ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГОЛОС
Этот голос мы слышим так часто, что забываем, кому он принадлежит. Он настолько похож на голоса наших знакомых, что нам кажется, будто это говорят они, а на самом деле это говорит небольшой электрический прибор, спрятанный в телефонной трубке.
В этой трубке даже не один прибор спрятан, а два. Один из них слушает то, что мы говорим, - это “микрофон”, другой отвечает голосом того, кто с нами разговаривает, - это “телефон”.
Микрофон - это электрическое ухо. В ухе есть барабанная перепонка, от звуковых волн она колеблется, и от колебаний ее у нас получается впечатление звука. А у микрофона вместо барабанной перепонки есть “мембрана”, и то, что он слышит, он передает дальше по соединенным с ним проводам.
Устроен микрофон очень просто. Мембрана - тонкая и гибкая пластинка - лежит на слое угольного порошка, через который пропущен постоянный ток. Если на эту мембрану нажать пальцем, то кусочки угля лягут плотнее друг к другу, и току будет легче через них проходить. То же самое получится, если мембрану не пальцем нажать, а ударить по ней звуковой волной.
От звуковой волны меняется сопротивление микрофона постоянному току. А раз меняется его сопротивление, то и сила тока в “цепи микрофона” будет меняться. Так микрофон превращает звуковые волны в колебания электрического тока. Каждое слово, каждая буква, каждый звук любого инструмента дают разные звуковые волны, и от них каждый раз по-иному колеблется пропущенный через микрофон ток.
Телефон - это электрический голос. Колебания электрического тока он снова превращает в звуковые волны. Состоит он из магнита с надетой на него катушкой и металлической мембраны. Если через катушку магнита пустить постоянный ток в одну сторону, то сила магнита увеличится, а если ток пустить в обратную, то магнит ослабеет. И может даже “размагнититься”. Те из вас, у кого размагничивались телефонные трубки, знают, как это случается.
Чем сильнее будет ток в катушке, тем больше силы будет в магните, тем сильнее он будет притягивать укрепленную на некотором расстоянии перед ним мембрану. Поэтому, если сила тока будет меняться, мембрана начнет притягиваться то сильнее, то слабее. Она начнет колебаться, звучать - создаст звуковую волну.
Если эти колебания тока будут подаваться по проводам с микрофона, то телефон превратит их в точно такие же звуковые волны, какие были перед микрофоном.
Так доходит до нас голос собеседника по телефону, и так же доносится концерт с радиостанции. Впрочем, так, да не совсем.
Телефон на радиоприемнике есть, и даже двойной - “двуухий”, надеваемый на оба уха, чтобы лучше слышать. Иногда вместо таких телефонов в приемник включается “громкоговоритель”. Это такой же телефон, но с более мощным механизмом и с большей мембраной, чтобы раскачивать больше воздуха и давать более громкий звук.
Микрофон на радиостанции тоже есть: не такой, как в трубке городского телефона, а большой и очень чувствительный. Он слышит каждый шорох и передает самые громкие звуки оркестра ясно и чисто.
Но от микрофона на станции до двуухого телефона радиолюбителя провода нет. Их связывают только радиоволны. В этом - разница, и разница немалая.
Легко представить себе, как колебание тока передается по проводу. Но как оно передается по волне? Колебание по колебанию?
Когда нам нужно было измерить длину невидимой радиоволны, мы взяли самую обыкновенную веревку. Так и теперь мы попробуем невидимые вещи сделать видимыми, а для этого нарисуем их. Изобразим на бумаге колебания переменного тока, создающие радиоволну, и колебания тока микрофонной цепи, несущие голос.
Впрочем, начнем с более простого. Попробуем зарисовать движение своего тела при ходьбе. Положим правую руку на Левое плечо, зажмем под ней карандаш и кончиком карандаша коснемся стены. А лотом пойдем вдоль этой стены.
Карандаш нарисует волнообразную линию. Это настолько очевидно, что для проверки не стоит портить обоев.
Хотя этой кривой и не стоит украшать свои стены, но подумать о ней стоит. Когда вы начинали, карандаш ваш был, ну скажем, на 120 сантиметров от пола (рост у вас, надо думать, не слишком большой). А идете вы для опыта медленно: по шагу в секунду, что ли.
Как только вы двинетесь, карандаш пойдет наверх и через полсекунды будет в самой высшей точке (на середине шага), а потом снова пойдет вниз. Давайте зарисуем:
Вот “кривая колебаний” вашего тела. Так же рисуют кривую колебаний переменного тока.
Возьмем для примера осветительный ток. Он имеет напряжение в 110 вольт и частоту в 50 периодов. Начнем с того момента, когда в штепселе нет тока (это когда переменный ток уже перестал течь в одну сторону и еще не начал течь в другую). Возьмем одно из гнезд. Вначале его потенциал будет - ноль. Потом начнет расти, дорастет до + 110 вольт и снова упадет до нуля, а потом будет падать дальше (ток потек обратно) до - 110 вольт. А затем через ноль снова пойдет на + 110 вольт и так будет колебаться.
Проведем такую же линию времени, как в прошлый раз, только вместо целых секунд разобьем её на сотые доли секунды. Потенциал будем отмечать как высоту: плюсовый вверх от линии, а минусовый вниз. Вот какая кривая у нас выйдет:
Очевидно, что постоянный ток, зарисованный таким же образом, будет выглядеть прямой линией (напряжение его не меняется), но как зарисуется ток в работающей микрофонной цепи?
С изменением сопротивления микрофона будет изменяться не только сила, но и напряжение пропускаемого им тока.
Этот ток никогда не будет течь обратно, как переменный ток, но зато колебания его окажутся очень неправильными. (Все звуковые волны по-разному нажимают на
микрофон и по-разному меняют его сопротивление.) Его кривая будет в таком роде:
Сперва в микрофон говорили, и ток в его цепи колебался, а потом (после черты) разговор прекратился, и линия стала прямой, какой и полагается быть линии постоянного тока.
А теперь попробуем вплотную поговорить о радио.