Рудольф Сворень - Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина
На каждом сопротивлении указывается максимально допустимая для него мощность, при которой сопротивление не перегревается. Конечно, если подвести к сопротивлению меньшую мощность, то оно будет работать в еще более легких условиях, но если превысить допустимую мощность, указанную на сопротивлении, то проводящий слой перегреется и может совсем разрушиться (рис. 19).
Рис. 19. Выбирать сопротивление для какого-либо участка цепи нужно так, чтобы мощность, развиваемая на этом участке, не превышала бы величину, допустимую для данного сопротивления.
О допустимой мощности можно судить по внешнему виду сопротивления — чем больше его размеры, тем лучше оно рассеивает тепло, тем большую мощность можно подвести к этому сопротивлению. На схемах радиоаппаратуры мощность, допустимая для того или иного сопротивления, обозначается определенной комбинацией черточек (лист 36). Само собой разумеется, что на практике можно использовать сопротивления, рассчитанные на мощность большую, чем это указано на схеме.
Мощность, потребляемая каким-нибудь участком цепи, определяется следующей формулой (лист 39):
где U — напряжение на этом участке, а I — проходящий по нему ток.
Объясняется эта формула очень просто: напряжение U — это работа, выполняемая при перемещении одного кулона, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть мощность (рис. 18).
Анализируя приведенную формулу, можно сделать очень важный вывод: поскольку мощность Р в одинаковой степени зависит и от тока I и от напряжения U, то одну и ту же мощность можно получить либо при большом I и малом U, либо, наоборот, при большом U и малом I. И это вполне понятно, так как при увеличении той работы, которую выполняет каждый заряд, можно уменьшить число «работающих» зарядов и общая работа останется неизменной.
Подставляя в формулу для мощности значения U и I, взятые из закона Ома, можно получить очень удобные расчетные формулы, позволяющие определить мощность Р, если известно U и R или I и R (лист 39).
Рассмотренные нами процессы, происходящие в электрических цепях, законы, которым подчиняются эти процессы, и формулы, которые их выражают, еще окажут вам очень большую помощь при разборе схем приемников, магнитофонов, телевизоров и другой радиоаппаратуры.
Дело в том, что после знакомства с полной схемой того или иного устройства изучают отдельные его элементы, которые в конечном итоге можно рассматривать как сравнительно простые цепи с последовательно или параллельно включенными сопротивлениями. Для того чтобы приобрести опыт в разборе таких схем, попробуйте рассмотреть схему, изображенную на листке 41, и по известным формулам (лист 42) подсчитать токи напряжения в различных участках, а также мощность в каждом из сопротивлений. Все решения этой задачи сведены в таблицу (лист 41).
Рассказывая об электрической цепи и происходящих в ней процессах, мы очень часто приводили вспомогательные примеры: падение топора, спуск саней, движение воды в трубе и т. п. Но, конечно, все эти примеры не заставили вас забыть о том, что в действительности мы имели дело с явлениями совсем другого рода, явлениями электрическими, которые имеют совершенно особую природу и лишь внешне напоминают приведенные нами простые аналогии.
На этом, пожалуй, мы могли бы закончить свое первое знакомство с электротехникой, хотя многие очень важные вопросы мы даже не затронули. Так, например, во всех случаях мы считали, что источником тока является батарейка и в цепи протекает постоянный ток, то есть ток, величина и направление которого не меняются. А ведь на практике мы очень часто имеем дело с переменным током, источником которого являются специальные генераторы. У такого тока непрерывно меняется не только величина, но и направление движения зарядов (рис. 20).
Рис. 20. В технике широкое распространение получили генераторы переменной э.д.с., на выходных зажимах которых знак и количество избыточных зарядов непрерывно меняются. Такие генераторы создают в цепи переменный ток.
Так, например, направление тока в электрической сети, которая приходит в наш дом с городской электростанции, меняется несколько десятков раз в течение секунды. Переменный ток, так же как и постоянный, может выполнять полезную работу. Ведь заряды, движущиеся то в одну, то в другую сторону, нагревают проводник и создают вокруг него магнитное поле, так же как и заряды, двигающиеся в одном направлении.
Переменный ток имеет ряд серьезных преимуществ перед постоянным. Главное из них, пожалуй, состоит в том, что переменный ток легко трансформировать, то есть с помощью специальных устройств — трансформаторов — можно в любом участке сложной цепи повысить или понизить напряжение до нужной нам величины.
Другое достоинство переменного тока: вокруг проводника, где он протекает, возникают радиоволны, с помощью которых и осуществляется радиопередача. Но об этом мы поговорим уже в следующей главе.
Глава 2
О РАДИОПЕРЕДАЧЕ И САМОМ ПРОСТОМ ПРИЕМНИКЕ
Все вы, наверное, знаете одно из самых сложных спортивных соревнований — марафонский бег — состязание в беге на дистанцию 42 километра 195 метров. Столь необычная дистанция, так же как и само название «марафонский бег» связано с древней легендой о греческом воине, пробежавшем такое расстояние из города Марафон в Афины с вестью о победе полководца Мильтиада над персами. Напрягая последние силы, изнемогая от непомерной физической нагрузки добежал гонец до окраины Афин, задыхаясь, сообщил радостную весть и упал бездыханный.
Еще каких-нибудь двести лет назад гонцы, скороходы, всадники, мчащиеся на взмыленных лошадях, почтовые тройки, неделями пробирающиеся к месту назначения со срочной депешей, представляли собой единственную возможность для передачи сообщений. Для того чтобы сообщения о событиях в столице могли дойти до отдаленных районов Сибири или Дальнего Востока, иногда могло пройти несколько месяцев! Лучшие петербургские газеты публиковали свежие зарубежные новости надельной давности. А какими оторванными от мира чувствовали себя в далеком плавании моряки, лишенные каких бы то ни было средств связи с землей!
Это кажется смешным и странным в наши дни, когда телеграмма, отправленная из Москвы, уже менее чем через час вручается адресату во Владивостоке, когда зимовщики Антарктиды в любой момент могут узнать погоду на Северном полюсе, когда московские редакции газет в нужную минуту могут вызвать по телефону своих корреспондентов в Париже или Пекине, в Тамбове или Сан-Франциско и получить у них самые последние новости, когда, сидя у своего телевизора, вы видите и слышите то, что в данное мгновение происходит за несколько десятков и даже сотен километров от вас.
Все это стало возможным благодаря тому, что для передачи сообщений стали использовать самого быстрого гонца — электрический сигнал (рис. 21).
Рис. 21. Используя простейшую электрическую цепь, можно передавать сообщения с помощью условного кода.
Если бы древние греки располагали обычным карманным фонариком и необходимым количеством провода, то они смогли бы передать сообщение о победе своих войск из Марафона в Афины, не прибегая к помощи скорохода. Для этого нужно было бы в Афинах установить лампочку и соединить ее двумя проводами с установленным в Марафоне выключателем и батарейкой. Если сопротивление соединительных проводов (лист 43) не слишком велико, то при замыкании цепи с помощью выключателя, расположенного в Марафоне, немедленно загорелась бы лампочка в Афинах[5]. Она могла бы играть роль простейшего телеграфа. Нужно было бы лишь договориться об условном коде (например, короткий сигнал — «поражение», продолжительный — «победа») и, замыкая цепь с помощью выключателя, передавать сообщение.
Самое замечательное, что расстояние 42 км, которое лучшие бегуны преодолевают более чем за два часа (рекорд около 2 часов 18 минут), электрический сигнал пройдет всего лишь за 0,00015 секунды! Вы только не подумайте, что за это время электроны успеют пройти из Марафон в Афины. Электроны двигаются очень медленно — в среднем их скорость не превышает нескольких километров в час. Но благодаря тому, что при замыкании электрической цепи ток начинается почти одновременно во всех ее участках, лампочка в Афинах загорится почти одновременно с тем, как будет замкнут выключатель в Марафоне. Слово «почти» мы применили здесь не случайно, так как в действительности лампочка загорится с некоторым опозданием. Попытаемся пояснить это подробней.
