Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Семенов Борис Юрьевич (читаем книги онлайн бесплатно без регистрации .txt) 📗
Рис. 10.3. Опыт Г. Герца
По нашим меркам, исследования Герца не кажутся впечатляющими, но, когда он в декабре 1888 г. сделал доклад о результатах на заседании Берлинской академии наук, это произвело настоящую сенсацию. Еще бы — получено экспериментальное подтверждение теории электромагнитных волн Максвелла!
Сразу после этого Генриха Герца избрали почетным членом семи ведущих академий Европы. Выступая на съезде немецких естествоиспытателей, Герц сказал: «Все эти опыты просты в принципе, тем не менее они влекут за собой важнейшие следствия. Они рушат всякую теорию, которая считает, что электрические силы перепрыгивают пространство мгновенно».
Кратко итоги исследований ученого выглядят так:
• электромагнитные волны не являются теоретической ошибкой, а действительно существуют;
• скорость распространения электромагнитных волн в пространстве равна скорости света;
• для излучения и приема электромагнитных волн необходимо новое электротехническое устройство — антенна;
• для максимально эффективного приема электромагнитных волн необходимо настраивать антенну передатчика и антенну приемника — согласовывать их;
• длина излучаемой волны, а также эффективность излучения зависят от конструкции передающей антенны.
Генрих Герц умер в самом расцвете творческих сил — в начале 1894 г., за. год до изобретения радио. Он, как никто другой, мог сделать себе имя и изобретением радиосвязи, так как продвинулся в своих опытах намного дальше Эдисона, Томсона, Тесла, Бранли, Крукса, Лоджа и других, чьи имена мы здесь не назвали. Но поразительная проницательность в одном вопросе обернулась столь же великой недальновидностью в другом! В 1889 г., на запрос мюнхенского инженера Г. Губера о возможности использования открытия для практических целей, передачи информации на расстояние — Герц ответил: «Электрические колебания в трансформаторах и телефонах слишком медленные. Если бы Вы могли построить излучатели размахом с материк, то Вы могли бы поставить намеченные опыты, но практически сделать ничего нельзя: с обычными излучателями Вы не обнаружите ни малейшего действия».
Ответ ученого требует пояснения. Дело в том, что приборы Герца излучают волны частотой в десятки мегагерц (забавно, но этот параметр переменных электрических сигналов назван именем ученого). Звуковые же колебания находятся в области сотен тысяч герц — на порядки меньше. Излучать электромагнитные волны звукового диапазона могут только очень большие вибраторы. Модуляция как способ передачи низкочастотных сигналов при помощи высокочастотных еще не была изобретена, не было также автогенераторных схем создания электромагнитных колебаний. Отсюда и проистекает пессимизм великого ученого.
Теперь, уважаемые читатели, мы подошли к знаменательной дате, отмечаемой в нашей стране как памятный праздник, — к 7 мая 1895 г. Эта дата — день рождения радио! В тот день воедино сошлись изобретения ученых, о которых мы только что рассказали. Соединить вроде бы несоединимые вещи, в результате чего появилось совершенно новое техническое направление передачи осмысленной информации без помощи проводов, удалось нашему соотечественнику профессору Александру Степановичу Попову (1859–1906). Сын православного священника, настоятеля небольшой церкви в поселке Турьинские Рудники Пермской губернии, он в 1877 г. приехал в столицу и поступил на математическое отделение Петербургского университета — лучшего учебного заведения России. Еще в студенческие годы Попов подрабатывал в товариществе «Электротехник». Он также принимал активное участие в первой российской электротехнической выставке, прошедшей в Петербурге в 1880 г. Практический опыт, приобретенный в студенческие годы, оказался бесценным — к моменту получения диплома Попов считался инженером-электротехником с солидным стажем.
Итак, в 1882 г., после окончания университета, Попову предлагают остаться «для приготовления к профессорскому званию». Но крайне малое жалование заставляет его отказаться от предложения и поступить на службу в Морское ведомство, в Минный офицерский класс в Кронштадте. Александр Степанович согласился работать преподавателем физики.
Минный офицерский класс — одно из лучших электротехнических учебных заведений того времени. В нем не только готовили высококлассных специалистов для военно-морского флота, но и занимались научной работой. По воспоминаниям современников, Александр Степанович умел простыми словами рассказывать о сложном, но и демонстрировал множество опытов. Приборы, с помощью которых производились демонстрации, зачастую были изготовлены им собственноручно.
В 1900 г. Александр Степанович был назначен профессором кафедры физики Петербургского электротехнического института. Незадолго до смерти ученого, когда в России стало возможным не назначать, а выбирать ректоров учебных заведений, его в 1905 г. единодушно избрали ректором электротехнического университета Санкт-Петербурга. К слову, мемориальный рабочий кабинет Александра Степановича сохраняется в этом учебном заведении до сей поры.
Таков был Попов-человек. Каким же предстает Попов-ученый, Попов-изобретатель? В то время военно-морской флот остро нуждался в беспроводном средстве связи. Поскольку Александр Степанович связал свою жизнь с военно-морской техникой, он занимался проблемой связи применительно к флоту, интересовался мировым опытом, что-то сам мастерил в маленьком домике, расположенном во дворе Минного класса.
И вот 7 мая 1895 г. на очередном заседании Физико-химического общества Попов делает доклад «Об отношении металлических колебаний к электрическим колебаниям», а затем демонстрирует работу первого в мире радиоприемника! В Качестве источника электромагнитных волн А. С. Попов использует передатчик собственной конструкции — усовершенствованный вариант вибратора Герца. Когда ассистент ученого, Петр Николаевич Рыбкин (1864–1948), включал передатчик, в лаборатории раздавалась трель электрического звонка, находящегося в приемнике.
Что принципиально новое, доселе неизвестное можно встретить в конструкции радиоприемника Попова? Удивительно, но… ничего! Гениальность изобретения заключается в другом: Александр Степанович создал на основе существовавшей в то время, как бы мы сказали сейчас, «элементной базы», принципиально новое техническое устройство.
Сохранилось описание первого радиоприемника, составленное самим Поповым и опубликованное им в «Журнале русского физико-химического общества». Это описание интересно не столько тем, что сделано собственноручно Поповым, но главным образом позволяет прочувствовать стиль технического описания принципиальных электрических схем того времени (рис. 10.4).
Рис. 10.4. Рисунок радиоприемника А. С. Попова
«Трубка с опилками (когерер) подвешена горизонтально между зажимами М и N на легкой часовой пружине, которая для большей эластичности согнута со стороны одного из зажимов зигзагом. Над трубкой расположен звонок так, чтобы при своем действии он мог давать удары молоточком посредине трубки, защищенной от разбивания резиновым. кольцом. Удобнее всего трубку и звонок укрепить на общей вертикальной дощечке. Реле может быть помещено как угодно.
Действует прибор следующим образом. Ток батареи напряжением 4–5 В постоянно циркулирует от зажима Р к платиновой пластинке А, далее через порошок, содержащийся в трубке, к другой пластинке В и по обмотке электромагнитного реле обратно к батарее. Сила этого тока недостаточна для притягивания якоря к реле, но если трубка АВ подвергнется действию электрического колебания, то сопротивление мгновенно уменьшится и ток увеличится настолько, что якорь реле притянется. В этот момент цепь, идущая от батареи к звонку, прерванная в точке С, замкнется и звонок начнет действовать, но тотчас же сотрясение трубки опять уменьшит ее проводимость и реле разомкнет цепь звонка.
