Текст книги "Как мальчик Хюг сам построил радиостанцию"

Автор книги: Фрэнсис Ролт-Уилер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 10 страниц)

Положительные ионы с громадной скоростью движутся к отрицательному электроду, или «катоду», а отрицательные с еще большей скоростью стремятся к положительному электроду, или «аноду». (Иногда, для ясности, эти ионы называются катионами и анионами).

Если электрический ток проходит через раствор, содержащий металлические ионы (например, серебро), металл будет отлагаться на катоде положительными ионами. В этом основа «гальванопластики» – серебрения и золочения.

Если разобраться в этом довольно сложном процессе, происходящем в электролитах, становится понятно удивление Хюга, каким образом электрический ток явился из ничего. Мальчик бессознательно почувствовал ту глубокую научную истину, что энергию нельзя создать, ее можно только видоизменить. Когда мальчик натирал янтарь фланелью и стекло шелком, его собственная мускульная энергия превратилась в электрическую; в его электрической машине в электрическую энергию перешла механическая энергия водяного колеса; в Вольтовом элементе химическая энергия превратилась в электрическую.

Хотя доктор Камерон обещал Хюгу прислать ему электрическую батарею, но мальчик знал, что пройдет еще много времени, пока будет оказия из Фолджэмбвилля в Муравьиную долину, а у него не было терпения ждать так долго. Он хотел сам поскорее сделать батарею.

Проводив учительницу и вернувшись домой, мальчик сразу стал думать над тем, как устроить батарею. Труднее всего было достать цинк и медь. Единственные металлы, которые он мог найти дома, были жесть (собственно белое железо) и свинец от пуль. Мисс Фергюсон ничего не говорила о свинце, но она упоминала об углероде. Мальчик вспомнил, что она как-то говорила ему, что древесный уголь есть вид углерода.

Он взял для электродов жесть и уголь, а для электролита соленую воду. Но откуда же он мог узнать, что между его электродами есть действительно ток? Он забыл спросить мисс Фергюсон, как узнал это Вольта.

Несомненно, лягушачья лапка могла бы помочь ему увидеть присутствие тока, так как она была очень хорошим проводником. Но где же взять лягушку зимой? Он решил испытать на самом себе, есть ли ток. Он перерезал проволоку посредине, чуть-чуть раздвинул концы ее, просунул между ними палец и почувствовал слабое щекотание. Этого было достаточно, чтобы доказать ему, что батарея работает, хотя и очень слабо.

На следующий день Хюг спросил мисс Фергюсон, каким образом Вольта узнал о присутствии тока, но она не знала. Мальчик употребил все послеобеденное время на то, чтобы зарядить свою лейденскую банку от батареи, но это ему не удалось.

Наступил последний день занятий в школе. Мальчик упросил Уота Берка взять его с собой в Фолджэмбвилль проводить учительницу. Он был очень огорчен ее отъездом, так как знал, что она не захочет вернуться туда, где столько выстрадала от мальчиков Айртонов, и понимал, сколько пользы она принесла ему своим сочувствием и помощью в его стремлениях. Они приехали на станцию немного раньше времени, и Хюг впервые увидел телеграфный аппарат. Он пришел в восторг, увидя блестящие медные пластинки и проволочные спирали.

– Мисс Фергюсон, это электричество?

– Да, это телеграф.

– Как он работает?

Девушка посмотрела с улыбкой на него и постучала в окошко телеграфисту. Тот открыл окошечко.

– Извиняюсь, что беспокою вас, сказала она, но не может ли этот мальчик посмотреть, как устроен телеграф? Он просто помешался на электричестве и делает опыты у себя в горах. Я научила его тому, что знала сама, но я очень мало знаю.

– Конечно, мисс. Я расскажу ему все, что знаю, если ему интересно. Войдите. – Он предложил мисс Фергюсон единственный бывший в комнате стул и повернулся к мальчику:

– Что ты знаешь о телеграфе?

– Ничего.

– Тогда с чего же начать? Ты знаешь, что такое электрическая батарея?

– Да, я знаю. Это две металлические пластинки, погруженные в раствор кислоты, которые производят электрический ток. Впрочем, нет, это элемент, а батарея это несколько элементов вместе.

– Хорошо! А знаешь, что, если соединить проволокой два полюса батареи, образуется цепь?

– Я это сам делал.

– Так. Ну, если ты все это знаешь, так тебе будет не так трудно понять телеграф. Представь себе, что у меня тут батарея; проволока от одного из ее полюсов проходит через мой стол, идет в Ашвиль и возвращается снова через мой стол к другому полюсу. Тогда у меня получается цепь, в которую включена Ашвильская станция, не правда ли?

– Конечно.

– Дальше. Если земля хороший проводник, а это так и есть, и если на этой станции и на Ашвильской провести в землю проволоку, составляющую цепь, может ли ток вернуться в земле?

– Я думаю, что да, – сказал Хюг немного несмело, потому что это было для него ново.

– Понимаешь? Хорошо! Теперь представь себе, что у меня тут на столе есть аппарат и что такой же аппарат есть в Ашвиле; если я имею возможность включать и выключать ток, или, как мы это называем, замыкать и размыкать цепь, будет ли в Ашвиле ток включаться и выключаться в то же время, как у меня?

– Иначе и не может быть, – сказал Хюг, который уже начинал понимать, в чем дело.

– Теперь представь себе, что я включаю ток на одну десятую секунды, – время, в которое можно успеть ударить пальцем о стол, это мы называем точкой, или на три десятых секунды – это называется чертой, не могу ли я сделать целый ряд таких черточек и точек так, чтобы человек, стоящий в Ашвиле, мог понять, что я хочу сказать, если у него есть мой «код» (ключ).

– Да, это возможно.

– Это и есть телеграф. Все остальные приспособления сделаны для того, чтобы можно было лучше сигнализировать и лучше принимать. Это местная цепь, которая удваивает силу дальних сигналов, и звонок– электромагнит, который делает сигналы яснее, а также кое-что специально для работы на железной дороге, что тебе не интересно.

Телеграфный аппарат Морзе.

– А ток из батареи может итти на любое расстояние?

– Какое угодно. Хоть вокруг света, если устроить еще местные батареи, как я уже говорил.

– Можно ли сигнализировать током от батареи, находящейся в Муравьиной долине, в Локустборо?

– Это где?

– В горах, за Мерфи. Я там живу, – объяснила мисс Фергюсон с улыбкой.

Телеграфист в замешательстве почесал голову и открыл дверь, так как он слышал свисток приближающегося поезда.

– Ничто не может помешать телеграфировать из Муравьиной долины сюда, – сказал он, если потратить несколько тысяч долларов, чтобы сделать проволочные провода, а в Локустборо потребуется еще несколько тысяч долларов.

– Боюсь, об этом не стоит и говорить, – сказала ласково учительница, – эту мысль тебе придется оставить.

Телеграфист заметил разочарованный вид мальчика и сразу почувствовал трагедию. Он сам вырос в долине и знал, какой удар разбитая надежда может нанести тщеславию мальчика-горца.

– Не надо отчаиваться, – сказал он. – займись радио! Телеграфом без проволоки!

Хюг быстро и жадно спросил:

– А это как же делается?

– Когда я начал только работать, о радио никто еще не слышал. Теперь же беспроволочная передача существует.

Поезд подошел и учительница быстро пошла на платформу. Хюг нес ее чемодан.

– Скоро, мисс Фергюсон, – сказал он, подавая ей ее багаж, – я научусь сказать «благодарю вас» по радио. Но вряд ли я когда-нибудь настолько хорошо его изучу, чтобы уметь сказать все, что вы сделали для меня.

Глава V. ПУТЬ К СЛАВЕ

– Судя по тому, что ты мне рассказал, – сказал Джед Блэден, телеграфист, когда он занялся серьезным разговором с Хюгом после ухода поезда, – ты в своих опытах упустил из виду одну из важнейших в электричестве вещей.

– Что именно, м-р Блэден?

– Магнит и магнетизм.

– У меня не было магнита, – был ответ.

– Почему ты не сделал?

– Но как? В «Прадедушкиной книге» сказано, что магнит это такое железо, которое находят в Магнезии, где-то в Малой Азии.

Телеграфист кивнул.

– Это так, но твой дедушка говорит о натуральном магните. Впрочем, я забыл, что он и не мог знать о других. А больше он ничего не говорит?

– Нет, он говорит, что магнит притягивает другие металлы, главным образом железо; он утверждает, что магнит недостаточно силен, чтобы вытаскивать гвозди из кораблей, как говорит старинная легенда.

Кроме того, он говорит, что моряки кладут магнит в коробку и управляют с его помощью, потому что он всегда указывает на север и на юг.

– Это все верно, но теперь люди ушли вперед. Современная работа с электричеством очень нуждается в магнитах, поэтому приходится их делать. Тебе, если ты серьезно думаешь о радио (Хюг кивнул), надо узнать о самом главном виде магнита, об электромагните.

– Я и не знал, что электричество имеет какое-нибудь отношение к магниту.

Блэден усмехнулся.

– Даже странно слышать это в наши дни, но раз ты никогда не учился, так это неудивительно. В конце-концов, это не так давно открыто.

В 1820 г. некто Эрстед, датский профессор, впервые наткнулся на мысль, что электричество и магнетизм, пожалуй, одно и то же. Он возился с Вольтовым элементом вроде твоего, стараясь выяснить, не будет ли цинк с серебром действовать лучше, чем цинк с медью.

На столе, за которым он работал, лежал компас; была гроза, а он хотел знать, реагирует ли магнитная стрелка на грозу. Ты знаешь, что такое магнитная стрелка?

– Я ее никогда не видел, но думаю, что это то, что, как сказано в моей книге, всегда указывает на север и на юг.

– Правильно. А почему она это делает?

Хюг подумал, но должен был сознаться, что не знает.

– Потому, что земля – постоянный магнит, – объяснил телеграфист. Хотя она почти шарообразна, но имеет северный и южный полюсы; если тебе так будет легче, назови их положительным и отрицательным полюсами. Маленький магнит поворачивается к северу и к югу, потому что магнитные силы земли движутся в этом направлении.

– Магнитные полюсы, – продолжал он, – действуют как электрические: одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются. Таким образом, если сблизить северный полюс сильного и слабого магнита, слабый оттолкнется; в таком случае стрелка не будет указывать на магнитный север.

– To-есть она отклонится от своей центральной линии, как висящий пробковый шарик отклоняется от отвесной линии? – спросил Хюг.

– Совершенно верно, – согласился Блэден. – Теперь слушай, что было дальше: покончив с элементом, Эрстед отодвинул его так. что он оказался близко от компаса, и занялся чем-то другим. Вдруг он заметил, что стрелка сильно отклонилась. «Что за чорт»! – воскликнул он. – «Что такое с стрелкой? Я надеюсь, что северный полюс не переместился!»

Он убрал элемент, чтобы получше взглянуть на компас; стрелка сразу встала на свое место и стала указывать на север. Он снова поднес элемент, и стрелка быстро отклонилась.

Сразу Эрстед не понял, в чем дело, но, наконец, сообразил. Он увидел, что сделал большое научное открытие. Он нашел, что электрический ток может отклонять магнитную стрелку. Зная, что это мог сделать сильный магнит, профессор понял, что эти силы могут быть сходны; в том же году Араго, французский астроном, доказал правильность этой мысли. Ты понимаешь?

– Еще бы, – объявил Хюг. Он лучше понимал телеграфиста, чем мисс Фергюсон или доктора Камерона.

– Так вот, то, что этот старик открыл сто лет тому назад, стало теперь употребляться в электричестве. То, что называется гальванометром – прибор для измерения электрических токов – в своей простейшей форме есть не что иное, как магнитная стрелка, висящая посредине проволочной спирали. Если пустить по спирали ток, стрелка оттолкнется от севера по направлению тока. Чем сильнее ток, тем больше будет отклонение. Теперь делают очень тонкие гальванометры. Стрелку укрепляют на часовой пружине в четверть дюйма длины и прикрепляют зеркальце чуть больше булавочной головки. Это зеркальце отбрасывает луч на шкалу, удаленную на ярд, так что если стрелка сдвинется на волос, отраженный луч покажет это отклонение на шкале, а наблюдатель следит за шкалой в увеличительное стекло.

Есть такие чувствительные гальванометры, которые показывают электрический ток слабее одной десятитысячной миллионной доли ампера. И можно сделать гальванометр для измерения сильных токов такой тяжелый, что им можно убить слона.

– Значит с помощью гальванометра я мог бы узнать силу тока, который дает мой элемент?

– Конечно. Грубый гальванометр очень легко сделать.

– Но слушай дальше. Эрстед был молодец. Он сообразил, что если электрический ток действует на магнитную стрелку как магнит, то можно при помощи тока сделать искусственный магнит. Он взял опять Вольтов элемент, свернул проволоку спиралью – вроде пробочника – и на шелковинке привесил иголку. Как только он включил ток, иголка намагнитилась.

– Не могу ли я сделать с моей лейденской банкой магнит? Я устрою между полюсами спираль из проволоки и подвешу иголку.

– Батарея будет лучше. Дело в том, что ток от лейденской банки получается переменный, он идет взад и вперед; от батареи же идет постоянный или непрерывный ток, который идет через раствор от цинка к меди и по проволоке от меди к цинку. Для того, чтобы сделать магнит, лучше иметь дело с постоянным током, чем с переменным. Если ты займешься радио, тебе придется научиться разбираться в разнице между токами. Затем Эрстед пошел еще дальше. В середине спирали он прикреплял различные предметы; некоторые из них действовали, другие нет. Наконец, он пробовал взять брусок из мягкого железа. Когда он пропускал ток через стальной брусок, нужно было некоторое время, чтобы намагнитить его. Железный же брусок намагничивался в тот же момент, когда пускали ток, но терял магнитные свойства в момент, когда ток прекращался. Электромагниты теперь употребляются повсюду. У меня на столе тоже лежат электромагниты (они мне нужны для звонка), но они слабые. Есть очень сильные электромагниты. На многих литейных и металлообрабатывающих заводах употребляют магнит, чтобы поднимать куски металла весом в несколько тонн. Для этого берут брус из мягкого железа или еще чаще пучок железных прутьев и связывают их проволокой, обернутой вокруг пучка десять тысяч раз. Затем пропускают по проволоке сильный постоянный ток, и все железные прутья моментально намагничиваются. Они остаются намагниченными, пока идет ток. Посредством крана устанавливают электромагнит над тем куском металла, который надо поднять; едва он коснется металла, включают ток, и кусок металла весом в тонну или больше пристает к магниту, как пепел пристал к янтарному мундштуку твоего отца. Я видел, как электромагнитом поднимали паровозы; из этого ты можешь понять, что можно делать электромагнитом.

Мальчик кивнул. Это было удивительно, но принцип, на котором это основано, был легко понятен. Если маленькая электрическая сила, действующая как магнит, могла поднимать маленькие предметы, большая могла поднимать большие.

– Теперь другая сторона открытия. Английский ученый Фарадей, повторяя и развивая опыты Эрстеда, нашел, что электрические токи создают вокруг себя пространство, насыщенное магнетизмом; он решил, что если электрический ток может произвести магнит, магнит должен быть в состоянии вызвать электрический ток.

– В самом деле может?

– Может и вызывает. Если ты возьмешь проволочное кольцо, не соединенное ни с батарей, ни с чем-нибудь подобным и привесишь к нему магнит так, чтобы он мог качаться взад и вперед, ты увидишь, что каждое качание будет производить в проволоке электрический ток, который будет итти в двух разных направлениях, обратно качанию. Вот эти-то два открытия и сделали электричество такой общеполезной вещью, какой оно стало теперь. Электрическое освещение, электрическое отопление, электрическая тяга для железных дорог и трамвая и многое другое является применением открытий Эрстеда и Фарадея.

– Это все должно быть очень сложно?

– Не так сложно, как кажется. Если понять основные принципы, то разобраться в остальном будет легко. А если ты хочешь заняться радио, тебе придется подумать над устройством электромагнитных машин. Есть у тебя время сейчас послушать о них?

Хюг выглянул в окно.

– Я не вижу дрожек Берка; должно быть он еще в лавке.

– Лучше посиди тут и слушай меня, чем в лавке, где будут толковать о политике. Не знаю, много ли ты поймешь, да авось чему-нибудь и научишься. Только слушай внимательно.

Существует только два основных вида электрических машин. В первой механическая энергия превращается в электрическую, и машины этого вида называются генераторами. Они могут получать движение откуда угодно – от паровой машины, бензинового двигателя, водяного колеса, конной тяги или силы человека. Над этим нечего смеяться. Теперь для армии изготовлены радиоаппараты, которые человек может нести на спине; они приводятся в движение ручным колесом, вроде того, как у того итальянца на углу, который жарит бобы.

Другой вид электрических машин делает как раз обратное. Он превращает электрическую энергию в механическую; такие машины называются моторами. Есть различные моторы, но принцип у всех один и тот же. Самый простой случай; в электрическом автомобиле мотор берет ток от батареи и превращает его в двигательную энергию, которая вращает колеса. Может быть позже ты узнаешь об индукционных катушках и трансформаторах, но их нельзя считать машинами. Это электрические приборы, и их действие легко понять, если познакомиться с электромагнитными машинами или динамо; мотор это обратная динамо. Понял?

– Да, м-р Блэден.

– Тогда идем дальше. Ты заметил, вероятно, что электричество может передавать энергию на расстояние. Ты видел, что когда ты подносил наэлектризованный стеклянный стержень к пробковому шарику, шарик притягивался раньше, чем стекло касалось его. Это показывает, что от стеклянного стержня исходит некоторое влияние. Назовем сферу притяжения или отталкивания «электрическим полем». С проволокой или другим проводником, по которому идет ток, будет то же самое: вокруг него образуется «электрическое поле», или от него будет исходить известное электрическое напряжение. Это запомни хорошенько.

Магнетизм тоже передается на расстоянии. Одинаковые полюсы отталкиваются, но им для этого нет необходимости соприкасаться. Эрстед не коснулся магнитной стрелкой проволоки батареи, а только близко поднес их друг к другу.

Кроме «электрического поля», которое лучше назовем линиями электрической энергии, проводник с идущим по нем током создает «магнитное поле», в котором проходят линии магнитной силы (под прямым углом к электрическим линиям). Комбинация тех и других делает возможной передавать и получать радиоволны.

Но мы уклонились от того, что я хотел тебе рассказать – от электромагнитных машин. Слушай внимательно.

Генератор или мотор можно сделать двумя способами: вращая магнитное поле в электрической цепи или же вращая электрическую цепь в магнитном поле. Принцип вот какой: если проводник движется в магнитном поле, в нем возникает или индуктируется электродвижущая сила.

– Я не совсем понимаю, как это вращается в магнитном поле, – сказал Хюг.

– Подумай-ка, это не трудно. Я тебе говорил, что когда магнит качается на проволочном колечке, в проволочке получается ток.

– Это я понимаю.

– Тогда в чем же дело? Тут только движение взад и вперед заменено вращательным движением.

– Теперь я понимаю, – сказал мальчик.

Он вспомнил свои первоначальные опыты, когда он получил поступательное движение поршня из вращательного движения водяного колеса.

– Я постараюсь дать тебе хорошо понять, потому что, если ты этого не поймешь, то не сможешь никогда разобраться в электрических машинах. Возьми маленький обруч – железный, так как железо проводник. Сделай в нем два отверстия одно против другого. Повесь обруч на веревку, но только то место, к которому ты привяжешь веревку, раньше оберни для изоляции резиной от старой галоши (резина не проводник). Срежь тонкую круглую палочку, проткни ее в оба отверстия так, чтобы она могла в них свободно поворачиваться. Потом в центре обруча прикрепи к тросточке под прямым углом к ней легкий стальной брусок, намагниченный так, как я тебе говорил; концы бруска должны почти достигать обода, но не касаться его. Сам брусок не будет касаться обруча, но невидимые лучи магнитного поля, продолжающиеся за концами бруска, будут. Понятно?

– Как будто бы, – сказал Хюг. – Его смущали невидимые лучи.

– Постарайся понять. Если ты начнешь вращать палочку, магнит будет вращаться вместе с ней. Линии магнитной силы пересекут обруч или проводник и в своем движении создадут в нем электрический ток; —он повторил: линии магнитной силы, вращающиеся внутри проводника, пересекают неподвижный проводник.

– Пожалуйста, еще раз, – попросил Хюг.

Блэден повторил весь пример и продолжал:

– Ты должен понять, что то же самое было бы, если бы ты установил магнит неподвижно, – прибил бы ось одним концом к столу, и заставил бы обруч вращаться вокруг нее. Обруч все равно пересек бы магнитные линии, и в нем получился бы ток.

Хюг кивнул, хотя он понимал слова, но еще не схватил сущности вопроса. Телеграфист старался найти еще более простой пример. Наконец, его лицо прояснилось.

– Смотри, Хюг. – Он взял спичку и воткнул в нее близко от конца обыкновенную булавку.

– Вот, скажем, магнит.

Потом он привязал к большому и указательному пальцу своей левой руки шнурок и оставил его свободно висеть между пальцами. Затем поднял левую руку и сделал из большого и указательного пальца кружок, но так, что пальцы не соприкасались. Правой рукой он взял спичку и просунул между кончиками большого и указательного пальцев левой руки так, что булавка пришлась на середине круга, и стал медленно вращать спичку. Хюг сразу сообразил.

– Теперь я понял. Два пальца это обруч или проводник, нитка – проволока, ведущая к какому-нибудь прибору, который надо пустить в ход; булавка – магнит, а спичка – ось, чтобы вращать его. Так?

– Совершенно верно.

Теперь телеграфист стал держать спичку неподвижно, а кисть левой руки поворачивать насколько возможно кругом.

– Понимаю теперь и эго, – сказал мальчик. – Это то же самое, только наоборот: вращается проводник. Я сделаю такой, когда вернусь домой.

– Сделай несколько разных, – посоветовал Блэден. – Пусть в одном будет так: магнит снаружи, а проводник вращается внутри. Самый лучший способ чему-нибудь научиться, это самому проделать его, а если доктор Камерон пришлет тебе батарею, так тока у тебя хватит. Но это еще не все. У тока есть направление. У магнетизма тоже. Я тебе дам легкое правило, чтобы запомнить эти направления. Если возьмешь проволоку или проводник в правую руку – заметь, в правую, – повернув большой палец по направлению тока, остальные пальцы будут согнуты в сторону магнитного поля.

Он взял перо в правую руку, кончиком наружу. Затем повернул кисть руки, направив к носу кончик пера, держа на нем большой палец.

– Ты замечаешь, что направление пальцев от кончиков к ладони такое же, как то, по которому движется часовая стрелка. Существует правило для определения направления индуктивного тока и движения проводника, когда магнитное поле неподвижно. Но пока не надо загромождать этим твою голову.

Запомни правила, которые я тебе объяснил, и посмотрим, что же случилось с обручем и с бруском. – Он опять взял спичку с булавкой и стал двигать их в маленьком кружке между двумя пальцами левой руки.

– Пусть северный полюс бруска будет вверху обруча. Он вращается влево, т. е. против часовой стрелки. Следовательно, северный полюс бруска направляет вправо по обручу электрический ток. Южный полюс – внизу обруча – дает ток влево. Так как обруч круглый, то то, что внизу влево, будет наверху вправо; иными словами, ток будет направлен по часовой стрелке. Брусок продолжает вращаться всегда под прямым углом к обручу. Когда он делает полоборота, северный полюс оказывается внизу, а южный вверху. Линии магнетической силы переменили свое направление, хотя движение бруска осталось тем же, и обруч продолжает оставаться неподвижным. Это изменяет направление электродвижущей силы, и теперь ток идет по обручу влево наверху и вправо внизу, т.-е. против часовой стрелки. – Он передал Хюгу спички и булавку и велел ему самому проделать опыт.

– Ток, который меняет направление, – продолжал он, – называется переменным током, тогда как ток от Вольтова элемента, идущий всегда в одном и том же направлении, называется постоянным. Ты сам видишь, что в переменном токе можно различить четыре части: момент покоя, когда брусок подходит вверх, прежде чем начинается ток, идущий по направлению часовой стрелки, толчок по направлению стрелки, еще один момент покоя, когда брусок идет вниз, и, наконец, толчок в направлении против часовой стрелки. Каждый момент покоя и толчок называются «переменой», а все четыре части вместе, до момента, когда вращающийся брусок приходит вновь к своему первоначальному положению, называются «периодом».

Это простейший вид генератора переменного тока или альтернатора (тип с вращающимся полем). Твои пальцы дали механическую энергию, а пересечения линий магнитного поля, как результат этой энергии, дали индуктивный переменный электрический ток. Ты мог бы это сделать, вращая проволочную петлю между полюсами подковообразного постоянного магнита или электромагнита. Если включить коммутатор (прибор, состоящий из двух полуцилиндров, соединенных с вращающейся проволочной петлей и касающихся при каждом полуобороте неподвижных металлических щеток), генератор с переменным током превращается в генератор с постоянным током. Когда-нибудь я тебе покажу, как это делается.

Теперь возьми то же самое наоборот. Если ток Вольтова элемента включить в цепь через проволочную петлю, лежащую в сильном магнитном поле, свойственная линиям магнитного поля сила толчка заставит вращаться петлю – и вот тебе электрический мотор. Просто, не правда ли?

– Для вас, но не для меня, – сказал Хюг, – глаза которого готовы были выскочить из орбит.

– Если ты это сам сделаешь, ты найдешь это нетрудным. Электрические приборы кажутся сложными только, когда о них слышишь или читаешь. Сделай только сам маленький электрический прибор, и после этого тебе самый большой покажется пустяком.

Заметь, что все эти приспособления действуют под влиянием магнитного поля или магнитной индукции. Почти все электрические машины электромагнитные Запомни только, что магнитная индукция может существовать и существует и без постоянного магнита или электромагнита.

– Час от часу не легче, – воскликнул Хюг, которому казалось, что он тонет в море науки.

– Ничего – сказал телеграфист, который понимал, в какое напряженное состояние он привел бедного мальчика-горца. – Самое трудное уже позади.

– Но то, что я скажу сейчас, особенно важно. Вот в чем дело.

Вокруг электрического тока всегда есть магнитное поле. Если две цепи находятся близко одна от другой и параллельны друг другу, включение и выключение тока в одной послужит причиной возникновения тока в другой.

Когда возбуждающий ток устанавливается, индуктивный ток ослабевает. Таким образом, если имеется в одной цепи переменный ток, который возникает, прекращается, снова возникает и т. п. тысячу раз в секунду, что делает его близким к постоянному, в другой цепи, не имеющей собственного источника, может получиться ток, который можно считать постоянным. Если в цепи, не имеющей собственного возбудителя. есть слабый переменный ток этот ток может быть передан одинаково настроенной цепи с сильным местным током и увеличен во сколько угодно раз.

Он нагнулся и положил руку на плечо Хюга.

– Так работает радио.

Телеграфист помолчал и продолжал.

– Это принципы. Теперь о практике. Электромагнитные машины большей частью работают с большой скоростью. Вернемся к простому альтернатору, с которого мы начали. Я уже говорил, что в каждом периоде ток получает два толчка. Если внутри проводника вращается магнит или проводник вращается между двумя полюсами магнита – все равно – со скоростью 120 оборотов в минуту, он делает в секунду два периода и даст четыре толчка цепи в одно и другое направление.

– Это ясно, – сказал Хюг, довольный, что хоть тут он чувствует твердую почву под ногами.

– Теперь представь себе, что тебе нужно больше периодов в секунду, большая «частота», как это принято называть, как это сделать?

– Я бы увеличил число оборотов.

– Если бы тебе нужно было 60 периодов в секунду – обыкновенная промышленная «частота»?

– Мне бы нужно было 3.600 оборотов в минуту, – сказал мальчик, подумав.

– Это слишком большая скорость для большой машины. Она бы разлетелась на куски. А если нужно 500 периодов в секунду, – обычная цифра для телефона?

– То-есть 30.000 оборотов в минуту? Не думаю, чтобы этого можно было достигнуть.

– Все же это сделано.

– Но как?

– Не можешь ли ты сообразить?

Хюг подумал немного, но отказался.

– Ну, ты не родился механиком, – сказал телеграфист с упреком. – Я покажу тебе. Представь себе, что в твоем обруче вращается не один брусок, а два, – он воткнул в спичку еще одну булавку так, чтобы она пересекала первую, – тогда, не увеличивая числа оборотов, будет вдвое больше периодов, правда?

– Конечно, как же я не подумал об этом!

– Представь, что у тебя десять магнитов, даже сто. Тогда было бы в сто раз больше периодов. При скорости в сто двадцать оборотов в минуту многополюсный альтернатор (полюсы северный и южный чередуются в каждом магните) даст двести периодов в секунду, это не шутка! До сих пор мы говорили только об увеличении числа магнитов, где бы они ни находились, в неподвижной части (статор) или вращающейся (ротор).

Но можно увеличить число проводников в машине так, чтобы от магнитов в каждом обороте проходили бы мимо 100 проводников. Эго даст 20.000 периодов в секунду при 120 оборотах в минуту. Это все теория, только для того, чтобы ты понял. При конструкции такой машины встретились бы большие трудности. Гораздо легче увеличить число оборотов и уменьшить сложность магнитов и проводников[7]7
  Переносная радиостанция ранцевого типа работает от машины, приводимой в движение рукой при помощи вала с ручкой. Вал вращается со скоростью 33 оборотов в минуту, и генератор делает 3.300 оборотов в минуту от зубчаток, имеющих отношение 1:100. Альтернатор дает переменный ток в 500 периодов. В машине на роторе имеется 18 канавок для проводников и 18 полюсов на статоре. Вся машина меньше шести дюймов в диаметре и едва достигает 4-х дюймов вышины.


[Закрыть]. Но я слышал, что бывают большие радиоальтернаторы высокой частоты, с 300 магнитными полями и 300 проводниками. Чтобы сделать такую машину, надо величайшее искусство, и я думаю, что не наберется на свете и сотни инженеров-электриков, которые могли бы спроектировать или сделать такую машину.

– Но для таких машин нужна громадная механическая энергия?

– Да, большая. Но в электрических машинах интересно, что их силу можно сколько угодно увеличить, если знать, как это сделать.

Можно начать работать с очень малыми средствами и понемногу увеличивать работу. Можно взять генератор и мотор и опять генератор, применить симметрию, резонанс[8]8
  Альтернаторы Александерсена, употребляемые для больших расстояний с мощностью 200 киловатт, дают 22 000 периодов в секунду при 2.170 оборотах в минуту. На самой сильной радиостанции в мире, в С. – Ассизе близ Парижа, в альтернаторах Бетено сделан тройной монтаж на одном валу; мощность их 500 киловатт. Альтернатор Гольдшмита работает с помощью электрического резонанса (чрезвычайно сложный принцип) и достигает 48.000 периодов в секунду при необыкновенно большом числе оборотов. Немецкий альтернатор Телефункен имеет очень большую частоту в зависимости от присутствия повышающего напряжение трансформатора.


[Закрыть],—я знаю только их названия, – и сделать почти все.

– Твое водяное колесо, Хюг, в умелых руках, с применением электромагнита, могло бы дать такую силу, что можно было бы устроить электрическое освещение во всей Муравьиной долине. Надо только знать: как!