Текст книги "Посвящение в радиоэлектронику"

Автор книги: Владимир Поляков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 26 страниц)

Будущее телевидения.

Ну раз уж мы заговорили о непосредственном телевизионном вещании со спутников, то надо отметить, что сейчас оно очень быстро развивается. Собственно, передача телепрограмм через спутники-ретрансляторы началась уже с 60-х годов. Только приемные устройства или, скорее, приемные центры нужны достаточно большие, оснащенные крупногабаритными антеннами и высокочувствительными приемниками. У нас действует несколько таких систем: «Орбита», «Москва», «Экран», обслуживающие телевизионным вещанием самые отдаленные уголки страны.

Ближе всех к непосредственному телевизионному вещанию система «Экран». Приемная станция этой системы может быть установлена и на полевом стане, и на базе геологической экспедиции. Видимо, недалеко то время, когда любой телезритель в любой точке страны, направив в небо индивидуальную антенну, сможет смотреть несколько всесоюзных программ.

Телевизионная приемная антенна типа «волновой канал».

Новый качественный скачок в развитии телевидения может быть сделан с развитием сети кабельной связи и больших ЭВМ. Я собираюсь рассказать о «диалоговом» телевидении. Сейчас телезритель смотрит только то, что ему показывают, и никак не может повлиять на программу передач, разве что напишет письмо в телевизионную редакцию. А теперь представьте ситуацию: читая сложный научный труд или детектив (неважно, что именно), вы встретили незнакомое слово. Прекрасно. Включили телевизор. Набрали на клавиатуре заказ в библиотеку. Не прошло и двух минут, как на экране вашего телевизора-дисплея появилось изображение страницы из Большой Советской Энциклопедии с объяснением данного слова.

В общем-то ничего сверхъестественного в нарисованной ситуации нет. Просто к телевизору должна быть присоединена небольшая буферная ЭВМ с достаточно большой памятью, подключенная широкополосной кабельной или световолоконной линией к общенациональной сети компьютерной связи. Ваш заказ вызовет из памяти большой ЭВМ (которая может находиться на очень большом расстоянии) соответствующую информацию. Последняя будет передана нашей персональной ЭВМ, обработана ею и воспроизведена на экране телевизора!

Опыты по передаче текстовой информации через существующие телепередатчики уже проводятся. Ведь телевизионный сигнал по своей природе не непрерывен около 20 % времени передачи отводится на обратный ход луча между строками и кадрами. В это время и можно передавать цифровую информацию, соответствующую нужному тексту. Телевизор оснащается дополнительным устройством для выделения и запоминания этой информации. С таким устройством телезритель получает возможность вызывать на экран субтитры к передаваемому фильму, узнавать расписание движения поездов и самолетов, сводку погоды и многое другое. Подобные системы уже эксплуатируются в ряде стран.

Следующим шагом в развитии телевидения будет внедрение систем телевидения высокой четкости. К единому мнению разработчики пока не пришли, но ожидается увеличение числа строк в к ядре до 1000… 1500 при соответствующем расширении полосы частот телевизионного сигнала. По этой причине передачи телевидения высокой четкости будут вестись в диапазонах ДМВ и СМВ. Ожидается и внедрение стереозвука в телевидение. Но раз уж зашла речь о звуке, следует рассказать о нем обстоятельнее и отвести для этого специальную главу.

8. ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЗВУКА

В этой главе рассказывается о маленькой коробочке, в которой умещается пара симфонических или джаз-оркестров, о концертах на дому или в дороге, о великих изобретателях и любимых композиторах, о высоком качестве звуковоспроизведения и звучащем ведре, о магнитофонных проблемах и «умных» радиокомплексах.

Рождение идеи и первые опыты

Нас окружает целый мир звуков. С точки зрения чистой физики – звук это колебания плотности среды, чаще всего воздуха. Если не вдаваться в детали, то человеческий орган слуха устроен довольно просто. В глубине ушного прохода имеется мембрана – барабанная перепонка, воспринимающая эти колебания. С ней соприкасаются элементы, преобразующие колебания мембраны в поток электрических сигналов, передаваемых по нервным волокнам в специальный отдел головного мозга, анализирующий эти сигналы и создающий в нашем сознании «звуковой образ».

Звук распространяется в виде волн сжатия и разрежения, скорость его при нормальных атмосферных условиях составляет всего 330 м/с. Энергия звуковых волн рассеивается в пространстве очень быстро, во-первых, из-за того, что излучатели звука в большинстве своем слабонаправленны (не каждый же раз кричат в рупор), а во-вторых, из-за поглощения в среде распространения (давно замечено, например, как «глохнет» звук в тумане). Все это отнюдь не способствует сохранению звуковых образов, а многие из них сохранить очень хотелось бы…

Мысль о записи звуковых колебаний и последующем их воспроизведении возникла еще в середине прошлого века. Первый прибор для записи звуковых колебаний построил в 1857 году французский типограф из Мартенвиля Л. Скотт. Звуковые колебания, сконцентрированные большим параболическим рупором, подводились к мембране. С мембраной соединялось острие, оставлявшее след (звуковую дорожку) на покрытом сажей цилиндре, вращавшемся с помощью часового механизма с гирей или рукоятки. При разговоре перед рупором на поверхности цилиндра получалась запись звуковых колебаний. Скотт не решил обратной задачи, задачи воспроизведения записанных колебаний. Эту задачу пытался решить другой французский изобретатель Ш. Кро. В 1877 году он послал в Парижскую Академию наук описание «палеофона» – прибора для записи и воспроизведения «голосов минувшего». Запись в этом приборе велась уже не на цилиндр, а на плоский диск, покрытый сажей. Далее Кро предлагал с помощью фотографии перенести записанный звуковой след на клише, изготовленного из прочного вещества, и полученную таким образом пластинку использовать для воспроизведения записи. Осуществить задуманное Ш. Кро не удалось, так как он не получил необходимой финансовой поддержки. Тем не менее основные его идеи легли в основу граммофонной записи звука на пластинки.

Создателем первых действующих аппаратов для записи и воспроизведения звука был Т. Эдисон. Упорство и работоспособность этого человека поистине замечательны. Он проводил тысячи опытов, изменяя состав покрытия валика, подбирая мембраны, рупора, механизмы вращения валика. Эдисон сконструировал прибор, названный им фонографом, а в 1878 году образовал даже компанию по их выпуску. В первых фонографах запись производилась на оловянной фольге, покрывающей поверхность цилиндра-валика, приводимого в движение рукояткой. Игла, связанная с мембраной, перемещалась вдоль валика, оставляя винтовой след. Недостатков было много: нестабильность скорости вращения валика приводила к искажению звука, запись на оловянной фольге быстро портилась при повторных воспроизведениях. Тем не менее успех фонографа был огромным. На Всемирной выставке в Париже в 1889 году перед павильоном с фонографом Эдисона выстраивались длинные очереди. Желающие могли прослушать запись через присоединенные к аппарату длинные каучуковые трубки, напоминающие современный медицинский стетоскоп. Одновременно одну и ту же запись могли слушать шесть человек. Работа над усовершенствованием фонографа продолжалась до 20-х годов нашего столетия, а полностью выпуск фонографов был прекращен лишь в 1929 году. Фонограф был вытеснен более совершенным аппаратом механической звукозаписи – граммофоном.

Первая патентная заявка на «граммофон с плоскими пластинками» была подана Э. Берлингуэром молодым изобретателем, работавшим в области телефонии. Запись звука в его приборе велась на горизонтально расположенном диске, покрытом сажей. Колебания иглы совершались не вверх и вниз, как в фонографе, а в поперечном направлении. Извилистый звуковой след на диске закреплялся лаком, после чего можно было изготовлять копии грампластинки.

Дальнейшая работа велась в направлении совершенствования технологии производства пластинок и подбора наилучшего состава смеси, из которой они штамповались. К 1893 году было налажено производство граммофонов и пластинок вновь организованной американской компанией, впоследствии Victor Со.

Система граммофонной записи относится к чисто механическим видам звукозаписи. У нее много недостатков. В студиях оркестры, исполнители и дикторы помещались в узких помещениях, напоминающих формой рупор. Исполнение должно было быть достаточно громким – все это делалось для того, чтобы сконцентрировать звук в направлении мембраны рекордера. Граммофоны снабжались большой трубой-рупором, чтобы усилить звучание. Разработанный впоследствии и широко распространенный патефон также оснащался рупором, только этот рупор был компактно спрятан внутри патефонного ящика. Для получения достаточной громкости звука звуковая дорожка на пластинке должна была обеспечивать значительную амплитуду колебаний иглы. А это препятствовало «сжатию» записи, и длительность звучания даже «пластинок-гигантов» диаметром 30 см не превосходила четырех минут. В этих условиях улучшить качество звукозаписи было очень трудно.

На помощь пришла электроника. Сначала появились электрические устройства для записи – рекордеры. Собственно, первый электрический рекордер изобрел еще Т. Эдисон, назвав его телефонографом. В этом устройстве мембрана фонографа приводилась в колебательное движение не звуковыми волнами, а электромагнитом, присоединенным к телефонной линии. Так впервые была осуществлена запись телефонного разговора. В начале века в студиях грамзаписи стали применять микрофоны. Звуковые колебания после усиления подводились к рекордеру – устройству, преобразующему электрические колебания в колебания алмазного резца, «вырезающего» извилистую звуковую дорожку на граммофонном диске. Если диск был целлулоидным, то его можно было проигрывать на обычном патефоне сразу после записи. Подобным образом изготавливают «говорящие письма».

В студиях электрический рекордер позволял получать хорошие записи на восковом диске, с которого потом изготавливалась (отливалась) матрица и печатались настоящие пластинки из шеллачной или винилитовой массы.

Рекордер.

Современная техника грамзаписи

Следующим шагом в механической звукозаписи был отказ от граммофонов и патефонов и переход к электрическому воспроизведению. Появился адаптер устройство для преобразования колебаний иглы в электрический сигнал. Этот сигнал можно было усилить до любого необходимого уровня и подвести к громкоговорителю. При электрической грамзаписи не нужна большая амплитуда колебаний звуковой дорожки на пластинке, и плотность записи удалось значительно повысить. Появились долгоиграющие пластинки с микроскопической канавкой и большим временем звучания. Заметно возросло и качество звукозаписи. Давайте не будем подробно рассматривать технологию производства долгоиграющих пластинок. В принципе она осталась той же, что и для обычных пластинок. Рассмотрим аппараты для воспроизведения записи – проигрыватели – и обсудим проблемы, связанные с повышением качества звуковоспроизведения.

Прежде всего пластинку нужно привести во вращательное движение. Тут не обойтись без электрического двигателя. Согласитесь, что несерьезно в наш электронный век заниматься пружинными приводами с заводной ручкой, как у патефона! В относительно дешевых, массовых проигрывателях используют двигатели переменного тока, питаемые непосредственно от сети. К тонкому валу двигателя прижимается обрезиненный ролик, касающийся также и внутренней поверхности диска, на который кладется пластинка.

Диаметры вала и диска подобраны так, чтобы получить требуемую скорость вращения пластинки 33^1/3 об/мин. В некоторых моделях предусматривают механическое переключение скорости на 45 об/мин (зарубежный стандарт) и 78 об/мин (старые, не долгоиграющие пластинки). К недостаткам подобного привода относится повышенный шум, создаваемый двигателем. Его шум не только слышен непосредственно, но и передается на чувствительный элемент адаптера механическим путем, проникая таким образом в электрический канал воспроизведения. Для борьбы с шумом и двигатель, и звукосниматель-адаптер тщательно амортизируют. Обрезиненный ролик тоже вносит лепту, вызывая своими неровностями малые колебания скорости диска, называемые детонациями. В более совершенных проигрывателях отказываются от обрезиненного ролика и заменяют его бесконечным резиновым ремнем-пассиком, проходящим через шкивы на осях двигателя и диска. Пассик хорошо амортизирует вибрации двигателя, но хлопот с ним больше, и надежность системы получается ниже.

Станок для электрической записи грампластинок:

_{1 – планшайба; 2 – диск; 3,4 – зубчатая передача; 5 – ходовой винт; 6 – рекордер; 7 – резец}

Диск проигрывателя в любом случае стараются делать потяжелее, чтобы своей инерцией он сглаживал рывки и детонации привода. Здесь важна не сама по себе масса диска, а его момент инерции. Больший момент инерции получается у дисков большого диаметра с массивным ободом. Подшипники диска выполняют с особой тщательностью, а сам диск подгоняют до точного совпадения его центра инерции с осью вращения, чтобы устранить возможные биения диска при вращении. Если не требовать быстрого раскручивания и быстрой остановки диска (а это обычно не нужно), то привод диска может быть совсем маломощным ведь остается преодолеть лишь малую силу трения в подшипниках. В дорогих моделях проигрывателей отказались от двигателя переменного тока и стали применять микродвигатели, питаемые от стабилизированного источника постоянного напряжения, тем самым снижали шум и вибрации.

Наиболее совершенным считают привод от двигателя, выполненного как одно целое с диском. Обмотки этого многополюсного двигателя питают пульсирующим током от специального транзисторного генератора, а управляет генератором фотоэлектрический датчик скорости вращения, закрепленный у обода того же диска. Вся система позволяет поддерживать очень высокую стабильность скорости вращения диска.

Другой очень ответственный узел проигрывателя – звукосниматель с держателем или, как его называют, тонармом. Самый простой звукосниматель – пьезоэлектрический. Игла, бегущая по звуковой дорожке, скреплена с небольшой прямоугольной пластинкой из пьезокерамики. Вибрации иглы передаются пластинке, и на ее поверхности возникает переменный потенциал звуковой частоты. Через специальные выводы он подводится к усилителю. Пьезоэлектрический звукосниматель очень высокого качества трудно изготовить по многим причинам. Пьезоэлемент жесткий, поэтому игла оказывает повышенное давление на стенки извилистой звуковой дорожки на пластинке. У пьезоэлемента много побочных механических резонансов, и поэтому трудно получить равномерную частотную характеристику звукоснимателя. По этим причинам пьезоэлектрические звукосниматели используют лишь в дешевых моделях проигрывателей.

В электромагнитной головке звукоснимателя с иглой скреплен крошечный магнит, около которого находится катушка с большим числом витков очень тонкого провода. Вибрация магнита изменяет магнитный поток, пронизывающий витки катушки, и наводит на них ЭДС индукции, изменяющуюся в такт с колебаниями иглы. Иногда магнит делают неподвижным, а с иглой скрепляют миниатюрную катушку. Чем легче подвижная система звукоснимателя и чем выше ее гибкость, тем точнее игла отслеживает извилины звуковой дорожки. При этом повышается качество звуковоспроизведения и уменьшается износ пластинки. Другой фактор, влияющий на износ пластинок, – прижимная сила на кончике иглы, проще говоря, сила, с которой игла давит на пластинку.

У первых патефонов и граммофонов эта сила составляла многие десятки и даже сотни грамм (физики знают, что силу надо измерять в ньютонах, но для всех эта единица уж очень непривычна). Один грамм силы – внесистемная единица – составляет 9,8 миллиньютон, в которых справочники и дают прижимную силу звукоснимателей.

Головка граммофона:

_{1 – игла; 2 – мембрана; 3 – рупор}

Пьезоэлектрический звукосниматель:

_{1 – пьезокристалл; 2 – иглодержатель; 3 – упругая втулка; 4 – игла}

Современные звукосниматели почти не нажимают иглой на пластинку – прижимная сила не превосходит нескольких грамм. С уменьшением прижимной силы должна увеличиваться и гибкость подвижной системы, иначе игла будет «выпрыгивать» из звуковой канавки. Как видим, современный звукосниматель представляет собой очень тонкий, сложный и дорогой механизм! Если ранее жесткая и сильно прижатая игла действовала на пластину подобно резцу (разве что стружка не вилась из-под иглы!), то теперь легчайшее прикосновение полированной алмазной иглы почти не портит пластинку. Любители грамзаписи хорошо знают: пластинку, предназначенную для хорошего проигрывателя, никогда нельзя проигрывать на более дешевых аппаратах с большой прижимной силой и малой гибкостью подвеса иглы.

Немало хлопот любителям грамзаписи доставляет и тонарм. Обычный поворотный тонарм в принципе не может удерживать звукосниматель на касательной линии к звуковой дорожке. Ситуация улучшится, если тонарм изогнуть и несколько удлинить, как обычно и делают в большинстве проигрывателей. Но при таком решении на иглу действует дополнительная, так называемая скатывающая сила, направленная по радиусу пластинки. Для ее компенсации используют грузики на тонких нитях или специальные подвесы тонарма.

Наиболее совершенными считаются тангенциальные тонармы, основание которых перемещается по мере передвижения иглы к центру пластинки. Для движения тонарма служит специальный следящий привод.

Хотя мы упомянули далеко не все проблемы, связанные с конструкцией современною проигрывателя, перечисленных достаточно, чтобы составить представление о том, сколь сложной и тонкой машиной он оказался! К тому же проигрыватель обрастает массой дополнительных устройств и механизмов. Легкий звукосниматель с гибким подвесом нежелательно ставить и снимать с пластинки рукой: можно повредить и пластинку, и звукосниматель. Используют специальный механизм для подвода иглы к началу звуковой дорожки и плавного опускания ее…

Зачем же нужны и что дают все эти сложные усовершенствования? Ответ один – высокую верность звуковоспроизведения. И действительно, переход к микрозаписи на долгоиграющие пластинки позволил значительно расширить полосу записываемых звуковых частот.

Старинные патефоны воспроизводили узкий диапазон частот, скажем от 300 Гц до 3…4 кГц. Этого достаточно, чтобы узнать голос певца, но говорить о естественности звучания вовсе не приходится. Как это объяснить? Просто. Посмотрим внимательнее, хотя бы сквозь сильную лупу, на волнистую звуковую дорожку. Чем выше частота звуковых колебаний, тем круче становятся извилинки дорожки. Жесткая игла патефона или тяжелого звукоснимателя уже не может следовать за ними и разрушает стенки дорожки, перескакивает с одной дорожки на другую. Можно увеличить скорость вращения пластинки, но это не выход – сократится время звучания. Остается уменьшить амплитуду записи и одновременно ширину звуковой канавки. Так пришли к долгоиграющим пластинкам. Большинство из них выпускают со стереофонической записью.

На стереопластинке одна звуковая дорожка содержит запись двух звуковых каналов – от левого и правого микрофонов. Сейчас повсеместно принята система 45/45, обозначаемая символом «х». В этой системе сигналы двух каналов записываются на двух взаимно перпендикулярных стенках звуковой канавки, расположенных под углом 45° к поверхности пластинки. На рисунках показано, как движется резец рекордера при записи одного из каналов – левого или правого. Если же сигналы в обоих каналах одинаковы, получается обычная поперечная запись.

Стереофоническая грамзапись:

_{а – движение иглы; б – запись только левого канала; в – запись только правого канала; г – запись двух каналов}

Для воспроизведения стереопластинки нужен стереофонический звукосниматель. В нем имеются два пьезокристалла (или две катушки), расположенные наклонно под углом 45° к горизонтали и перпендикулярно друг к другу. Каждый элемент воспроизводит звуковые колебания только «своего» канала. В качестве примера на рисунке показано возможное устройство магнитной стереофонической головки, относящейся к классу головок с подвижными магнитами. Колебания иглы 1, следующей по звуковой дорожке пластинки, через иглодержатель 2 передаются крестовине (или кольцу) 3, шарнирно закрепленному в точке О. С крестовиной также шарнирно связаны тяги 4 и 4', на концах которых закреплены миниатюрные магниты. Плечи крестовины расположены под углом 45° к горизонтали, поэтому тяги 4 перемещаются только под действием колебаний, записанных в правом канале, а тяги 4' – в левом (взгляните еще раз на предыдущий рисунок, где изображена звуковая дорожка).

Остальное несложно. Перемещаясь по оси катушек 6, магниты 5 наводят в них ЭДС, пропорциональную скорости изменения магнитного потока, а следовательно, и скорости колебаний и магнитов, и кончика иглы. Пары катушек каждого канала соединены последовательно, чтобы ЭДС, наводимые в них, складывались.

Устройство электромагнитной головки стереофонического звукоснимателя:

_{1 – игла; 2 – иглодержатель; 3 – крестовина; 4, 4' – тяги магнитов; 5 – магниты; 6 – катушки}

Что произойдет, если стереопластинку поставить на обычный, монофонический проигрыватель? Будут воспроизводиться колебания иглы только в поперечном направлении, вызываемые извилинами обеих стенок канавки. Следовательно, воспроизведется монофонический сигнал, образованный суммой сигналов левого и правого каналов. Принятая система стереофонической грамзаписи полностью совместима с монофонической техникой.

У грамзаписи много достоинств, но есть и один существенный недостаток: пластинку, которая «разонравилась», нельзя переписать заново. Да и вообще, любитель грамзаписи не может записать услышанную и понравившуюся мелодию – он должен ждать, когда это сделает за него фирма «Мелодия», выпускающая грампластинки.

Совсем по-другому обстоят дела у любителей магнитной записи. Они могут записывать сами, что хотят и когда хотят.

Магнитная запись звука

Магнитофон прочно вошел в нашу жизнь. Равнодушных здесь нет – один мечтает о «маге», другой имеет его, но недоволен и хочет приобрести другую модель, третьему он уже надоел, но продать или подарить его жалко…

Посмотрим, как устроен магнитофон. Вопросов возникнет много: почему запись ведется именно на пленку? Откуда взялось значение скорости 4,75 см/с? И т. д.

В первых опытах по магнитной записи звука никакой пленки действительно не было. Запись вели на тонкую стальную проволоку, перематываемую с катушки на катушку. Проволока оказалась плохим носителем: она легко размагничивалась, велик был копирэффект (намагничивание одного витка проволоки на катушке магнитным полем другого, соседнего витка), и от проволоки в конце концов отказались. Может быть, идею записи на пленку подсказало кино – ведь там тоже запись ведется на пленку, правда, оптическим способом. Как и кинопленка, магнитная лента имеет основу из пластмассы, например поливинилхлорида, терилена, а в последнее время – лавсана. Основа с одной стороны покрыта тонким слоем магнитодиэлектрика. Чаще всего это окись железа Fe₂0₄ или его закись Fe₃0₄. Используют также сплавы железа, кобальта и двуокись хрома СrO₂.

Принцип магнитной записи звука объяснить несложно. Лента протягивается с постоянной скоростью мимо магнитной головки. При записи по обмотке головки проходит переменный ток звуковой частоты, соответствующий записываемой программе. Ферромагнитный слой ленты намагничивается в такт со звуковыми колебаниями, и записанная магнитная фонограмма может храниться сколь угодно долго. При воспроизведении лента снова протягивается около магнитной головки. Никакого тока в это время в головку не подается, а выводы ее обмотки подключаются ко входу усилителя воспроизведения. Магнитный поток ленты, проходя через сердечник головки, наводит в ее обмотке ЭДС самоиндукции в полном соответствии с записанной программой. Для записи и воспроизведения звука в профессиональных магнитофонах используют различные головки.

Магнитное поле головки направлено вдоль ленты, таким образом осуществляется продольная запись. Это не единственно возможный вариант. Возможна в принципе и поперечная запись, при которой магнитное поле головки направлено поперек направления движения ленты. Но получить приемлемые качество и уровень записи в этом случае не удается. Огромное значение имеет ширина зазора магнитной головки. Чем она меньше, тем более высокие частоты удастся записать и воспроизвести при данной скорости движения ленты.

Давайте немного посчитаем. При скорости движения ленты 4,75 см/с современные магнитофоны воспроизводят частоты до 12 кГц. Это значит, что длина самой короткой магнитной волны на пленке составляет λ = v/f = 4,75 см/с/12000 1/с ~= 4 мкм. Всего четыре микрометра! Если ширина зазора головки будет больше половины длины этой волны, то воспроизвести сигнал не удастся: на ширине зазора уложится более полуволны сигнала и результирующее магнитное поле в магнитопроводе головки будет близко к нулю. Раньше, когда не умели изготавливать высококачественные головки со столь малыми зазорами, приходилось увеличивать скорость движения ленты. Длина волны записи при этом возрастала.

Существенно и другое – материал магнитной ленты. Когда на расстоянии двух микрометров друг от друга находятся области с противоположной намагниченностью, у них есть все шансы скомпенсировать остаточную индукцию, т. е., попросту говоря, размагнититься. Вот почему на старых пленках столь короткую длину волны записи получить не удавалось. Скорость движения ленты в прежних профессиональных (студийных) магнитофонах составляла 76 см/с. Другие скорости получались последовательным делением этой величины на два: 38; 19,5 см/с. Последнее значение скорости долго было принято в высококачественных бытовых магнитофонах. Благодаря выпуску новых сортов пленки и разработке более совершенных головок появилось новое значение скорости: 9,5 см/с. Вспоминается, с каким восхищением в свое время говорили о том, что на этой скорости удалось записать полосу частот 12, 14 и, наконец, 18 кГц.

Все это относится к катушечным магнитофонам. В них использовалась стандартная лента шириной 6,25 мм. Ну а толщина ленты была предметом многих и многих забот технологов. Ведь чем тоньше лента, тем больше ее войдет на стандартную катушку, тем больше будет время записи. К тому же тонкая лента мягче и лучше прилегает к рабочему зазору головки. Это – с одной стороны, а с другой, лента должна быть прочной и не растягиваться в лентопротяжном механизме. Чтобы хорошо прижать ленту к головке, ее надо сильно натянуть. Эти факторы ограничивают минимальную толщину ленты. Раньше выпускались ленты на ацетатной основе толщиной 37 и 55 мкм. Современные ленты на лавсановой основе значительно тоньше: 18… 27 мкм.

Подлинную революцию в магнитной записи звука произвели кассеты. Согласитесь, что не совсем удобно каждый раз закреплять конец ленты на катушке и закладывать ленту в прорезь корпуса лентопротяжного механизма. Кассета сразу решила все эти проблемы. В кассетах используют еще более тонкие и узкие ленты, намотанные на две бобышки, постоянно расположенные в кассете.

Кассетные магнитофоны стали легче, удобнее, появились портативные модели с батарейным питанием. Часто попадаются в скверах, на улицах, в аудиториях институтов, техникумов и в метро молодые люди с карманным магнитофоном-проигрывателем (плейером) и легкими стереонаушниками. Надо ли говорить, что такой молодой человек плохо воспринимает внешний мир, оглушенный стереомузыкой (часто довольно низкопробной), он является вероятным кандидатом в жертвы дорожно-транспортных происшествий, а уж в аудиториях проводит время совершенно зря.

Устройство магнитофона (ГС, ГЗ, ГВ – головки стирания, записи и воспроизведения).

Но довольно о печальных последствиях усовершенствованной технологии, породившей «магнитофонный бум». Обратимся к физическим основам магнитной записи. Почему, собственно, на пленке остается записанный звуковой сигнал? Почему он не исчезает, как только перестает действовать магнитное поле головки? Таково свойство ферромагнетиков веществ с очень высокой магнитной проницаемостью. Что это такое? – Коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается магнитная индукция в веществе по сравнению с пустым пространством. Магнитное поле создастся электрическим током. Магнитные силовые линии, проведенные в направлении вектора магнитной индукции В‾, по форме представляют собой кольца, нанизанные на провод с током. Если провод свернуть в кольцо, магнитная индукция возрастет. Сделаем кольцо из нескольких витков и таким образом заставим ток несколько раз обегать наше кольцо. Во столько же раз возрастет и магнитная индукция. У нас получилась катушка индуктивности, создающая магнитное поле при пропускании через нее тока. Введем в катушку сердечник из железа, феррита или другого ферромагнетика. Магнитное поле возрастет. Но почему, ведь ток-то мы не увеличивали?!

Оказывается, в железе, как и в любом ферромагнетике, есть свои крошечные, как говорят, элементарные магнитики. Простейший атом с одним электроном, вращающийся со скоростью v вокруг ядра, уже является элементарным магнитом, ведь движущийся заряд-электрон – это кольцевой ток, создающий свое собственное магнитное поле. Кроме того, электрон обладает еще и собственным магнитным моментом, обусловленным, как можно себе представить, быстрым вращением электрона вокруг собственной оси – его спином. Отдельно взятые магнитные поля атомов очень слабы. Но когда вещество ферромагнетика кристаллизуется из расплава, электроны ориентируются своими магнитными полями в одну сторону. Образуется микрокристаллик – домен, в котором все элементарные магнитные поля складываются и образуют уже значительное магнитное поле домена. Но если кусок ферромагнетика не намагничен, то магнитные поля доменов ориентированы как попало, хаотически, и общее магнитное поле в веществе отсутствует. Картина сразу меняется, если ферромагнетик поместить во внешнее магнитное поле (в катушку индуктивности). Внешнее поле заставляет магнитные поля доменов поворачиваться, ориентироваться в одном направлении. Теперь к внешнему полю добавляются собственные поля доменов, и общее магнитное поле возрастает.

Относительная магнитная проницаемость ферромагнетиков очень велика: она может достигать нескольких тысяч и даже десятков тысяч. Во столько же раз возрастает и магнитное поле в сердечнике. Вот какой огромный эффект создают крошечные элементарные магнитики – домены! Поэтому все катушки в электротехнических устройствах – трансформаторах, двигателях, электромагнитах и в той же головке магнитофона – обязательно наматывают на ферромагнитных сердечниках. Без магнитопровода потребовалось бы гораздо больше витков, а в ряде случаев устройство и вообще нельзя было бы изготовить.