Текст книги "Юный техник, 2008 № 11"
Автор книги: Юный техник Журнал
Жанры:
Технические науки
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)
15. Два сосуда, содержащие кислород при температуре 300К, соединены тонкой горизонтальной трубкой постоянного сечения. В трубке находится перекрывающая ее капелька ртути. В начальный момент объемы, занимаемые кислородом по обе стороны от капельки, равны 40 см 3каждый. Когда один из сосудов медленно нагрели на 3К, а другой охладили на 3К, капелька ртути сместилась вдоль трубки на 1 см. Какова площадь поперечного сечения трубки?
16. Сосуд объемом V= 5 л содержит сухой воздух при давлении Р 1= 1 атм. В сосуд впрыснули воду массой m= 1,5 г. Во время всего опыта в сосуде поддерживается постоянная температура 100 °C. Будет ли пар, образовавшийся в результате испарения воды, насыщенным?
Определите влажность воздуха и давление влажного воздуха в сосуде после установления равновесия.
17. Маленький заряженный шарик прикреплен к легкой непроводящей нити и находится в равновесии в горизонтальном однородном электрическом поле. Шарик имеет массу mи положительный заряд q. Известно, что сила натяжения нити в 2 раза больше действующей на шарик силы тяжести. Определите модуль напряженности электрического поля и угол между нитью и вертикалью.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Сверхэкономичный усилитель звуковой частоты
Усилитель звуковой частоты (УЗЧ) входит составной частью почти в любое электронное устройство, будь то радиоприемник, плеер, телефон и даже компьютер и телевизор.
Начинать лучше с простейших УЗЧ с батарейным питанием, причем, чтобы нечасто менять или заряжать батарею, ваш УЗЧ должен работать при небольшом напряжении питания и потреблять минимальный ток!
Экономичность напрямую зависит от устройства, воспроизводящего звук. Малогабаритные акустические системы (АС) требуют максимальной электрической мощности для получения равной громкости звука и меньше всего подходят для наших целей. Большие АС работают значительно громче при небольшой подводимой мощности. Но лучше всего использовать телефоны – и другим не мешаешь, и слышно громко. Но и телефоны (наушники) бывают разными! Производители телефонов (как, впрочем, и радиоприемников, плееров и т. д.) ратуют за качество звука, но вовсе не озабочены проблемой экономичности.
Посмотрим, от чего зависит чувствительность телефонов. Сила, действующая на мембрану (или звуковую катушку) пропорциональна магнитному потоку, а он, в свою очередь, определяется произведением тока на число витков катушки (ампер-витки, создающие магнитодвижущую силу). Следовательно, катушки телефонов должны содержать как можно больше витков тонкого провода, тогда и ток потребуется минимальный. Но телефоны получаются высокоомными. Их производить сложнее, поэтому выпускают их все меньше, хотя раньше почти вся связная аппаратура комплектовалась высокоомными телефонами. Рекомендую разыскать такие телефоны, используя радио-рынки и, возможно, знакомых, особенно ветеранов радиолюбительства. Сопротивление каждого телефона (указано на корпусе) может быть от 1600 до 2200 Ом, а двух телефонов, соединенных последовательно, 3,2…4,4 кОм. Качество звука в этих телефонах похуже (сказывается жестяная мембрана), но чувствительность высока.
Теперь обратимся к схемотехнике. Хорошие результаты (большое усиление при малом количестве деталей) дает трехкаскадный транзисторный усилитель с непосредственной связью между каскадами.
В Германии выпускалась даже подобная микросхема. Упрощенная схема усилителя показана на рисунке 1.
Здесь базы транзисторов VT2 и VT3 непосредственно соединены с коллекторами предыдущих транзисторов, а, как известно, кремниевый транзистор открывается при напряжении на базе около 0,5 В. Таким же будет и коллекторное напряжение VT1 и VT2. Ничего страшного, транзисторы прекрасно работают и при таком напряжении! На коллекторе же VT3 напряжение должно равняться примерно половине напряжения питания, при этом усилитель отдает максимальный неискаженный выходной сигнал.
Ток выходного транзистора VT3 определен сопротивлением телефонов: например, при токе 1 мА падение напряжения на телефонах составит 4,4 В, тогда усилитель надо питать от 9-вольтовой батареи. Все транзисторы охвачены единой цепью отрицательной обратной связи (ООС) через резистор R3, она стабилизирует их режим по постоянному току. Стабилизация осуществляется так: пусть по каким-то причинам коллекторное напряжение VT3 возросло, тогда увеличившийся ток через резистор R3 сильнее открывает транзистор VT1, и напряжение на его коллекторе падает, закрывая транзистор VT2. Его коллекторное напряжение возрастает, открывая транзистор VT3, его ток и падение напряжения на телефонах увеличиваются, и режим приходит в норму.
Усиление этого простого УЗЧ достигает нескольких тысяч, а при использовании транзисторов с большим коэффициентом передачи тока В ст– десятков тысяч. Но есть один недостаток: ток предварительных каскадов хоть и невелик (доли миллиампера), но дополнительно нагружает батарею питания. Явилась мысль использовать и этот ток на пользу – для питания базовой цепи следующего транзистора. Это можно сделать, чередуя транзисторы с разной проводимостью и используя первые два каскада в режиме микротоков (рис. 2).
Как видим, коллекторный ток транзистора VT1 служит током базы VT2, а его коллекторный ток, в свою очередь, током базы VT3 и надобность в резисторах нагрузки отпадает. Все потребление определяется теперь током выходного транзистора VT3, который подбором резистора R3 выставляют в пределах 0,2…0,3 мА. Ток VT2 гораздо меньше, а ток VT1 – еще меньше.
Надо заметить, что в режиме микротоков В стзаметно падает. Напряжение на коллекторе VT3 больше половины напряжения питания, но при работе на индуктивную нагрузку это допустимо – ограничение сигнала при больших амплитудах получается довольно симметричным. В то же время, даже брошенные на стол наушники звучат достаточно громко. При подборе режима полезно руководствоваться следующим: коллекторное напряжение VT3, поделенное резисторами R2, R3 и приложенное к базе первого транзистора, должно составлять около 0,5 В.
Два слова об остальных деталях УЗЧ. Конденсатор С3 предотвращает самовозбуждение усилителя при сильно разряженной батарее с высоким внутренним сопротивлением – ведь сопротивление конденсатора большой емкости для переменного тока мало. Конденсатор С2, шунтируя телефоны, ограничивает полосу пропускания усилителя со стороны высоких частот и «срезает» шипящие призвуки в шуме и помехах.
Для получения «связной» полосы 3 кГц его емкость надо увеличить до 4700…6800 пФ. Конденсатор С1 – разделительный, он пропускает от источника сигнала только переменный ток ЗЧ, не пропуская постоянный и сохраняя, тем самым, режим усилителя. Регулятор усиления R1 включен необычно – движком к источнику. Это уменьшает собственный шум усилителя при малых громкостях, поскольку значительное сопротивление на входе (33 кОм) увеличивает ООС. Еще увеличивать сопротивление R1 не следует, поскольку усилитель может потерять стабильность – самовозбудиться на очень высоких частотах в сотни килогерц.
Питается усилитель от старого аккумулятора сотового телефона, годятся также дисковые или часовые элементы, а также элементы типов АА или ААА. В любом случае нужно три элемента. Срок их жизни при потребляемом токе 0,2 мА будет исчисляться годами.
В. ПОЛЯКОВ, профессор
ДАВНЫМ-ДАВНО
Кофе со сливками в Европе полюбили в середине XIX века. Но городов становилось все больше, а крестьян – меньше. Сливки становились все дороже, и чтобы снизить их цену, нужны были новые технологии.
Традиционно сливки получали методом отстаивания: свежее молоко наливали в высокий и узкий сосуд, где под действием силы тяжести оно расслаивалось. Сливки и жир всплывали, а тяжелая часть – так называемое «тощее молоко» – оставалась внизу. На это уходило не менее 12 часов. Стремясь ускорить процесс, в 1877 г. немецкий изобретатель Лефельд додумался вращать сосуд с молоком вокруг оси. Вращение создавало центробежную силу, превышавшую силу тяжести во много раз. Она и разделяла молоко. Процесс стал занимать всего час.
Шведский изобретатель Густаф де Лаваль усовершенствовал способ Лефельда и создал сепаратор. Это был вращающийся сосуд со вставкой особой формы. В него непрерывно заливали молоко и получали на выходе поток сливок и поток тощего молока. Производительность процесса увеличилась в сотни раз. Любопытно, что происходившее в сепараторе разделение приводило к тому, что все случайные примеси и даже бактерии оставались в тощем молоке, а сливки становились идеально чистым, долго хранимым продуктом. Сепараторы выпускались как большие – для молокозаводов, так и крохотные, с ручным приводом. На старинном рисунке вы видите, как шведская хозяйка готовит сливки для своей семьи.
Впоследствии выяснилось, что центробежная сила в сепараторах позволяет разделять на составные части смеси любых веществ, газов, жидкостей и даже изотопов урана.
В 1950-е годы сепараторы в нашей стране применили для производства атомных бомб.
ПРИЗ НОМЕРА!
Наши традиционные три вопроса:
1. Можно ли обнаружить подлодку или самолет, покрытие которых будет поглощать абсолютно все падающие на них излучения?
2. Могут ли питательные таблетки заменить человеку обычную еду?
3. Может ли кухонная плита работать на морской воде?
ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
«ЮТ» № 6 – 2008 г.
1. Красный цвет поверхности Марса обусловлен большим количеством на планете окислов железа.
2. Нет, поскольку компьютерные микроскопы могут работать и в других диапазонах электромагнитного спектра.
нитного спектра.
3. ... ??? ...
* * *
Поздравляем с победой Дениса KAKAPOBAиз с. Шентала Самарской области. Он получает приз – электронные карманные весы.
Был близок к победе москвич Павел Гостев.
Спасибо всем участникам конкурса. Желаем успеха на следующих этапах!
* * *
А почему?Какие растения нас одевают? Где и когда впервые испекли хлеб? Как индийский Тадж-Махал стал чудом света? Откуда ведет происхождение красивый вид спорта – гимнастика? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».
Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть в город на берегу Черного моря – Феодосию.
Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.
ЛЕВШАВ рубрике «Музей на столе» вы узнаете много интересного об одном из самых ярких представителей средневекового флота конца XII века – средиземноморского весельно-парусного нефа, модель которого займет достойное место в вашем музее.
Любители механики познакомятся с простой конструкцией парусного буера, который можно построить для зимних прогулок по замерзшему озеру или реке.
В умелых руках электронщика и простой карманный фонарик станет сверхэкономичным малогабаритным электронным прибором. Как это сделать своими руками, вы узнаете в рубрике «Электроника».
Как всегда, вы найдете в журнале новые головоломки и полезные советы.
* * *
