ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯном и сохранил свое значение при переходе к ламповым генераторам; он состоит в применении связанных контуров.
Связанные контуры. Если отклонить один из маятников А (рис. 4), соединенных --- - ----- ZO — пружинкой, из g) Е — положения рав__ Е - - новесия и отпу=s 3 Е == ститьего, онначg нет колебаться ____ — ___ S> < в
J и благодаря пруРис 5 жинке будет ра•’ * скачивать маятник В, передавая ему свою энергию; раскачивание будет тем сильнее, чем ближе собственные периоды колебания маятников. Точно так же, если мы сблизим катушки двух колебательных контуров и возбудим колебания в контуре А, то энергия начнет передаваться контуру В благодаря электродвижущей силе, возбуждаемой в нем взаимной индукцией (рис. 5). Мы говорим в этом случае, что кон — II------- --------II------туры индуктив — Е’ 3
но связаны. Мож — g g) но осуществить Е == с 3 связь (т. е. об — g S3 мен энергии) ме — Е___________ 3
жду контурами Рис. 6. и другими способами. На рис. 6 изображена емкостная связь: конденсатор С передает напряжение с одного контура на другой. В передатчике Брауна в первичном контуре запасается большая энергия включением в него конденсатора возможно большей емкости; при этом конечно излучательная способность контура ничтожна. Излучение целиком возлагается на вторичную цепь, которая принимает наиболее подходящую для этой цели форму антенны, но не содержит в отличие от прежних передатчиков искрового промежутка. Применение связанных контуров позволило передать сигналы через Атлантический океан (1901).
Применение связанных контуров обратило внимание на ряд физических проблем. При исследовании колебаний сложного передатчика даже тогда, когда оба контура настроены на одну и ту же частоту v= — при помощи волномера, т. е. градуированного колебательного контура с острым резонансом, обнаружилось, что в нем одновременно существуют два колебания с разными частотами: v±
Рис. 7.
и V2, причем vi<v, v2>v. Разность между vt и v2 растет с увеличением связи между контурами, т. е. с уменьшением расстояния между катушками. В этом факте «двухволнистости», казавшемся сначала парадоксальным, проявляется одна из основных закономерностей, общих всем «линейным» (см. Колебания) электрическим и механическим системам. Чтобы понять его физически, вернемся к нашим маятникам. Сначала маятник А будет уменьшать размах своих колебаний, в то время как маятник В бу 486
дет раскачиваться все сильнее. Когда А совсем остановится, В будет колебаться с наибольшей амплитудой и начнет отдавать свою энергию обратно маятнику А, пока сам в свою очередь не остановится. Тогда весь процесс начнется снова (мы считаем, что затухание очень мало, и пренебрегаем им). Аналогичный обмен энергией происходит в связанных электрических контурах. Осциллографом (см.) можно записать кривые тока в контурах А и В (рис. 7). Кривая В рис. 7 есть, грубо говоря, синусоидальное колебание x=a«sin2? rvt с периодически изменяющейся амплитудой а= A sin 2nat; следовательно х= A Sin Zaat • Sin 2nvt или по формуле тригонометрии А А х = — COS 2n(v-a) t — COS 2a(i> + a) t.
A J T. о. колебание передатчика может быть истолковано, как сумма двух гармонических колебаний с частотами v-a и v + a. Но основное свойство волномера, как и всякого резонатора (см.), состоит в том, что из сложного воздействия он выделяет синусоидальную составляющую, имеющую частоту, совпадающую с его собственной. Поэтому, настраивая волномер на частоту v-a, мы «обнаруживаем» колебание у cos 2ji(v-a) t, а настраивая его на 2^ частоту v + a, мы «обнаружим» колебание - — cos2^(v+a) t.
Искра, требуя больших напряжений, вызывающих утечки электричества, и обладая сама по себе, значительным сопротивлением, вызывает бесцельную трату энергии; увеличивая затухание передатчиков, она вызывает в них колебания, далекие от синусоидальных, т. е. содержащие широкий спектр частот, препятствуя тем самым «селекции», т. е. тому, чтобы приемник принимал лишь одну определенную передающую станцию. Поэтому практика очень рано выдвинула задачу устранения вредных влияний искры. «Искра, порождающая колебания, сама же уничтожает их подобно тому, как Сатурн пожирает своих собственных детей», — говорил Браун в 1900, прибавляя, что его стремление состоит в том, чтобы создать «безискровой беспроволочный телеграф». Эта диктуемая техникой задача была разрешена лишь 10—20 лет спустя, после того как физика и развивавшаяся в тесном контакте с нею вакуумная промышленность, овладев термоэлектронными явлениями, создали катодную лампу (см.).
Но значительные успехи на пути обезвреживания искры были достигнуты уже раньше. Так, Вин обнаружил, что при проскакивании искры через очень тонкий слой газа ионизация в нем исчезает очень быстро; в сложном передатчике время, в течение к-рого после перекачки всей энергии из первичного контура во вторичный напряжение на искровом промежутке остается ничтожным, достаточно для того, чтобы этот промежуток потерял проводимость. Поэтому искра не может вновь возникнуть: первичный контур автоматически выключается в тот момент, когда вся запасенная в нем энергия перешла в антенну, к-рая, начиная с этого момента, совершает «свободные колебания», не отдавая энергии обратно первичному контуру. Т. к. она не содержит искрового промежутка, вредные потери сокращаются до минимума, колебания затухают медленно. Благодаря этому, а также благодаря устранению «двухволнйстости», присущей связанным контурам, облегчается селективный прием.
Незатухающие колебания. Практика по многим причинам выдвигала задачу получения незатухающих колебаний. Помимо уже указанных недостатков затухающих передатчиков они непригодны для радиотелефонии. Зависимость их мощности от емкости контура мешает переходу к более коротким волнам. Первое — весьма несовершенное — решение задачи явилось в виде дугового генератора, но вскоре последний затмила трехэлектродная (катодная, или электронная) лампа/ которая произвела подлинную революцию в области электрических колебаний (см. Катодная лампа) и. благодаря развитию широковещания превратила радиотехнику в одну из крупнейших отраслей пром-сти. Лампа увеличила в 10 тыс. раз границы применяемых в технике частот (в 1931 ус16*
