РАДИОЛАМПА
Одно из самых замечательных своих открытий американский изобретатель Эдиссон сделал случайно. Он хотел исследовать работу электрической лампы и впаял в нее кусочек металла. Сразу же выяснилась удивительная вещь: через пустоту между нитью накала (волоском) и впаянным металлическим кусочком можно было пустить ток. И вслед за тем выяснилась вторая вещь, еще более неожиданная: ток можно было пустить только в одном направлении, только тогда, когда плюс подавался на впаянный кусочек, а минус - на нить накала. При обратном включении ничего не получалось.
Воздух из электрической лампы выкачан почти весь. Лампа почти пуста. Как же может пустота проводить ток и почему она проводит его только в одном направлении?
Ответ на эти вопросы пришел сразу: пустота оказалась не при чем. Когда лампу гасили, протекавший между нитью и кусочком металла ток сразу прекращался. Стало очевидным, что разгадку этого странного явления нужно было искать в нити накала, и разгадка быстро бела найдена.
Оказалось, что когда нить накалена, мельчайшие ее частицы - “электроны” - вылетают из нее в пустоту, точно рой пчел.
Эти электроны всегда заряжены отрицательно. Если впаянному в лампу кусочку металла дать положительный потенциал, они полетят к нему совсем так же, как клочки бумаги летели к натертой о волосы гребенке. А прилетая к нему, они своим отрицательным будут уничтожать его положительное электричество, и ему потребуются все новые и новые заряды с батареи. А это значит, что по цепи батареи через кажущуюся пустоту лампы потечет постоянный ток.
Если же металлическому кусочку дать отрицательный потенциал, то ничего не случится. Он не только не будет притягивать отрицательно заряженных электронов, а, наоборот, будет их отталкивать. Никакого мостика между ним и нитью накала не получится, а ток сквозь лампу потечь не сможет.
Явлению этому дали название “эффекта Эдиссона” и впаянный в лампу кусочек металла назвали “анодом”, но на этом все кончилось. Практического применения лампе с анодом найти не могли.
Много лет спустя появилось радио. Не сразу вспомнили об эдиссоновской лампе, а когда вспомнили, применили ее вместо кристалытого детектора. Она исправно пропускала ток только в одну сторону, но была не лучше самого простого кристаллика. Особым успехом она не пользовалась.
Все изменилось благодаря работам другого американца - Флемминга. Он ввел “сетку” между анодом и нитью накала и сразу произвел переворот в радиотехнике. Его лампа позволяла слушать радио на огромные расстояния и с любой громкостью.
Его лампа была той самой радиолампой, что стоит в наших приемниках. Возьмите ее в руки и взгляните. Вот нить накала. Вокруг нее - сетка, спираль из тонкой проволоки, а вокруг сетки - металлический цилиндр, анод. От концов нити накала идут два провода, от сетки и анода - по одному. Все эти четыре провода выведены к ножкам на цоколе радиолампы. Та ножка, на которую включен анод, отставлена чуть назад. Это сделано для того, чтобы лампу нельзя было неправильно вставить в её панельку.
Флемминг действовал совершенно сознательно. Чем дальше принимаемая станция, тем слабее её волна, тем меньше размахи переменного тока в антенне приемника, Когда они слишком малы, детектор их вовсе не принимает. Что же нужно сделать, чтобы увеличить дальность приема? Очевидно, нужно усилить колебания приходящего с антенны тока высокой частоты. А что нужно сделать, чтобы увеличить громкость работы приемника? Конечно, усилить колебания звукового тока после детектора.
Откуда же взять эту недостающую колебаниям силу? Из батареи питающей анод лампы. А как это сделать? Очень просто.
Если мы на сетку лампы дадим отрицательный заряд, то отрицательно заряженным электронам станет труднее протискиваться сквозь неё. Она будет отталкивать их обратно к нити накала. От этого на анод попадет меньше электронов, аноду меньше потребуется положительных зарядов с “анодной батареи”, и сила “анодного тока” сразу упадет.
Если же сетку зарядить положительно, то она начнет притягивать электроны и будет помогать аноду отрывать их от нити. На ней самой останется только немного электронов. Анод всегда имеет более высокий потенциал и сильнее к себе тянет. Значит, от положительного заряда сетки электронный поток усилится, а заодно усилит и анодный ток.
Но что будет, если вместо постоянных зарядов дать на сетку радиолампы колебания переменного тока? От них сетка будет всё время менять свой потенциал, а, значит, анодный ток в лампе начнёт колебаться.
Описывать это долго, но это вовсе не значит, что лампа так же медленно работает, как мы, когда ее изучаем. Пришедшие на её сетку колебания она мгновенно передает в свою анодную цепь, сохраняя их частоту, но добавляя им ту силу, которую она берет от анодной батареи.
Таким образом, она дает возможность создать “усилители” колебаний переменного тока.
Теперь посмотрим, как усилительные способности радио
лампы применяются на деле.
Возьмем самый простой детекторный приемник, снимем с него телефон и на его место включим первичную (маленькую) обмотку трансформатора. Концы вторичной (большой) обмотки этого трансформатора соединим с сеткой и питью накала, а телефон поставим в её анодную цепь. Схема у нас выйдет, как на рисунке:
Те же колебания, что прежде шли с детектора на телефон, теперь попадут на первичную обмотку трансформатора. Они, конечно, повторятся во вторичной обмотке, а с неё попадут на сетку лампы и в её анодную цепь. Значит, телефон в её анодной цепи будет передавать те же звуки, что передавал прежде, когда был включен в детекторный приемник, но звучать будет много громче и вот почему:
Чем больше размах колебаний переменного тока, тем сильнее они раскачивают мембрану и тем громче звучит телефон. Повышающий трансформатор повышает напряжение переменного тока, то есть как раз увеличивает размах его колебаний. (Зато он уменьшает его силу, поэтому, включив телефон сразу за трансформатором, мы ничего бы но выиграли.) Лампа еще раз повышает этот размах и вдобавок придает переменному току большую силу.
Если требуется, чтобы телефон еще громче работал, можно вместо телефона включить второй трансформатор, а за ним таким же порядком вторую лампу. В этой второй “ступени усиления” колебания приобретут еще больший размах, а телефон, включенный в анодную цепь второй лампы, так громко зазвучит, что его неприятно будет надевать на голову. Если положить его на стол, он будет играть на всю комнату, дребезжа от чрезмерного напряжения. Если же вместо него включить громкоговоритель, получится ещё более громкая, а главное - более ясная слышимость.
Чтобы слушать на громкоговоритель свою местную станцию, вполне достаточно иметь одну ступень такого усиления.
Больше двух ступеней на любительских приемниках почти никогда не ставят.
Такая схема называется “усилителем низкой частоты”.
Так ее зовут потому, что в ней усиливаются токи, имеющие частоту не больше 10000 колебаний в секунду, - те
самые токи, от которых звучит телефон. (Большей частоты
ухо не слышит.)
Но лампа может усиливать и токи высокой частоты. Давайте включим её сеткой и нитью накала вместо детектора с телефоном, а их перенесем во вторичную обмотку поставленного в её анодной цепи трансформатора. Вот схема такого “усилителя высокой частоты”:
“Трансформатор высокой, частоты” отличается от “трансформатора низкой частоты” тем, что у него нет железного сердечника (поэтому на схемах он рисуется без обозначающих железо чёрточек между обмотками). Кроме того, обмотки его имеют много меньше витков. Он может состоять из двух простых сотовых катушек. Но главное его отличие в том, что он настраивается так же, как антенна. Делается это для того, чтобы он лучше всего усиливал только ту частоту, которая нужна, - частоту принимаемой станции.
Такой усилитель подает на детектор значительно более сильные колебания, чем получает с антенны. Он как будто приближает приемник к передатчику. Для слушания местной станции это не важно, зато дальние станции благодаря трансформатору высокой частоты слышны много громче.