Фрэнсис Ролт-Уилер - Как мальчик Хюг сам построил радиостанцию
Первой задачей Хюга было сделать вибратор Герца, совершенно подобный тому, при помощи которого были посланы первые радиоволны (хотя, как известно, электромагнитные волны распространяются как следствие любого электрического разряда).
Имея в виду специальную цель — доказать экспериментально теорию Максвеля, Герц полагал, что искровой разряд даст разнообразные электрические волны, которые будет легко проследить и измерить.
Лучше всего можно было добыть искру от лейденской банки или другого конденсатора, добившись высокого напряжения посредством индукционной катушки.
Для своего прибора Герц взял принцип лейденской банки, но изменил ее обычной вид, так что его конденсатор по внешнему виду совсем не был похож на конденсатор. Вместо двух металлических оболочек, расположенных одна близ другой с непроводником в середине, он сделал так: полюсы конденсатора были насколько возможно удалены друг от друга, и имели форму двух лопаточек с ручками, повернутыми друг к другу, но не соприкасающимися. Хорошо отполированные медные шарики служили рукоятками. Непроводником служил воздух. Лопатообразные пластинки были расположены на одной прямой и поставлены перпендикулярно, и боковые края их как бы лежали на столе.
Полюсы были соединены (в точках вдоль стержней, ведущих к шарикам, но на не совсем одинаковом расстоянии, чтобы облегчить получение первого разряда) с вторичной обмоткой. Первичная была присоединена с Вольтовым элементом, имеющим в своей цепи прерыватель и ключ. Хюг внимательно прочитал в своей книге все о приборе Герца. Он хорошо изучил все чертежи в своем журнале, копировал их и, наконец, научился чертить — раньше грубо, потом все точнее и точнее. В конце-концов он научился так хорошо разбираться в чертежах, что скорее понимал что-нибудь по чертежу, чем по описанию в книге.
Наконец, все части прибора были сделаны, оставалось только собрать его; мальчик позвал в шалаш отца и хотел при нем составить тот самый прибор, посредством которого Герц открыл врата радио.
— Эту штуку ты поймешь, отец, — сказал Хюг, — это легче легкого.
— Ты мне про много вещей так говорил, — сказал горец, — но моя голова работает не так, как твоя. Я охотно буду смотреть и слушать, а большего от меня не требуй.
— Нет, но это в самом деле просто. Я сейчас тебе объясню.
Он взял из-под стола четыре элемента и стал соединять их вместе, говоря:
— Я уже объяснял их тебе, отец. Но я все-таки повторю. Эти элементы дают электрический ток вследствие химической реакции, возникающей между медью и цинком (в слабом растворе серной кислоты), как только их верхушки соединить проволокой. Ток идет по этим проволокам через медь (положительный полюс) и возвращается через цинк (отрицательный полюс). Когда электроды не соединены проволокой, ток останавливается. — Он остановился и включил простой ключ, который действовал как пружина, подобно телеграфному ключу.
— Это вот для чего. Я его присоединю к положительному полюсу батареи. Если я не прижму, пружина держит его вверху; в цепи образуется промежуток и ток прекращается. Когда я нажимаю, так что образуется мост между двум проволоками ток идет.
— Я понимаю, — вскричал горец. — Это как калитка в заборе: если она открыта, — все равно, хоть бы забора и не было, коровы войдут через калитку; если же ее закрыть, она будет частью забора.
Хюг улыбнулся этому сравнению, но понял, что не может предложить другого, более яркого. Продолжая сборку, он поднял маленький цилиндрик.
— Вот это называется индукционной катушкой, — сказал он. — Внутри этой картонной трубочки пачка мягких железных прутиков. На внешней стороне картона я намотал около пятидесяти оборотов довольно толстой проволоки, 1/25 дюйма в диаметре; это называется первичной обмоткой.
Заметь, отец, что я соединяю другую проволоку батареи — от отрицательного полюса или цинкового конца последнего элемента — с левым концом первичной обмотки. Ты сам видишь, что если бы я присоединил ключ к свободному концу первичной обмотки, цепь или забор, как ты сказал, была бы замкнута, и ток пошел бы по всем виткам катушки.
— Думаю, что так.
— Но я не соединил, и сейчас скажу тебе, почему. — Он коснулся железной внутренности цилиндра.
— Тут у меня пучок прутьев из мягкого железа. Как я тебе уже показывал, мягкое железо легко намагничивается от проволочной спирали, по которой идет ток. Вот эта первичная обмотка представляет собою такую спираль. Когда в ней есть ток, железо становится магнитом, когда ток прекращается, оно теряет свой магнетизм.
Берли Сесиль кивнул, но было ясно, что ему не все понятно. Хюг взял свой ножик и с силой воткнул его в деревянный стол так, что он стал раскачиваться взад и вперед.
Нож раскачивался взад и вперед.
— Этот ножик действует, как пружина. — сказал он. — Он стальной и магнитом может быть наклонен в ту или другую сторону. Если убрать магнит, нож сам по себе, благодаря своей упругости, снова встанет прямо.
— Да, — сказал горец, довольный, что хоть это понял.
— Я делаю тут то же самое. У меня есть стальная пружина с куском мягкого железа наверху, вроде молоточка. Представь себе, что я укрепляю эту пружинку на раме, как ножик на столе, и сделаю это так, что железный молоточек будет отстоять от железной внутренности цилиндра на 1/8 дюйма; если потом я пущу по первичной обметке ток, который намагнитит железную середину, она притянет железный молоточек через воздушный промежуток в 1/8 дюйма. Если я выключу ток, уничтожится магнетизм — и молоточек сам по себе отскочит.
— Да, вероятно.
— Наверное. Но так бы мне пришлось каждый раз самому поворачивать ключ, чтобы включать и выключать ток. Хорошо бы, чтобы это делалось само. И можно это сделать. В это отверстие в раме я вставил этот деревянный стержень, к которому я сверху приладил винт. Когда я замыкаю полюсы, ток от положительного полюса батареи идет до самого винта. Затем я беру молоточек стальной пружины и прикрепляю его к раме близ стержня так, чтобы задняя часть молоточка крепко нажимала на винт, а передняя отстояла от железной внутренней стороны индукционной катушки на 1/8 дюйма. Теперь молоточек, или, как он называется, прерыватель, готов и может действовать. Если я закрою ключ, ток от положительного полюса батареи пойдет до молоточка, пройдя через винт.
Осталось сделать только одно: провести эту длинную проволоку от правого конца первичной обмотки к основанию стальной пружины, наверху которой находится молоточек; во время этого, конечно, ключ должен быть открыт. Ты замечаешь, что тут получается цепь, в которой есть только один промежуток у ключа, а повернув ключ, я уничтожу его, и цепь замкнется.
— Теперь смотри. Когда я закрою ток, замыкая цепь, ток сразу пойдет от положительного полюса батареи по проволоке к ключу, по проволоке к винту в деревянном стержне, вниз по стальной пружине (прижатой к винту), кругом первичной обмотки индукционной катушки и по обратной проволоке к отрицательному полюсу батареи.
Тогда намагничивается мягкое железо индукционной катушки; став сильным магнитом, она притягивает мягкое железо молоточка-прерывателя.
Индукционная катушка Румкорпфа.
Магнит тащит молоточек вперед, он оттягивает пружину от винта, на который она нажимала и по которому проходил ток. Это образует промежуток в цепи. Как только образуется промежуток, ток прекращается.
В тот же момент внутренность катушки размагничивается и теряет силу притягивать молоточек. Упругость отбросит его снова к винту. Но как. только прерыватель коснется винта, цепь замкнется. Снова пойдет ток, намагнитит мягкое железо, которое притянет молоточек, опять прекратив ток. Молоточек отлетит обратно, коснется винта и включит ток.
Таким образом, прерыватель летает взад и вперед с громадной быстротой, автоматически включая и выключая ток. Если бы я хотел сделать пружину подлиннее и поместить около нее колокольчик, тогда, когда молоточек притягивается вперед, пружина сперва ударила бы в колокольчик и потом отскочила с дюжину раз в секунду, и вышел бы простой электрический звонок. Но я сейчас не стану возиться со звонком, отец, потому что хочу сделать модель аппарата, при помощи которого была впервые открыта возможность радиопередачи. Так что давай кончим собирать катушку.
— Смотри, отец, вот другой цилиндр, обернутый несколько тысяч раз проволокой ровно в десять раз тоньше, чем проволока первичной обмотки.
Тут несколько слоев таких оборотов, проложенных восковой бумагой. Это вторичная обмотка. Этот второй цилиндр свободно входит на первый. Проволоки первого и второго, конечно, не соприкасаются, между ними проложен толстый слой картона и восковой бумаги, и, конечно, проволока изолирована. Проволока первичной обмотки обвита бумагой, а вторичной шелком.
