Рудольф Сворень - Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

Рассказывая об электрической цепи и происходящих в ней процессах, мы очень часто приводили вспомогательные примеры: падение топора, спуск саней, движение воды в трубе и т. п. Но, конечно, все эти примеры не заставили вас забыть о том, что в действительности мы имели дело с явлениями совсем другого рода, явлениями электрическими, которые имеют совершенно особую природу и лишь внешне напоминают приведенные нами простые аналогии.

На этом, пожалуй, мы могли бы закончить свое первое знакомство с электротехникой, хотя многие очень важные вопросы мы даже не затронули. Так, например, во всех случаях мы считали, что источником тока является батарейка и в цепи протекает постоянный ток, то есть ток, величина и направление которого не меняются. А ведь на практике мы очень часто имеем дело с переменным током, источником которого являются специальные генераторы. У такого тока непрерывно меняется не только величина, но и направление движения зарядов (рис. 20).

Рис. 20. В технике широкое распространение получили генераторы переменной э.д.с., на выходных зажимах которых знак и количество избыточных зарядов непрерывно меняются. Такие генераторы создают в цепи переменный ток.

Так, например, направление тока в электрической сети, которая приходит в наш дом с городской электростанции, меняется несколько десятков раз в течение секунды. Переменный ток, так же как и постоянный, может выполнять полезную работу. Ведь заряды, движущиеся то в одну, то в другую сторону, нагревают проводник и создают вокруг него магнитное поле, так же как и заряды, двигающиеся в одном направлении.

Переменный ток имеет ряд серьезных преимуществ перед постоянным. Главное из них, пожалуй, состоит в том, что переменный ток легко трансформировать, то есть с помощью специальных устройств — трансформаторов — можно в любом участке сложной цепи повысить или понизить напряжение до нужной нам величины.

Другое достоинство переменного тока: вокруг проводника, где он протекает, возникают радиоволны, с помощью которых и осуществляется радиопередача. Но об этом мы поговорим уже в следующей главе.

Все вы, наверное, знаете одно из самых сложных спортивных соревнований — марафонский бег — состязание в беге на дистанцию 42 километра 195 метров. Столь необычная дистанция, так же как и само название «марафонский бег» связано с древней легендой о греческом воине, пробежавшем такое расстояние из города Марафон в Афины с вестью о победе полководца Мильтиада над персами. Напрягая последние силы, изнемогая от непомерной физической нагрузки добежал гонец до окраины Афин, задыхаясь, сообщил радостную весть и упал бездыханный.

Еще каких-нибудь двести лет назад гонцы, скороходы, всадники, мчащиеся на взмыленных лошадях, почтовые тройки, неделями пробирающиеся к месту назначения со срочной депешей, представляли собой единственную возможность для передачи сообщений. Для того чтобы сообщения о событиях в столице могли дойти до отдаленных районов Сибири или Дальнего Востока, иногда могло пройти несколько месяцев! Лучшие петербургские газеты публиковали свежие зарубежные новости надельной давности. А какими оторванными от мира чувствовали себя в далеком плавании моряки, лишенные каких бы то ни было средств связи с землей!

Это кажется смешным и странным в наши дни, когда телеграмма, отправленная из Москвы, уже менее чем через час вручается адресату во Владивостоке, когда зимовщики Антарктиды в любой момент могут узнать погоду на Северном полюсе, когда московские редакции газет в нужную минуту могут вызвать по телефону своих корреспондентов в Париже или Пекине, в Тамбове или Сан-Франциско и получить у них самые последние новости, когда, сидя у своего телевизора, вы видите и слышите то, что в данное мгновение происходит за несколько десятков и даже сотен километров от вас.

Все это стало возможным благодаря тому, что для передачи сообщений стали использовать самого быстрого гонца — электрический сигнал (рис. 21).

Рис. 21. Используя простейшую электрическую цепь, можно передавать сообщения с помощью условного кода.

Если бы древние греки располагали обычным карманным фонариком и необходимым количеством провода, то они смогли бы передать сообщение о победе своих войск из Марафона в Афины, не прибегая к помощи скорохода. Для этого нужно было бы в Афинах установить лампочку и соединить ее двумя проводами с установленным в Марафоне выключателем и батарейкой. Если сопротивление соединительных проводов (лист 43) не слишком велико, то при замыкании цепи с помощью выключателя, расположенного в Марафоне, немедленно загорелась бы лампочка в Афинах [5] При большой протяженности соединительной линии сопротивлением проводов уже пренебрегать нельзя и всю цепь тогда следует рассматривать как делитель напряжения, состоящий из трех участков — двух проводов и лампочки. Лампочка для карманного фонаря, рассчитанная на 3,5 в, светится даже в том случае, если к ней подвести напряжение окаю 2 в. Предположим, что сопротивление такой лампочки 100 ом, и для того, чтобы эта лампочка светилась при напряжении батареи 4,5 в, сопротивление обоих проводов должно быть не более 100–125 ом. В этом случае падение напряжения на обоих проводах составит около 2 в (по одному вольту на каждом проводе), и на лампочке будет действовать примерно такое же напряжение. При большем сопротивлении проводов напряжение на лампочке будет слишком мало, и она светиться не будет. . Она могла бы играть роль простейшего телеграфа. Нужно было бы лишь договориться об условном коде (например, короткий сигнал — «поражение», продолжительный — «победа») и, замыкая цепь с помощью выключателя, передавать сообщение.

Самое замечательное, что расстояние 42 км, которое лучшие бегуны преодолевают более чем за два часа (рекорд около 2 часов 18 минут), электрический сигнал пройдет всего лишь за 0,00015 секунды! Вы только не подумайте, что за это время электроны успеют пройти из Марафон в Афины. Электроны двигаются очень медленно — в среднем их скорость не превышает нескольких километров в час. Но благодаря тому, что при замыкании электрической цепи ток начинается почти одновременно во всех ее участках, лампочка в Афинах загорится почти одновременно с тем, как будет замкнут выключатель в Марафоне. Слово «почти» мы применили здесь не случайно, так как в действительности лампочка загорится с некоторым опозданием. Попытаемся пояснить это подробней.