Колебательный контур, как и обычный маятник, имеет собственную частоту колебаний. Чем больше индуктивность катушки и емкость конденсатора, тем ниже собственная частота колебательного контура. Регулировкой емкости или индуктивности контур передатчика либо приемника настраивают на нужную частоту электрических колебаний.
ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА
Электронная лампа — важнейшая деталь современных радиопередатчиков и приемников. Ее работа основана на очень сложных физических явлениях. Сейчас мы познакомимся с этими явлениями, но прежде вспомним об одной профессии, некогда тяжелой и изнурительной. Речь идет о кузнеце. Когда-то от кузнеца требовалась большая сила. В наши дни кузнецом может работать любой человек. Чтобы повернуть рычаг механического молота, требуется незначительное усилие. Легкое движение руки — молот приподнялся. Другое движение — рухнул вниз, сплющивая раскаленный металл. Слабое мускульное усилие человека машина превращает в удар многотонного молота. Она в тысячи раз увеличивает человеческую силу.
Нечто подобное выполняет и радиолампа. С ее помощью слабые электрические колебания усиливаются во много раз. Такую лампу и называют усилительной.
Каким же образом действует радиолампа?
В конце прошлого века ученые, занимавшиеся усовершенствованием осветительной лампочки, во время одного из опытов обнаружили интересное явление. Они помещали внутрь лампового баллона металлическую пластинку и включали между этой пластинкой и нитью лампы электрическую батарею так, чтобы пластинка соединялась с положительным полюсом. Как только лампочка загоралась, в этой цепи появлялся ток, отклонявший стрелку чувствительного электроизмерительного прибора — гальванометра. Если же лампочка погашалась или пластинка присоединялась к отрицательному полюсу батареи, тока не было. Схема этого опыта показана на рис. 7.
Рис. 7. Схема простейшей электронной лампы.
Самое удивительное заключалось в том, что в первом случае ток протекал по разомкнутой цепи. Он как бы перепрыгивал пространство между пластинкой и раскаленной нитью.
Долгое время это явление оставалось загадкой, но затем ему было дано объяснение.
При нагреве ламповой нити электроны, «блуждающие» между ее атомами, движутся все быстрее и быстрее. При высоких температурах они даже начинают «выпрыгивать» наружу. Когда нить раскалена, вокруг нее образуется облачко электронов.
Поскольку разноименные электрические заряды притягиваются друг к другу, электроны устремляются к металлической пластинке, лишь когда она заряжена положительно. Поэтому между нитью и пластинкой начинает течь электрический ток.
Когда же пластинка заряжена отрицательно, она, наоборот, отталкивает от себя электроны, и в этом случае никакого тока не возникает. Ток отсутствует и тогда, когда лампа не горит, потому что холодная нить не испускает электронов.
Металлическую пластинку (положительный электрод) назвали анодом лампы, а ламповую нить (отрицательный электрод) — катодом.
Простейшая радиолампа, в которой имеется всего лишь два электрода — катод и анод, — получила название диода[1]. Ее схематическое изображение дано на рис. 8.
Рис. 8. Схематическое изображение двухэлектродной лампы.
Двухэлектродная лампа еще не способна усиливать электрические колебания, однако с ее помощью можно преобразовывать переменный ток в постоянный, т. е. текущий в одном направлении, или, как говорят, выпрямлять переменный ток.
Действительно, если диод подключить к осветительной сети, то ток через него будет течь только в одну сторону короткими толчками — импульсами — в те моменты, когда на анод поступает положительный заряд. Когда же анод заряжается отрицательно, лампа вообще не пропускает тока; она, как говорят, «заперта» (рис. 9).
Рис. 9. Выпрямление переменного тока диодом.
Таким образом, диод работает подобно вентилю велосипедной или автомобильной камеры, пропускающему воздух лишь в одну сторону. Поэтому выпрямительную лампу иногда называют вентилем.
Для того чтобы радиолампа могла усиливать электрические колебания, между ее анодом и катодом нужно поместить еще один электрод, сделанный в виде металлической решетки или проволочной спирали, — так называемую сетку.
Устройство простейшей трехэлектродной лампы (триода) показано на рис. 10, а, а изображение триода на радиосхемах — на рис. 10, б.
1
Названия ламп — диод, триод и др. — происходят от древнегреческих числительных 2, 3 и т. д. по числу электродов.