Л. — Ты забыл назвать еще ручку переключателя диапазона волн… А теперь, дружище, тебе ничего больше не остается, как, вооружившись плоскогубцами, отверткой и паяльником, приступить к работе.
Н. — Ты действительно думаешь, что я смогу теперь обходиться без твоих советов?
Л. — Конечно, в течение двадцати трех вечеров, которые мы так приятно провели за беседой, я не касался тонкостей теории. Но сейчас ты знаешь уже достаточно, чтобы легко разобраться и любой схеме. Самые сложные схемы могут быть разбиты на определенное число простых элементов, которые тебе прекрасно известны. Время и опыт научат тебя с первого взгляда узнавать их.
Читая схемы, возьми за правило следить с карандашом в руке за путями тока в различных цепях и главным образом в цепях катод — анод ламп. Не забывай, что электроны всегда выходят из катода и обязательно должны туда возвратиться.
Упражняйся как можно чаще в чтении схем. Только с полным знанием дела, представляя себе роль каждого элемента, ты сможешь хорошо выполнить практическую работу по конструированию… Не забывай также, что радиотехника — молодая наука, находящаяся в расцвете своего развития, и что только регулярное чтение хороших книг и журналов поможет тебе быть постоянно в курсе ее достижений.
Должен тебе сказать, что мы изучили только ламповые схемы приемников, а ведь теперь наряду с лампами в приемниках широко применяются и другие приборы — транзисторы. Но о них мы поговорим потом, когда будем располагать свободными вечерами.
На протяжении всех наших бесед ты задавал мне столько вопросов, что, мне кажется, в заключение я могу также в свою очередь задать тебе один вопрос: по-прежнему ли ты думаешь, что радио — это «дьявольски сложно»?
Н. — Радио?.. Это очень просто!..
Комментарии к первой беседе
В этой беседе Любознайкин сумел изложить Незнайкину множество необходимых понятий из области электротехники, которые мы постараемся здесь систематизировать.
Атомы всех веществ состоят из определенного количества электронов и протонов. Первые представляют собой элементарные отрицательные электрические заряды, а вторые, составляющие ядро атома, являются элементарными положительными зарядами. Соотношение между количествами этих зарядов определяет электрическое состояние, или потенциал атома. Атом нейтрален, если он содержит столько же электронов, сколько и протонов. Он отрицателен, если количество электронов превышает количество протонов, и положителен при обратном соотношении.
Следует отметить, что в данном атоме количество протонов всегда остается постоянным; только некоторые электроны могут, преодолевая силу притяжения, существующую между электронами и протонами, переходить от одного атома к другому Кроме того, такие «свободные» электроны существуют лишь в определенных веществах, именуемых проводниками. Вещества, атомы которых не содержат свободных электронов, принадлежат к категории диэлектриков.
Помимо электронов и протонов, ядро атома может содержать нейтроны, которые, увеличивая массу атома, не изменяют его электрическое состояние.
Когда между атомами проводника существует разница в электрическом состоянии, или разность потенциалов, равновесие восстанавливается благодаря переходу избыточных электронов с отрицательного края — полюса на положительный Переход электронов от отрицательного полюса к положительному представляет собой электрический ток. Направление движения электронов противоположно условному направлению тока (от положительного полюса к отрицательному), принятому еще в те времена, когда не знали природы электрического тока.
Следует отметить, что движение электронов вдоль проводника происходит не так просто, как можно было бы предположить по объяснению Любознайкина.
По проводнику пробегает от одного конца до другого не один и тот же электрон. Чаще всего этот электрон лишь переходит с одного атома на соседний, откуда другой электрон перескакивает на следующий атом и т. д. Собственная скорость электрона относительно мала, но общее движение происходит с постоянной скоростью, близкой к 300 000 км/сек, которая и является скоростью распространения электрического тока.
Электроны можно уподобить веренице автомобилей, остановившихся перед закрытым железнодорожным переездом. Когда шлагбаум поднимается, вся вереница машин быстро приходит в движение. Последняя машина трогается с места очень скоро после первой, это и есть скорость тока. Однако индивидуальная скорость каждой машины (скорость электронов) в этот момент относительно невелика.
Если ничто не будет поддерживать на концах проводника разность потенциалов, или напряжение, то после установления электрического равновесия ток в проводнике прекратится.
Чтобы ток протекал безостановочно, нужно непрерывно добавлять электроны к атомам отрицательного полюса и отнимать электроны от положительного полюса. В этом и заключается роль любого источника тока, который производит электрическую энергию. Таким источником может быть электрическая батарея (где химическая энергия преобразуется в энергию электрическую), термоэлектрическая батарея (превращающая тепло в электричество) или генератор, установленный на электростанции, который преобразует механическую энергию двигателя в электрический ток.
Следует отметить, что внутри источника питания электроны движутся от положительного полюса к отрицательному (рис. 136). Это происходит поточу, что электроны должны быть отняты у атомов положительного полюса, с тем чтобы создать избыток их в атомах отрицательного полюса. Таким образом, в электрической цепи электроны движутся в том же направлении от одного конца к другому.
Рис. 136. Движение электронов через источник питания и по внешней цепи.
Разность потенциалов, или напряжение, существующее между двумя точками проводника, измеряется и выражается в вольтах.
Количество электронов, проходящее через поперечное сечение проводника в секунду, может быть более или менее значительным. Оно определяет силу (интенсивность) тока, которая измеряется в амперах.
В зависимости от длины, сечения и материала проводник оказывает прохождению тока большее или меньшее сопротивление. Сопротивление измеряется в омах.
Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление. Но чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление.
Повышая напряжение, приложенное к концам данного проводника, мы тем самым пропорционально увеличиваем количество приведенных в движение электронов, т. е. силу тока Таким образом, мы можем констатировать, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Прикладывая одинаковое напряжение к проводникам с разным сопротивлением, можно заметить, что проводники, имеющие большее сопротивление, пропускают более слабый ток. Отсюда следует, что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.
Обе отмеченные выше закономерности сформулированы в законе Ома, сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
Поэтому, когда известна величина напряжения (в вольтах), приложенного к концам проводника, сопротивление которого известно (и выражено в омах), то, разделив первую величину на вторую, мы находим силу тока (в амперах), протекающего через этот проводник Так, прикладывая напряжение 10 в к проводнику сопротивлением 5 ом, мы получаем ток в 2 а. Точно так же, как напряжение 1 в, приложенное к проводнику с сопротивлением 1 ом, даст ток 1 а.