Текст книги "Юный техник, 2007 № 07"
Автор книги: Юный техник Журнал
Жанры:
Технические науки
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Положительный эффект отрицательного сопротивления
Вы помните, наверное, что чем больше напряжение, тем больше в цепи ток. Но так бывает не всегда. Это подметили в свое время, экспериментируя с электрической дугой. Напряжение на дуге увеличивали, а ток при этом падал. И, наоборот, когда напряжение на дуге уменьшали, ток возрастал. Это позволило шведскому инженеру Вольдемару Поульсену в 1892 году построить генератор незатухающих электрических колебаний. Он состоял из пары углей, между которыми горела дуга, и подключенного к ней колебательного контура.
Первый дуговой генератор радиоволн.
Дуговые радиопередатчики строили на мощность до 1000 кВт, но они могли работать лишь на частотах не более 300 кГц. Между тем, радиовещание нуждалось в гораздо более высоких частотах, и на смену дуговым передатчикам пришли ламповые.
В 1922 г. лаборант Тверской радиостанции О.В. Лосев обнаружил, что некоторые «кристаллические детекторы» (слова «диод» тогда еще не существовало), применявшиеся в простейших детекторных приемниках, обладают такой же особенностью, как и электрическая дуга. Когда приложенное к кристаллу напряжение увеличивалось, ток уменьшался, и наоборот, когда оно уменьшалось, ток возрастал.
Старинный детектор.
Хотя детектор в тех приемниках выполнял ту же роль, что полупроводниковый диод в сегодняшних, выглядел он совсем по-другому. На корпусе штепсельной вилки располагалась медная чашечка с полупроводниковым кристаллом из цинкита, галенита или пирита железа. Его впаивали в чашечку оловянным припоем. Так получался один из электродов кристаллического детектора радиосигналов. Второй электрод выполняли в виде пружинки с острием на конце.
Этим острием касались кристалла, стараясь отыскать точку, которая бы обеспечивала наиболее громкий прием. Изучая свойства детектора, О.В.Лосев плавно изменял напряжение на кристалле, замерял протекающий через него ток и по этим величинам строил график. Обнаружив на графике падающий участок, характерный для электрической дуги, он был крайне удивлен и решил рассмотреть в микроскоп область, расположенную вблизи кончика острия детектора. При увеличении около 150 крат он заметил там свечение.
Взяв за основу широко известную в те годы схему дугового передатчика Поульсена, Лосев заменил в нем дугу кристаллом цинкита. Так появился «кристадин» – первый в мире полупроводниковый радиопередатчик.
Кристадин был настолько необычен, что его исполняли как предмет роскоши – из карельской березы и бронзы.
Его принципиальная схема дана на рисунке, где генерирующий кристалл обозначен G1. Специально для настройки кристалла в схеме имеется вспомогательный низкочастотный контур L1, С1. Присоединяя его к кристаллу G1 и подбирая потенциометром R1 режим генерации кристалла G1, добивались в телефоне BF1 чистого звука. После этого к кристаллу вместо контура C1, L1 присоединяли и настраивали высокочастотный контур на выбранный диапазон. Когда в цепь антенны включали телеграфный ключ, можно было вести передачу азбукой Морзе.
Кристадин Лосева– первый в мире полупроводниковый радиопередатчик.
С таким цинкитным кристаллом получали короткие волны с частотой до 16 мГц. Мощность кристадина составляла всего несколько милливатт, но в 1922 г. московский радиолюбитель Н.Н.Николаев при помощи такого передатчика установил связь на расстоянии 20 км.
Сегодня существуют так называемые туннельные диоды. Они тоже обладают отрицательным сопротивлением и способны работать в диапазоне сантиметровых волн. Однако для их изготовления необходимы сверхчистые вещества. Недавно к опытам Лосева вернулся американский физик – историк Нил Штайнер. Он полагает, что кристаллические детекторы, полученные 0. Лосевым, – это те же туннельные диоды.
Как проверить эту гипотезу? Достать цинкитный кристалл с нужными свойствами сегодня нелегко. Но Нил Штайнер нашел выход из положения. Погрев в пламени газовой горелки проволоку из оцинкованной стали, он получил на ней слой кристаллов окиси цинка, а прижав затем эту проволочку к пластине никелированной стали, получил отрицательное сопротивление. (Нетрудно заметить, что здесь действует исследованная Лосевым цепь цинкит – окись цинка – сталь.)
«Кристадин» XXI века. Разработан Н. Штайнером.
Самодельный диод оказался недолговечен, и Штайнер заменил его кристаллом пирита железа, вставленным в латунную чашечку диаметром около 10 мм, наполненную сплавом Вуда с температурой плавления около 80 °C.
С таким кристаллическим устройством Нил Штайнер построил передатчик. При напряжении около 8 В и токе 8 мА в кристалле появляется отрицательное сопротивление и он превращается в туннельный диод. В сочетании с LC-цепью он становится генератором электрических колебаний с частотой до 2 мГц. Для их модуляции последовательно с источником питания можно включить угольный микрофон и получить передатчик, сигнал которого слышен в средневолновом радиоприемнике на расстоянии до 200 м.
А. ИЛЬИН, Ю. ПРОКОПЦЕВ
ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ
Вопрос – ответ
Видел по телевидению, как диктор вставляет в ухо крошечную капсулу-радиоприемник, чтобы слышать указания режиссера и вопросы телезрителей. Но ведь такую капсулу, в принципе, можно использовать и для того, чтобы слышать подсказки у доски или при сдаче экзаменов. Можно ли купить такую капсулу?
Ирина Коноплева,
г. Омск
Да, в принципе, такую капсулу можно найти в продаже на радиорынках. Но вряд ли стоит особенно уповать на ее помощь. Преподаватели ведь тоже смотрят телевизор и читают газеты. Во всяком случае, в китайских университетах появились уже первые системы постановки помех, делающих невозможность получения информации по радио. Более того, сканеры даже определяют, кто из студентов пользуется электронной подсказкой. Аналогичные системы, насколько нам известно, применяются и в некоторых наших вузах, например, в МГУ во время приемных экзаменов.
Скажите, пожалуйста, откуда в русском языке появилось выражение «пускать пыль в глаза», то есть обманывать. Как можно обмануть человека, засорив или запорошив ему глаза?
Андрей Воротников,
г. Керчь
Понятие это весьма старинное. Согласно некоторым источникам, оно восходит еще к временам гладиаторских боев в Древнем Риме. Там во время сражений гладиаторы время от времени бросали противнику в глаза песок с арены, чтобы временно лишить его возможности видеть и, воспользовавшись моментом, одержать победу. Но сам по себе этот прием еще более древний. Говорят, кочевники использовали его испокон века. Например, конные воины могли гнать перед собой еще и стадо скота, которое поднимало тучи пыли, заставляя тем самым наблюдателей противника предположить, что на него надвигается несметное войско.
Читал, что многие северяне уверяют: курение во время сильных морозов помогает им согреваться. Действительно ли это так?
Алексей Смирнов,
г. Уренгой
Как пояснили нам специалисты-медики, на табак как на способ согреться рассчитывать не приходится. Более того, сосуды курильщика из-за хронического спазма хуже проводят кровь, а это увеличивает риск обморожения.
Правда ли, что есть люди, умеющие вызывать дождь?
Анюта Кораблева,
г. Клин
Такие умельцы действительно имеются. Например, недавно его величество король Рама IX из Таиланда получил патент на технологию искусственного вызывания дождя. Не надеясь, впрочем, на силу древних магических заклинаний, король разработал методику получения осадков, основанную на использовании серии химикатов. При этом представитель Европейского патентного ведомства подчеркнул, что выдача патента означает лишь то, что идея внушает доверие. Однако она до сих пор не опробована в действии.
Правда, что теперь можно вырастить новый зуб вместо поломанного?
Сергей Крысин,
г. Нижний Тагил
Ученые из университета Альберты в Канаде утверждают, что сумели создать прибор, вызывающий рост зубов, которые сломались или выпали. Оказалось, что тому способствуют периодические импульсы ультразвука с определенными параметрами. Сам аппарат крошечный, не больше горошины. Курс терапии продолжается 4 месяца по двадцать минут каждый день. Профессор Джи Чен, один из соавторов проекта, полагает, что серийные аппараты появятся в продаже уже через два года.
ДАВНЫМ-ДАВНО
Электричество как свойство натертого янтаря притягивать легкие предметы известно с античных времен. Но о возможности его передачи на расстояние стали догадываться лишь много позже.
В 1650 году бургомистр Магдебурга Отто фон Герике (1602–1686) изобрел первую электростатическую машину. Это был вращающийся шар, отлитый из серы. От прикосновения ладони он давал искры длиною в несколько сантиметров. Тогда-то и выяснилось, что наэлектризованный шар способен передать свою способность притягивать мелкие предметы через льняную нитку длиною в один локоть. В других же опытах обнаруживалось, что электрическая сила иногда передавалась через двенадцать взявшихся за руки королевских мушкетеров. Но иногда и не передавалась. В чем же дело?
Сама по себе возможность передачи электрической силы без видимых причин и на солидные расстояния современников крайне удивляла. За изучение вопроса взялся ученый-самоучка, красильщик из Кентербери (Англия) Стивен Грэй (1666–1736).
Он обнаружил способность увлажненной бечевки легко передавать «электрическую силу» на некоторое расстояние. Возник вопрос – насколько это расстояние велико. Для этого увлажненную бечевку с костяным шаром на конце подвесили на гвоздях, вбитых в деревянную балку сарая. Ожидали, что, если наэлектризовать один ее конец, шар начнет притягивать легкие предметы. Но ничего не получилось…
Стивен Грэй догадался, что электричество через гвозди ушло в землю, но, как предотвратить это, он не знал.
В том же году к опытам Грэя присоединился священник Грэнвил Уиллер. Он предложил поддерживать влажную бечевку не гвоздями, а шелковым шнуром. В первом же опыте 2 июля 1729 г. в 10 часов утра электрическая сила передалась по бечевке длиной 25 м! Ученые, конечно, не догадывались, что это был день и час рождения современных линий электропередачи да и всей электротехники!
ПРИЗ НОМЕРА!
Наши традиционные три вопроса:
1. Почему клей не «держит», пока не затвердеет?
2. Влияет ли температура на период колебаний маятника?
3. Почему во время электросварки в радиоприемнике слышен гул и треск?
ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
«ЮТ» № 2 – 2007 г.
1. Делать вращающиеся зеркала из ртути не стоит, как минимум, по двум причинам. Ртуть, во-первых, очень чувствительна к вибрациям, толчкам и изменениям температуры (не зря же медицинские градусники делают на ртутной основе). Во-вторых, пары ртути очень ядовиты.
2. Каток лучше заливать горячей водой, поскольку при этом толщину льда можно выдержать с точностью до миллиметра. При заливке же холодной водой лед часто получается бугристым.
3. Электромагнитные пушки не нашли себе применения прежде всего из-за отсутствия достаточно мощных и надежных источников питания.
* * *
Поздравляем 6-классника Владислава Диденкоиз Краснодара. Правильно ответив на вопросы конкурса «ЮТ» № 2 – 2007 г. он стал обладателем электронного конструктора.
Очень близка была к победе в очередной раз призер одного из прошлых конкурсов 10-классница Екатерина Лютинаиз Воронежа.
* * *
А почему? Можно ли по электронной почте передать… запах? Чем знаменит механик Иван Кулибин? Почему стрижи спят на лету? Когда в обиход вошли спички? 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 древний итальянский город-порт Геную, родину великого мореплавателя Христофора Колумба.
Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.
ЛЕВША– Ракетный комплекс «Точка» может поражать наземные центры управления родов войск, стоянки военной техники, склады боеприпасов. О достоинствах его вы узнаете в журнале и сможете собрать бумажную модель для «Музея на столе».
– Любители электроники познакомятся с передатчиком видеосигналов и соберут этот прибор, позволяющий видеть изображение видеомагнитофона или DVD-проигрывателя на экранах всех телевизоров в доме.
– Подводим итоги конкурса «Хотите стать изобретателем?» и предлагаем новые задачи и головоломки.
– Юные самодельщики узнают о механических моделях, имитирующих бег паука.
* * *
