, раскрывающие тайны строения звезд.

Электронные часы измеряют время с точностью до одной стомиллионной доли секунды. В точных астрономических исследованиях они незаменимы.

Следящее устройство с электронным усилителем поворачивает телескоп, неотступно направляя его туда, куда нужно астроному. Счетно-решающие устройства производят сложнейшие астрономические вычисления с астрономической точностью, с фантастической скоростью.

И в астрономию проникает автоматика!

Мы много говорили о чудесных сплавах для техники больших скоростей. Создавая их, нужно точно выдерживать заданный нагрев и состав. Обычные приборы, не говоря уже о наших органах чувств, не могут уловить малейшие изменения температуры или количества примесей, а от этого зависит рождение сплава.

Выдерживать температуру с точностью до тысячных долей градуса, точный состав сплава, мгновенно изменять ход плавки, если она отклонилась от нужного режима, могут только электронные приборы.

В станках-автоматах идет обработка с точностью до десятых долей микрона. С огромной быстротой автоматы контролируют готовые изделия. И здесь встретим мы электронные приборы.

Рождается множество веществ с новыми свойствами. Нужно точное и быстрое управление различными процессами, недоступное человеку и его обычным машинам. И электроника приходит на помощь.

Нужно управлять автоматически моторами. Нужно наблюдать за горением в топках, не допуская излишнего расхода топлива. Нужно бороться с дымом. Нужно нагревать металл токами высокой частоты.

Можно в сотни и тысячи раз ускорить расчеты при проектировании машин.

Можно ответить на разнообразнейшие вопросы, вроде: что будет с самолетом при пикировании? Какими выбрать размеры данной машины? Как будет работать турбина, электромотор, трансформатор? Что случится с сооружением через несколько лет?

И все это делает электроника.

Электронная лампа с управляющей сеткой. Сверху вниз: на сетке нет заряда, на сетке отрицательный заряд, на сетке положительный заряд .

Мы уже привыкли к разговору без проводов, радиосвязи на сотни и тысячи километров. Радио, прочно вошедшее в нашу жизнь, также немыслимо без электроники. Век радио — это и век электроники, потому что не было бы современного радио без электронной лампы.

Вернемся ненадолго к простейшей электронной трубке — катоду и аноду в стеклянном баллоне.

Схема радиопередачи .

Поставим на пути электронов, между катодом и анодом, еще один электрод — металлическую спираль, называемую сеткой.

Эта сетка не будет мешать полету электронов, но лишь пока она не заряжена.

Что же случится, если сетку зарядим?

Электроны, вылетевшие из катода, не летят к аноду, правильным пучком. Не все они имеют достаточно скорости, чтобы долететь до него. Недаром приходится в электронно-лучевой трубке электроны «подталкивать» по дороге и собирать в узкий пучок — луч.

Если этого не сделать, электроны будут беспорядочно носиться около электродов, как мошкара вокруг зажженной лампы. Лишь небольшая часть их доберется до цели — анода. Ток в цепи будет мал.

И вот в этом рое электронов появляется сетка.

Она управляет движением электронов, как светофор уличным движением.

Красный свет! Стоп! На сетке — отрицательный заряд. Она не пускает электроны к аноду.

Зеленый свет! На сетке — положительный заряд. Она притягивает теперь электроны. Электронный рой, притягиваемый и ускоряемый сеткой, направляется к аноду. Сетка заставляет лететь к нему значительно больше электронов, чем полетело бы без нее. Растет ток в цепи. Он усиливается во много раз.

В этом секрет электронной лампы-усилителя. С несколькими лампами можно довести усиление тока до миллиарда, до сотни миллиардов раз. И еле-еле слышимый шепот, слабые, незаметные сигналы с их помощью говорят полным голосом. Мы «слышим голос» руды под землей, которая действует на магнитный прибор пролетающего над месторождением самолета, узнаем свойства металла, которые обнаруживают себя при пропускании по нему тока, слышим, как растет трава, ловим малейшие изменения, которые говорят нам о том, что нас интересует, — температуре, давлении, скорости, влажности и о многом другом.