«Беспроводная телеграфия и телефония: простое объяснение»

Беспроводная телеграфия и телефония: простое объяснение

Примечание транскриптора

Эта книга была набрана по сканам оригинала, найденного в Google Books. Я не стал переносить указатель оригинальной книги. Варианты написания не исправлялись. Некоторые иллюстрации повернуты.

БЕСПРОВОДНАЯ ТЕЛЕГРАФИЯ

И ТЕЛЕФОНИЯ

ПРОСТОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ,

ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО,

содержащее полные и подробные объяснения

теории и практики современной радиоаппаратуры

и ее современного применения,

вместе с главой о

возможностях ее будущего развития

АЛЬФРЕДА П. МОРГАНА

РЕДАКТОРА МЕХАНИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОТДЕЛА «BOY'S MAGAZINE»,

АВТОРА

«КОНСТРУИРОВАНИЯ БЕСПРОВОДНОГО ТЕЛЕГРАФА ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЕЙ» И ДР.

С МНОГОЧИСЛЕННЫМИ ИЛЛЮСТРАЦИЯМИ

НЬЮ-ЙОРК

ИЗДАТЕЛЬСТВО THE NORMAN W. HENLEY PUBLISHING CO.

НАССАУ-СТРИТ, 132

1916

АВТОРСКОЕ ПРАВО 1915 И 1912 ГГ.

ИЗДАТЕЛЬСТВО THE NORMAN W. HENLEY PUBLISHING COMPANY

Набор, изготовление клише и печать

J. J. Little & Ives Co., Нью-Йорк

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пожалуй, ни одно чудо современной науки не захватывает воображение так, как тайна тех трепетных импульсов, которые невидимо устремляются вдаль, чтобы соединить корабль, плывущий по морям, с берегами далекой земли.

Автор постарался дать исчерпывающее объяснение теории и практики этого удивительного искусства простым языком, а также, насколько это возможно, разъяснить важность положения, которое беспроводная телеграфия занимает сегодня, и ее перспективы на завтра.

Название этой книги естественным образом ограничивает объем обсуждения, которое можно предпринять, поэтому в имеющемся объеме не было сделано реальной попытки вдаваться в инженерные или конструктивные детали, за исключением тех, что необходимы для ясности изложения.

Многое из того, что могло бы по праву стать частью предисловия, было включено в саму книгу, чтобы избежать повторений, а также привлечь внимание тех читателей, которые считают предисловие лишь поводом для автора выразить мнения, зачастую совершенно не относящиеся к названию, и поэтому беззаботно пропускают его, едва взглянув.

Автор выражает искреннюю благодарность г-ну Г. У. Янгу, редактору «Popular Electricity»; г-ну Джону Ферту, полковнику Джорджу П. Скривену и журналу «Scientific American» за их любезность в предоставлении фотографий для некоторых иллюстраций, а также своему другу г-ну Сэффорду Адамсу, который любезно вычитал корректуру и внес много ценных предложений.

АЛЬФРЕД П. МОРГАН. Май 1915 г.

ПОСВЯЩАЕТСЯ

НИКОЛЕ ТЕСЛЕ

ЧЬЙ ГЕНИЙ ПОСТАВИЛ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО НА СЛУЖБУ ПОВСЕДНЕВНОМУ ТРУДУ ЧЕЛОВЕКА И ЧЬИ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЕЖАТ В ОСНОВЕ ВСЕЙ СОВРЕМЕННОЙ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ.

Contents

ПРЕДИСЛОВИЕ

ГЛАВА I. ВВЕДЕНИЕ: БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА И ПРИЕМ. ЭФИР. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ.

ГЛАВА II. СРЕДСТВА ИЗЛУЧЕНИЯ И ПЕРЕХВАТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЛН. АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ. ЗАЗЕМЛЕНИЕ.

ГЛАВА III. ПЕРЕДАЮЩАЯ АППАРАТУРА.

ГЛАВА IV. ПРИЕМНАЯ АППАРАТУРА.

ГЛАВА V. НАСТРОЙКА И СВЯЗЬ, НАПРАВЛЕННАЯ ВОЛНОВАЯ ТЕЛЕГРАФИЯ.

ГЛАВА VI. ЗНАЧИМОСТЬ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ. ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ И ОБСЛУЖИВАНИЕ. БЕСПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ В АРМИИ И НА ФЛОТЕ. БЕСПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ НА АЭРОПЛАНЕ. КАК ОТПРАВЛЯЕТСЯ И ПРИНИМАЕТСЯ СООБЩЕНИЕ.

ГЛАВА VII. УХО. КАК МЫ СЛЫШИМ. ЗВУК И ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ. ГОЛОСОВЫЕ СВЯЗКИ. СТРУКТУРА РЕЧИ.

ГЛАВА VIII. ТЕЛЕФОННЫЙ ПЕРЕДАТЧИК И ПРИЕМНИК. ФОТОФОН. ТЕРМОФОН. СЕЛЕНОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ. ГОВОРЯЩАЯ ДУГА.

ГЛАВА IX. БЕСПРОВОДНОЙ ТЕЛЕФОН.

ГЛАВА X. ЗАМЕЧАНИЯ. ТЕОРИЯ. ДОСТИЖЕНИЯ. ОТКРЫТИЕ МАКСВЕЛЛА И ГЕРЦА. БУДУЩЕЕ.

КАТАЛОГ ХОРОШИХ ПРАКТИЧЕСКИХ КНИГ

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ

Рис. 1. Бросьте камень в пруд с водой, и маленькие волны разойдутся от места, куда упал камень.

Рис. 2. Лейденская банка — это стеклянная банка, обклеенная внутри и снаружи станиолем примерно на две трети своей высоты.

Рис. 3. Электростатическая машина, соединенная с лейденской банкой.

Рис. 4. Лейденская банка, разряжающаяся через катушку провода.

Рис. 5. Кривая линия, представляющая колебательный разряд лейденской банки.

Рис. 6. Лейденские банки флотского типа.

Рис. 7. Простейший практический передатчик.

Рис. 8. Поперечное сечение антенны и атмосферы.

Рис. 9. В тех же условиях, но при взгляде сверху.

Рис. 10. Простая приемная схема.

Рис. 11. Любительская антенна и станция.

Рис. 12. Армейская беспроводная станция в Форт-Гиббонсе.

Рис. 13. Разряд молнии близ Монтклера, штат Нью-Джерси.

Рис. 14. Фотография двойного разряда молнии, уходящего в землю близ Первой Оранжевой горы, Монтклер, штат Нью-Джерси.

Рис. 15. Вертикальные антенны решетчатого, веерного и перевернутого пирамидального типов.

Рис. 16. Схема пирамидальной антенны.

Рис. 17. Схема, иллюстрирующая направленное действие плосковершинной антенны.

Рис. 18. Антенны V-образного и перевернутого L-образного типов.

Рис. 19. Схема расположения Т-образной антенны.

Рис. 20. Плосковершинные антенны перевернутого U-образного и Т-образного типов.

Рис. 21. Зонтичная антенна.

Рис. 22. Любительская антенна (плосковершинная).

Рис. 23. Схема, показывающая разницу между петлевой и прямолинейной антеннами.

Рис. 24. Показ того, как провода расположены и изолированы.

Рис. 25. Антенный изолятор.

Рис. 26. Вводной изолятор.

Рис. 27. Вид сбоку на антенну, показанную на рис. 22.

Рис. 28. Схема, показывающая, как могут быть расположены батареи.

Рис. 29. Энергетическая установка трансатлантической станции Маркони.

Рис. 30. Если магнит внезапно погрузить в полую катушку провода, в катушке будет индуцирован мгновенный ток.

Рис. 31. Магнитный спектр, образованный полосовым магнитом.

Рис. 32. Магнитный спектр, образованный проводом с током.

Рис. 33. Магнитный спектр, образованный катушкой провода с током.

Рис. 34. Схема индукционной катушки.

Рис. 35. Индукционная катушка для целей беспроводной телеграфии.

Рис. 36. Первичная и вторичная обмотки индукционной катушки.

Рис. 37. Прерыватель для индукционной катушки.

Рис. 38. Электролитический прерыватель.

Рис. 39. Трансформаторы с открытым и замкнутым сердечником.

Рис. 40. Линии, представляющие постоянные и прерывистые постоянные токи.

Рис. 41. Схема, представляющая переменный ток.

Рис. 42. Высоковольтный гудящий трансформатор.

Рис. 43. Высоковольтный трансформатор с замкнутым сердечником для беспроводной связи.

Рис. 44. Лейденская банка, подготовленная для погружения в масло.

Рис. 45. Конденсатор, погруженный в масло.

Рис. 46. Схема, показывающая конструкцию конденсатора.

Рис. 47. Трубчатый конденсатор.

Рис. 48. Геликс.

Рис. 49. Геликс с тесной связью.

Рис. 50. Искровой разрядник.

Рис. 51. Схема, показывающая настроенную передающую систему с использованием геликса с тесной связью.

Рис. 52. Фотография искрового разрядника.

Рис. 53. Гасящий искровой разрядник.

Рис. 54. Схема антенного переключателя.

Рис. 55. Фотография антенного переключателя.

Рис. 56. Анкерный разрядник.

Рис. 57. Беспроводной ключ.

Рис. 58. Фотография беспроводного ключа.

Рис. 59. Ключ и антенный переключатель.

Рис. 60. Портативный приемный комплект и футляр.

Рис. 61. Полный приемный комплект.

Рис. 62. Портативный переносной комплект.

Рис. 63. Полный приемный комплект.

Рис. 64. Показ конструкции телефонного приемника в корпусе часов.

Рис. 65. Регулируемые телефонные приемники Пикарда.

Рис. 66. Иллюстрация вентильного действия выпрямляющего детектора.

Рис. 67. Новый тип кремниевого детектора.

Рис. 68. Схема, проводящая аналогию между выпрямляющим действием детектора и насоса.

Рис. 69. Пироновый детектор.

Рис. 70. Периконовый детектор.

Рис. 71. Кремниевый детектор.

Рис. 72. Электролитический детектор.

Рис. 73. Электролитический детектор в цепи.

Рис. 74. Потенциометр.

Рис. 75. Схема, показывающая, как потенциометр подключен в цепи.

Рис. 76. Аналогия между раскачиванием и настройкой.

Рис. 77. Прием сообщения на трансатлантической станции Маркони.

Рис. 78. Настроечная катушка двухползункового типа.

Рис. 79. Схема, показывающая фиксированный конденсатор в цепи.

Рис. 80. Фиксированный конденсатор.

Рис. 81. Роторный переменный конденсатор.

Рис. 82. Внутренняя часть роторного переменного конденсатора, показывающая конструкцию.

Рис. 83. Роторный переменный конденсатор д-ра Зейбта.

Рис. 84. Переменный конденсатор со сдвижными пластинами.

Рис. 85. Схема, показывающая расположение роторного переменного конденсатора в приемной цепи.

Рис. 86. Цепь и шар, расположенные для иллюстрации эффекта настройки.

Рис. 87. Геликс со слабой связью.

Рис. 88. Амперметр тепловой системы.

Рис. 89. Принцип работы амперметра тепловой системы.

Рис. 90. Схема, показывающая геликс со слабой связью в цепи.

Рис. 91. Настроечная катушка со слабой связью.

Рис. 92. Тюнер со слабой связью.

Рис. 93. Схема, показывающая положение устройства слабой связи в цепи.

Рис. 94. Беспроводная станция в Форт-Гиббонсе, Аляска.

Рис. 95. Передающий конденсатор.

Рис. 96. Метод Брауна для направления сигналов беспроводного телеграфа.

Рис. 97. Радиогониометр Беллини-Този.

Рис. 98. Расположение Беллини и Този для направленной беспроводной телеграфии.

Рис. 99. Полный приемно-передающий комплект.

Рис. 100. Специальный облегченный комплект беспроводного телеграфа для дирижаблей.

Рис. 101. Беспроводная повозка Telefunken, показывающая передатчик.

Рис. 102. Беспроводная повозка Telefunken для военных нужд.

Рис. 103. Беспроводная вагонная установка Telefunken в действии в Форт-Ливенворте.

Рис. 104. Беспроводная комната на борту транспортного судна США «Buford».

Рис. 105. Аппаратура, установленная для работы.

Рис. 106. Автомобиль, оборудованный беспроводной связью.

Рис. 107. Рота связи в Сан-Антонио.

Рис. 108. Переносной комплект Корпуса связи США, показанный в открытом и закрытом виде.

Рис. 109. Приемная аппаратура дирижабля «America».

Рис. 110. Интерьер станции N. Y. Herald Press.

Рис. 111. Работа на аппаратуре беспроводной связи дирижабля Корпуса связи США.

Рис. 112. Станция N. Y. Herald, показывающая антенну.

Рис. 113. Оператор Джек Ирвин, перебирающий аппаратуру беспроводной связи для дирижабля «America».

Рис. 114. Код Морзе.

Рис. 115. Континентальный код.

Рис. 116. Передающее оборудование мощной станции в Науэне.

Рис. 117. Дуплексная приемная аппаратура.

Рис. 118. Система прерывания.

Рис. 119. Приемная аппаратура станции в Науэне.

Рис. 120. Схема уха.

Рис. 121. Слуховые косточки.

Рис. 122. Bon jour.

Рис. 123. Эксперимент, показывающий, что звучащие тела находятся в вибрации.

Рис. 124. Метод регистрации вибраций камертона.

Рис. 125. Волнистая линия, сделанная щетинкой, прикрепленной к вибрирующему зубцу камертона при проведении по закопченному стеклу.

Рис. 126. Иллюстрация действия воздушных волн.

Рис. 127. Голосовые связки в положении для создания звука.

Рис. 128. Голосовые связки в расслабленном состоянии.

Рис. 129. Манометрический пламенный аппарат Кёнига.

Рис. 130. Вид манометрического пламени во вращающемся зеркале.

Рис. 131. Схема телефонного передатчика.

Рис. 132. Схема, показывающая принцип и конструкцию телефонного приемника.

Рис. 133. Фотофон.

Рис. 134. Приемная аппаратура фотофона.

Рис. 135. Передающая аппаратура фотофона.

Рис. 136. Мощный прожектор, приспособленный для передачи речи по лучу света.

Рис. 137. Электрическая дуга.

Рис. 138. Схема, показывающая, как устроена поющая дуга.

Рис. 139. Логическая форма беспроводного телефона, которая непрактична.

Рис. 140. Оборудование беспроводного телефона Де Фореста.

Рис. 141. Приемная аппаратура беспроводного телефона (индукционный метод).

Рис. 142. Беспроводной телефон Фессендена, передающий музыку с фонографа.

Рис. 143. Схема, иллюстрирующая, почему затухающие колебания не будут передавать голос.

Рис. 144. Как звуковые волны голоса накладываются на незатухающие колебания.

Рис. 145. Расположение говорящей дуги.

Рис. 146. Схема, показывающая, как устроена передающая система беспроводного телефона.

Рис. 147. Оборудование беспроводного телефона Поульсена.

Рис. 148. Передатчик беспроводного телефона Майораны.

Рис. 149. Показ кистевого разряда от трансатлантической антенны Маркони ночью.

Рис. 150. Любительская станция беспроводного телеграфа.

Рис. 151. Мощная военно-морская станция беспроводного телеграфа, строящаяся в Вашингтоне, округ Колумбия.

Рис. 152. Изогнутые линии представляют радиус действия правительственных мощных беспроводных станций и показывают зоны, в которых возможна прямая связь с кораблями.

Рис. 153. Антенная система трансатлантической станции.

Рис. 154. Фон Йи, китайский радиолюбитель.

Рис. 155. Мировая энергетическая установка Теслы.

Рис. 156. Двадцатипятифутовые искры от трансформатора Теслы.

ГЛАВА I. ВВЕДЕНИЕ: БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА И ПРИЕМ. ЭФИР. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ.

Беспроводная телеграфия, это удивительное искусство, сделавшее возможной мгновенную передачу сведений между широко удаленными частями, не имеющими видимой физической связи, кроме земли, воздуха и воды, является одним из тех чудес науки, которые кажутся обычному уму либо непостижимыми, либо объяснимыми только с помощью высокотехничного языка. Вопреки этому общему мнению, однако, вся теория и практика беспроводной передачи сообщений поддается самому простому объяснению.

РИС. 1. Бросьте камень в пруд с водой, и маленькие волны разойдутся от места, куда упал камень.

Бросьте камень в пруд с водой. Немедленно создается возмущение, и маленькие волны расходятся от места, где камень ударился о воду, постепенно распространяясь в увеличивающиеся круги, пока не достигнут берегов или не затухнут. Бросая несколько камней подряд с различными интервалами между ними, можно было бы так организовать набор сигналов, что они передали бы смысл посвященному человеку, стоящему на противоположной стороне пруда. Маленькие волны являются средством, передающим сведения, а вода — средой, в которой движутся волны.

Инструменты беспроводной телеграфии — это просто средство для создания и обнаружения волн в огромном бассейне эфира.

Ученые предполагают, что все пространство и материя пронизаны гипотетической средой чрезвычайной разреженности и упругости, называемой светоносным эфиром, или просто эфиром.

Хотя эфир невидим, не имеет запаха и практически невесом, он является не просто фантастическим творением спекулятивных философов, а столь же необходим для нашего существования, как воздух, которым мы дышим, и пища, которую мы едим. Воображая и принимая его реальность, можно объяснить и понять многие научные загадки. Вселенная — это огромный бассейн эфира. Он всепроникающ. Пустоты нет. Он рассеян даже среди молекул, из которых состоят твердые тела. Изучение этого вещества, пожалуй, одна из самых увлекательных и важных обязанностей физика.

В девяноста миллионах миль от нашей земли находится огромное пылающее тело из паров и газов, называемое солнцем. Эта кипящая масса пламени и жара обеспечивает нам нечто большее, чем просто зиму и лето, ночь и день, ибо мы на этой земле живем не за счет собственных ресурсов, и реальная работа мира, столь необходимая даже для простого существования, совершается энергией солнца, запасенной в угле, в растениях и деревьях, и в горных потоках.

Известно, что свет — это вибрации чрезвычайно быстрого периода — их называют электромагнитными волнами. Можно показать, что тепло имеет ту же природу. Двигаясь со скоростью более 180 000 миль в секунду, эти два великих дара солнца постоянно устремляются к нам через невообразимое расстояние почти в 100 000 000 миль. Оба требуют среды для своего распространения. Эфир обеспечивает ее. Это вещество, которым заполнена вселенная. Кстати, он также является вместилищем всех электрических и магнитных сил.

РИС. 2. Лейденская банка — это стеклянная банка, обклеенная внутри и снаружи станиолем примерно на две трети своей высоты.

При бросании камня в пруд с водой мышечная энергия руки передается камню, и последний, ударяясь о поверхность пруда, передает часть этой запасенной энергии маленьким волнам, которые немедленно создаются в воде. При создании электромагнитных волн для беспроводной связи энергия, передаваемая эфиру, является электрической энергией, развиваемой определенными интересными инструментами, объясненными далее.

Давайте кратко рассмотрим, как создаются волны на станции беспроводной телеграфии. Почти каждый видел и слышал яркую щелкающую искру, производимую разрядом лейденской банки. Лейденская банка в своей обычной форме — это стеклянная банка, обклеенная внутри и снаружи станиолем примерно на две трети своей высоты. Латунный стержень, заканчивающийся шариком, соединяется внизу с внутренней обкладкой, обычно с помощью свободной цепочки. Ее можно описать как устройство, способное накапливать электричество в форме энергии и снова разряжать эту энергию в виде реального электричества.

Этот разряд был предметом многих интересных исследований, представляющих непосредственный интерес.

РИС. 3. Электростатическая машина, соединенная с лейденской банкой.

Внутренняя и внешняя обкладки соединяются с клеммами электростатической машины (аппарата для генерации электричества), и машина приводится во вращение. После того как банка заряжена, электрическая машина отключается, и один конец катушки из толстого провода соединяется с внешней обкладкой, в то время как другой конец провода подводится к шарику, соединенному с внутренней обкладкой. Прежде чем конец провода достигнет шарика, через катушку происходит разряд, производящий шумную яркую искру между проводом и шариком. Разряд кажется похожим на одну искру, но в действительности он состоит из множества следующих друг за другом в быстрой последовательности. Банка разряжает свою энергию, сначала огромным порывом тока в одном направлении, а затем другим разрядом, несколько меньшим, чем первый, в противоположном направлении. Существует серия этих разрядов в обратных направлениях, но каждый разряд все меньше и меньше, пока все количество энергии не будет израсходовано. Полная серия разрядов происходит за почти неизмеримую долю времени. Именно из этого явления происходит электрический термин «высокочастотные колебания», так часто слышимый в «беспроводном» жаргоне.

РИС. 4. Лейденская банка, разряжающаяся через катушку провода, производит яркую искру, и создаются высокочастотные колебания.

РИС. 5. Кривая линия, представляющая колебательный разряд лейденской банки.

РИС. 6. Лейденские банки флотского типа. Покрыты медью, нанесенной на поверхность стекла.

Высокочастотные колебания — это «галька», которая, будучи брошенной в огромный бассейн эфира повсюду, создает «рябь», называемую электромагнитными волнами (идентичными электромагнитным волнам света, но более длинными и поэтому выходящими за пределы нашего спектра и зрения глаза). То, как это достигается, можно объяснить, сказав, что заряд создает состояние напряжения в окружающем эфире, а затем внезапно освобождает его. Эфир обладает высокой степенью упругости, поэтому, когда состояние напряжения таким образом внезапно снимается, он немедленно возвращается в свое прежнее состояние. Внезапное движение эфира приводит к волнам, которые распространяются от своего источника увеличивающимися кругами.

Беспроводная телеграфия, как она практикуется сегодня, основана на том факте, что система проводов или цепей, через которые проходят высокочастотные колебания, становится источником электромагнитных волн. Были разработаны различные методы для повышения эффективности системы и способности давать лучшие результаты при заданном количестве энергии.

РИС. 7. Простейший практический передатчик, который можно разработать для целей отправки сообщений.

Рис. 7 — это схема, показывающая простейший практический передатчик, который можно разработать для целей отправки сообщений на достаточное расстояние, чтобы это имело какую-либо ценность.

Было бы непрактично использовать электростатическую машину для беспроводной передачи, поэтому используется индукционная катушка или трансформатор. Эти последние инструменты предназначены для повышения электрических токов сравнительно низкого напряжения до высокого потенциала, где они обладают способностью генерировать высокочастотные колебания.

На иллюстрации ток от батареи подается в первичную обмотку индукционной катушки. Первичная обмотка — это просто катушка, состоящая из нескольких витков провода, которая индуцирует высокое напряжение во второй катушке, состоящей из большего количества витков и называемой вторичной. Клеммы вторичной обмотки подводятся к искровому разряднику — устройству, состоящему из двух полированных латунных шаров, разделенных небольшим воздушным пространством. Один из шаров, в свою очередь, соединен с металлической пластиной, закопанной в землю, а другой — с сетью проводов, подвешенных высоко в воздухе и изолированных от всех окружающих объектов.

Как отмечено выше, лейденская банка состоит из двух металлических обкладок, разделенных стенкой из стекла. Цель обкладок — сформировать проводник и нести электрический заряд. Лейденская банка обладает характеристикой, называемой в электричестве емкостью. Любые два проводника, разделенные изолирующей средой, обладают «емкостью» и всеми свойствами лейденской банки или конденсатора.

Волны, генерируемые лейденской банкой, были бы несколько слабыми и ограничивались бы ее непосредственным окружением, поэтому прибегают к антенне и заземлению, чтобы увеличить область, в которой колебания оказывают свое влияние на создание электрических волн. Антенная система соответствует одной обкладке лейденской банки, а заземление — другой. Изолирующая среда между ними, соответствующая стеклу, или диэлектрику, — это атмосфера.

Когда ключ, соединенный с индукционной катушкой, нажат, ток батареи течет через первичную обмотку и индуцирует ток высокого напряжения во вторичной обмотке, который заряжает антенну и заземление точно так же, как электростатическая машина заряжает две обкладки лейденской банки. Затем искра перескакивает через искровой разрядник, и ток устремляется взад и вперед через антенну, генерируя «высокочастотные колебания», которые, в свою очередь, создают состояние напряжения в окружающем эфире и заставляют волны распространяться от системы.

РИС. 8. Если бы поперечное сечение антенны и атмосферы можно было сделать так же, как яблоко нарезается ножом, и волны удерживались неподвижными, они выглядели бы как выше.

Эти волны следуют контуру земли, поэтому могут пересекать горы и долины и путешествовать куда угодно. Они излучаются от антенны, как рябь от гальки в пруду с водой, постепенно увеличивающимися кругами. Если бы поперечное сечение антенны и атмосферы можно было сделать так же, как яблоко можно нарезать ножом, и волны удерживались неподвижными достаточно долго, чтобы их увидеть, они выглядели бы как на рис. 8. Изогнутые линии представляют линии напряжения, индуцированные колебаниями. Каждая группа линий представляет волну. Будет замечено, что по мере их излучения дальше от антенны они становятся больше и распространяются.

РИС. 9. В тех же условиях, но при взгляде сверху, это выглядело бы как серия концентрических кругов.

Электромагнитные волны обладают способностью возбуждать колебания в проводнике, на который они падают. Это используется для целей приема сообщений. Когда волны ударяют по антенне удаленной станции, они создают в ней высокочастотные колебания, которые обычно слишком слабы, чтобы сделать свое присутствие известным, за исключением помощи чувствительного устройства, называемого детектором.

РИС. 10. Простая приемная схема. Детектор выпрямляет колебательные токи, проходящие от антенны к заземлению, так что они будут течь через телефонный приемник и регистрироваться как звук.

Наиболее заметным типом детектора, используемым сегодня, является кристалл кремния, железного колчедана, цинкита или некоторых других минералов. Минерал помещается между двумя контактными точками, одна или обе из которых регулируются, чтобы можно было выбрать наиболее чувствительную часть минерала. Телефонный приемник подключен к клеммам детектора. Когда электромагнитные волны от передающей станции ударяют по антенне приемной станции, они создают в ней серию высокочастотных колебаний, соответствующих сигналам Морзе, излучаемым передатчиком. Колебания текут взад и вперед через антенну и заземление, ударяя по минеральному детектору на своем пути. Высокочастотные колебания являются переменными токами, потому что они меняют свое направление много тысяч раз в секунду. Такой ток не пройдет через телефонный приемник, потому что маленькие магниты, содержащиеся в нем, оказывают удушающее действие на переменные токи высокой частоты и эффективно блокируют их прохождение. Минеральный детектор действует как клапан, позволяя току проходить в одном направлении, но не позволяя ему вернуться или идти в противоположном направлении. Результатом является серия импульсов, текущих только в одном направлении, и поэтому называемых постоянным током. Такой ток будет течь через телефонный приемник и производить движение диафрагмы, которая передает свое движение окружающему воздуху, в результате чего возникают звуковые волны, слышимые ухом. Варьируя периоды, в течение которых нажат ключ и производятся колебания, согласно заранее оговоренному коду, звуки в приемнике могут быть сделаны принимающими понятный смысл.

ГЛАВА II. СРЕДСТВА ИЗЛУЧЕНИЯ И ПЕРЕХВАТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЛН. АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ. ЗАЗЕМЛЕНИЕ.

Каждую радиотелеграфную станцию можно суммировать как включающую эти элементы: прежде всего, определенные приборы, коллективно образующие передатчик и служащие для создания волн; во-вторых, приемную аппаратуру, чья функция состоит в обнаружении сигналов какой-то далеко отстоящей передающей станции, и, наконец, внешний орган, называемый антенной, состоящий из огромной системы проводов, поднятых высоко в воздухе над всеми окружающими объектами, вертикально или наклонно, или частично горизонтально и частично вертикально, которая излучает или перехватывает электромагнитные волны, в зависимости от того, передает или принимает станция.

Антенна является одновременно и ртом, и ухом беспроводной станции. Ее местоположение и устройство будут в значительной степени определять эффективность и дальность аппаратуры.

Выбранное место предпочтительно такое, чтобы антенна не находилась в непосредственной близости от каких-либо высоких объектов, таких как деревья, дымовые трубы, телефонные провода и т. д., потому что такие объекты не только поглощают значительное количество энергии, когда станция передает сообщения, но также заметно экранируют антенну от эффектов входящих сигналов и ограничивают ее дальность.

Природа земли, над которой должны путешествовать волны, также входит в вопрос и всегда учитывается при размещении станции. Скользя по поверхности земли, волны генерируют слабые токи в самой земле. Если земля очень каменистая или сухая, эти земные токи встречают значительное сопротивление, и возможная дальность передачи над почвой такого рода намного меньше, чем если бы она была влажной. Влажная почва и вода предлагают очень мало сопротивления, и разница в результатах, получаемых на приемной станции, когда волны путешествуют над областью такого рода, очень заметна.

РИС. 11. Любительская антенна и станция.

Станция, которая может отправить только 100 миль по суше, может отправить сообщения на три или четыреста миль над океаном.

Леса оказывают очень решительный эффект на электрические волны. Каждое отдельное дерево действует как антенна, достигая вверх в воздух и поглощая часть энергии. Разница в дальности станции в летние месяцы и той же станции зимой значительна. Летом деревья полны сока и, будучи гораздо лучшими проводниками электричества в этом состоянии, действуют в качестве бесчисленных антенн, поднимающихся в воздух и способных поглощать значительные количества энергии. В течение этих же месяцев воздух становится сильно ионизированным, в каковое состояние молекулы воздуха несут электрический заряд и особенно непрозрачны для волн. Это условие также обычно существует в присутствии солнечного света, в результате чего наиболее благоприятное время для беспроводной передачи сообщений — часы около полуночи.

РИС. 12. Армейская беспроводная станция в Форт-Гиббонсе, Аляска, показывающая стальную решетчатую мачту и антенную систему.

Местность — еще один фактор, который обычно получает справедливую долю внимания при выборе места. Определенные части страны, по-видимому, без видимой причины, очень трудны для передачи сообщений, либо к ним, либо от них. Беспроводные станции, расположенные на Тихоокеанском побережье, например, более эффективны, чем те, что расположены вдоль Атлантического побережья, в то время как те, что в тропических регионах, способны отправлять только на короткие расстояния по сравнению с теми, что дальше на север или юг. Сообщения, кажется, путешествуют лучше в направлении линий долготы, чем вдоль линий широты.

РИС. 13. Разряд молнии близ Монтклера, штат Нью-Джерси.

«Статика», этот «пугало» беспроводного оператора, гораздо более заметна в восточных частях Соединенных Штатов и в Южной Америке, чем на западном побережье страны. Если бы кто-нибудь спросил беспроводного оператора, что такое «статика», он, вероятно, ответил бы: «неприятность». В действительности она вызвана атмосферным электричеством. Когда атмосферное электричество «прыгает», это называется «молнией». Разряд молнии создает очень мощные волны в эфире, которые ударяют по антенне беспроводной станции и производят своеобразный грохочущий, царапающий звук в телефонных приемниках и иногда серьезно мешают сообщению. Фактически, беспроводной оператор может предсказать грозовой ливень за много часов по звукам, которые он способен слышать в своих телефонных приемниках.

Причиной молнии является накопление электрических зарядов в облаках. Электричество находится на поверхности частиц воды в облаке. Эти заряды становятся сильнее, когда частицы воды сливаются, образуя более крупные капли, потому что, когда они объединяются, поверхность увеличивается пропорционально меньше, чем объем, и, будучи вынужденным разместиться на меньшем пространстве, электричество становится более «концентрированным», так сказать. По этой причине суммарный заряд на поверхности более крупной капли более интенсивен, чем были заряды на отдельных частицах, и «потенциал» увеличивается. По мере того как бесчисленные множества капель становятся все больше и больше, в процессе формирования дождя, облако вскоре становится сильно заряженным.

Благодаря эффектам явления, называемого «индукцией», заряд противоположного рода производится на соседнем облаке или каком-то объекте земли под ним. Эти заряды постоянно стремятся прорваться через промежуточный воздух и нейтрализовать друг друга. Как только потенциал становится достаточным, чтобы пробить этот слой воздуха, происходит удар молнии длиной от одной до десяти миль. Нагретый воздух на пути молнии расширяется с большой силой, но немедленно другой воздух устремляется, чтобы заполнить частичный вакуум, таким образом производя атмосферные волны, которые впечатляют ухо как звук, называемый громом.

Беспроводные станции, принадлежащие военно-морскому флоту Соединенных Штатов и расположенные на суше, обычно размещаются в небольшом здании в непосредственной близости от высокой деревянной мачты, которая поддерживает антенну. Коммерческие станции обычно расположены на верхнем этаже высокого офисного здания или отеля, а антенны поддерживаются стальной решетчатой башней. Любители ставят небольшой шест на крыше дома или на дереве и размещают свою станцию в любой удобной комнате около верха дома.

РИС. 14. Фотография двойного разряда молнии, уходящего в землю близ Первой Оранжевой горы, Монтклер, штат Нью-Джерси.

РИС. 15. Вертикальные антенны решетчатого, веерного и перевернутого пирамидального типов.

Антенны бывают многочисленных классов и форм, но наиболее заметные типы можно разделить на две основные группы, называемые соответственно «плосковершинная» и «вертикальная» антенна.

Вертикальные антенны — более старая форма, и обычно используются для дальней связи или сверхмощных станций. Антенны, предназначенные для передачи из Европы в Америку, установленные Маркони, состояли из огромных перевернутых пирамид, поддерживаемых четырьмя тяжелыми решетчатыми башнями высотой более 200 футов. Вертикальные антенны также иногда принимают форму зонтика или веера, где доступен только один поддерживающий шест. Железные трубчатые мачты могут использоваться для этой цели, устанавливаясь на изолирующем основании. Зонтичная антенна широко используется в армии и портативных комплектах.

Плосковершинные антенны постепенно входят в очень широкое использование. Они используются исключительно на кораблях. Им не нужно быть такими высокими, как вертикальная антенна, чтобы быть такими же эффективными. Плосковершинные антенны состоят из вертикальной части и почти горизонтальной части. Горизонтальная часть практически бесполезна, насколько касается ее работы по излучению волн, она используется для целей увеличения емкости антенны. Увеличение емкости в антенне означает, что больше энергии может быть сохранено и излучено. Плосковершинные антенны имеют, однако, возражение обладания направленным действием; то есть они принимают или излучают волны лучше в одном направлении, чем в другом. Плосковершинная антенна всегда принимает или передает лучше в направлении, куда указывают концы, чем в направлении под прямым углом к проводам.

РИС. 16. Схема пирамидальной антенны.

Сопровождающая схема — это иллюстрация, чтобы показать эффекты направленного действия плосковершинной антенны. Черные линии, помеченные A B и выглядящие очень похоже на маленькую решетку, представляют антенну перевернутого L-образного типа, глядя на нее сверху. B — это свободный конец антенны, а A — закрытый конец, или конец, к которому прикреплены провода, ведущие вниз к станции. Если бы можно было сделать моментальный снимок линий напряжения, произведенных в эфире, когда волны удаляются от антенны, они выглядели бы как изогнутые линии на иллюстрации. Можно легко увидеть, что те, что проходят наружу от антенны в направлении, противоположном тому, в которое указывает свободный конец, являются самыми сильными, и что излучение в этом направлении — лучшее.

РИС. 17. Схема, иллюстрирующая направленное действие плосковершинной антенны.

РИС. 18. Антенны V-образного и перевернутого L-образного типов.

V-образная антенна, а также перевернутый L-образный тип, обе принимают волны гораздо лучше, когда они приходят из направления, противоположного тому, в которое указывает свободный конец.

РИС. 19. Схема расположения Т-образной антенны.

Вероятно, самая интересная особенность направленного действия антенн заключается в том, что наземная станция способна определить приблизительный пеленг корабля, сигнализирующего с горизонтальной антенной.

РИС. 20. Плосковершинные антенны перевернутого U-образного и Т-образного типов.

Выходит за рамки книги вдаваться во все инженерные детали, относящиеся к установке беспроводной станции, но несколько замечаний и инструкций для пользы тех, кто может быть заинтересован в этой фазе предмета, могут быть оценены.

Плосковершинная Т-образная антенна дает лучшие «всесторонние» результаты. Вертикальные и зонтичные формы — близкие вторые.

РИС. 21. Зонтичная антенна.

Для самых лучших результатов верхняя или горизонтальная часть Т-образной антенны должна быть немного короче вертикальной секции.

Зонтичный тип антенны очень эффективен. Вместо деревянной мачты часто используется железная труба, заканчивающаяся наверху системой проводов, наклоняющихся вниз и служащих как частью антенны, так и растяжками для поддержки шеста. Нижняя часть шеста помещается на изолирующее основание, защищенное от дождя небольшим укрытием. Провода изолированы около нижних концов с помощью натяжных изоляторов. Действие проводов состоит в том, чтобы служить расширением емкости для антенны.

РИС. 22. Любительская антенна (плосковершинная).

Вертикальные антенны не так эффективны, как любая из форм, только что упомянутых. Им требуется быть на 50 процентов выше, чем плосковершинная антенна, чтобы быть той же ценности.

L-образный и V-образный типы несколько направленные. Они используются там, где самая высокая точка должна быть около станции, с более низкой точкой на некотором расстоянии. Возможно обеспечить отличные результаты с любым типом.

Термины «прямолинейная» и «петлевая» обозначают метод соединения антенных проводов. В первой форме верхние или свободные концы проводов заканчиваются у изоляторов. В петлевой форме они все соединены вместе и разделены на две секции, каждая из которых ведется отдельно в операционную комнату.

РИС. 23. Схема, показывающая разницу между «петлевой» и «прямолинейной» антеннами.

Прямолинейная антенна наиболее эффективна в большинстве случаев, но везде, где не может быть получена большая высота или антенна обязательно короткая, петлевая антенна даст лучшие результаты.

Голая медная проволока — лучшая, и обычно используется для антенн. Везде, где растяжка составляет 100 футов или более, однако, так что провода подвергаются значительному напряжению от собственного веса, используется фосфористая бронза из-за ее большей прочности на разрыв. Коммерческие и флотские станции используют многожильный провод. Высокочастотные токи имеют странное свойство путешествовать около поверхности проводов и проводников. Они не проникают в центр провода, как нормальные токи. Поверхность многожильного провода больше по сравнению с его поперечным сечением, чем сплошного проводника того же диаметра, и поэтому часто используется, потому что предлагает меньшее сопротивление токам такого рода.

РИС. 24. — Показ расположения и изоляции проводов.

Алюминиевый провод очень легкий и создает небольшую нагрузку на мачту или траверсы. Он обладает большим сопротивлением, чем медный, но некоторые провода большего сечения могут использоваться с не менее хорошими результатами.

Железный провод использовать нельзя, даже если он оцинкован или лужен. Он обладает определенным реактивным сопротивлением, которое стремится подавить высокочастотные токи.

РИС. 25. — Антенный изолятор.

Антенна всегда очень тщательно изолируется от опор и окружающих предметов с помощью специальных изоляторов, способных выдерживать значительные нагрузки; они изготавливаются из формованного материала с железным кольцом, заделанным в каждый конец.

РИС. 26. — Вводной изолятор.

Провода, идущие от антенны в рабочее помещение, называются «крысиным хвостом» или «вводом». Они должны быть очень тщательно изолированы путем прокладки через втулку, установленную в стене или окне рабочего помещения.

Одним из важнейших факторов на беспроводной станции является правильное устройство заземления. Обычный метод заключается в использовании больших медных пластин, закопанных во влажную землю или брошенных в море. На корабле достаточно просто соединить провод заземления с металлическими листами, из которых построен корпус судна. Любители используют водопроводные или газовые трубы в доме, причем первые предпочтительнее. Соединения выполняются с помощью заземляющего зажима.

В сельской местности, где нет водопроводных труб, лучший способ — закопать лист меди на глубину трех-четырех футов во влажную землю.

Очень эффективное заземление можно создать, расстелив большую площадь проволочной сетки для кур по земле. Этот метод является лучшим там, где почва очень сухая или песчаная и никакой другой способ не является удобным.

РИС. 27. — Вид сбоку антенны, показанной на рис. 22.

ГЛАВА III. ПЕРЕДАЮЩАЯ АППАРАТУРА.

Основные приборы, составляющие аппаратуру для передачи беспроводных сообщений, включают индукционную катушку или заменяющий ее трансформатор, ключ, искровой разрядник, конденсатор и геликс.

Доступный источник тока определяет тип приборов и то, будет ли использоваться индукционная катушка или трансформатор. Если силовая сеть для освещения и питания еще не установлена, ток должен вырабатываться двигателем и динамо-машиной, либо следует прибегнуть к батареям. Индукционные катушки могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. Сухие элементы чаще всего используются для питания небольших индукционных катушек, но если катушка большая, необходим аккумулятор или какой-либо вид возобновляемого первичного элемента, например, элементы Фуллера или Эдисона. При использовании сухих элементов их следует соединять последовательно-параллельно, как показано на прилагаемой схеме. Этот метод соединения распределяет нагрузку и значительно продлевает срок службы батареи.

РИС. 28. — Схема, показывающая, как батареи могут быть соединены «последовательно» или «последовательно-параллельно».

РИС. 29. — Энергетическая установка трансатлантической станции Маркони, показывающая двигатель и генератор.

Когда источником тока является переменный ток, индукционная катушка может работать как трансформатор. И индукционные катушки, и трансформаторы являются приборами для повышения напряжения обычного доступного тока с относительно низкого значения (6–220 вольт) до величины (15 000–20 000 вольт), при которой он может должным образом зарядить антенну и создать состояние напряжения или, как это называют на техническом жаргоне, электростатическое поле.

РИС. 30. — Если магнит внезапно погрузить в полую катушку из проволоки, в катушке будет индуцирован кратковременный электрический ток.

И индукционная катушка, и трансформатор в своей работе зависят от принципов магнитной индукции. В 1831 году Майкл Фарадей, знаменитый английский химик и физик, обнаружил, что если магнит внезапно погрузить в полую катушку из проволоки, то в катушке генерируется кратковременный электрический ток. Пока магнит остается неподвижным, он не индуцирует ток в катушке, но когда его перемещают туда и обратно, он создает токи. Источником электрической энергии является механическая работа, затрачиваемая на перемещение магнита. Среда, которая преобразует механическую энергию в электричество, называется магнитным полем. Магнитное поле — это особое состояние или условие пространства в непосредственной близости от магнита. Его истинную природу очень трудно объяснить и нелегко понять. Достаточно, однако, сказать, что ток индуцируется в катушке проволоки только тогда, когда магнитное поле изменяется, либо уменьшаясь, либо увеличиваясь. Изменение вызывается движением магнита, поскольку его влияние на катушку будет большим или меньшим в зависимости от того, находится ли он близко или далеко.

РИС. 31. — Магнитный фантом, образованный полосовым магнитом.

Существование магнитного поля можно показать, положив лист стекла на полосовой магнит, а затем посыпав стекло железными опилками. Они расположатся по кривым линиям, как на рис. 31, образуя магнитный фантом. Изогнутые линии, образованные опилками, представляют направление силовых линий, составляющих магнитное поле.

Если бы мы исследовали пространство в непосредственной близости от катушки проволоки, по которой течет электрический ток, то обнаружили бы, что там существует аналогичное положение дел и что катушка также обладает магнитным полем, состоящим из силовых линий, протекающих вокруг нее.

Это легко показать, проделав небольшое отверстие в куске картона и пропустив через него провод с электрическим током. Если на картон насыпать железные опилки, они расположатся кругами вокруг проводов, образуя магнитный фантом и показывая, что катушка проволоки, по которой течет электрический ток, создает магнитное поле в своей окрестности. При формировании провода в катушку создаваемое магнитное поле становится намного сильнее, так как при этом достигается суммарный эффект от витков провода.

РИС. 32. — Магнитный фантом, образованный проводом с током.

РИС. 33. — Магнитный фантом, образованный катушкой проволоки с током.

Индукционная катушка и трансформатор — это просто приборы, использующие принцип, согласно которому катушка проволоки с током обладает магнитным полем, которое индуцирует электрический ток в другой соседней катушке.

РИС. 34. — Схема индукционной катушки.

Индукционная катушка по существу состоит из первичной обмотки из толстой проволоки, намотанной вокруг сердечника из мягкого железа и окруженной вторичной катушкой, состоящей из многих тысяч витков тонкой проволоки, тщательно изолированной. Ток от батареи проходит через первичную катушку и создает магнитное поле. Магнитное поле индуцирует ток во вторичной обмотке, напряжение которого приблизительно пропорционально отношению числа витков вторичной обмотки к первичной. Таким образом, если вторичная обмотка содержит в сто раз больше витков проволоки, чем первичная, индуцированное напряжение будет в сто раз превышать напряжение исходного первичного тока. Цель железного сердечника — сконцентрировать магнитное поле и сделать катушку более эффективной. Поскольку токи индуцируются во вторичной обмотке только тогда, когда магнитное поле изменяется, используется автоматическое устройство, называемое прерывателем или иногда вибратором, для быстрого включения и выключения тока, протекающего через первичную обмотку. Прерыватель состоит из пружины, несущей платиновый контакт, к которому прижимается второй кусок платины на конце регулировочного винта. Платина необходима, потому что электрический ток быстро окислил бы и сжег любой другой материал. Пружина прерывателя расположена рядом с концом сердечника так, что магнетизм последнего притягивает ее вперед, отрывая от винта, и прерывает ток. Как только ток перестает течь, сердечник теряет свой магнетизм, и пружина возвращается в исходное положение, повторяя цикл очень быстро большое количество раз в секунду. Прерыватель снабжен конденсатором, включенным параллельно его контактам, чтобы остановить искрение на платиновых точках, а также сделать токи во вторичной обмотке более интенсивными.

РИС. 35. — Индукционная катушка для целей беспроводного телеграфа.

РИС. 36. — Индукционная катушка, первичная и вторичная обмотки.

Напряжение токов во вторичной обмотке достаточно велико, чтобы перескакивать через воздушный промежуток потоком искр. Искра индукционной катушки, предназначенной для беспроводной работы, должна быть толстой и тяжелой. Она должна быть достаточно горячей и пламенной, чтобы воспламенить кусок бумаги. Быстрый вибратор, дающий искру высокого тона, лучше, чем медленный, не только потому, что он вызывает более интенсивную и мощную искру, но и потому, что человеческое ухо наиболее чувствительно к звукам высокого тона, и такую искру легче прочитать на приемной станции.

РИС. 37. — Прерыватель для индукционной катушки.

РИС. 38. — Электролитический прерыватель.

Когда катушка очень большая и работает от тока 110 вольт, вместо механического типа используется электролитический прерыватель. Один полюс тока подключается к свинцовой пластине, помещенной в сосуд, содержащий смесь серной кислоты и воды. Другая сторона тока подключается к платиновой проволоке, помещенной в фарфоровую трубку так, что только небольшая часть нижнего конца находится в контакте с раствором. Когда ток проходит, на конце проволоки образуется пузырек, экранирующий ее от жидкости и тем самым прерывающий ток. Однако пузырек почти сразу же сбрасывается, и ток получает возможность течь в течение мгновения, прежде чем образуется новый. Эта операция повторяется непрерывно с частотой, иногда достигающей тысячи раз в секунду. Электролитический прерыватель — это дорогое и хлопотное устройство. Существуют и другие типы прерывателей, ценные для беспроводной службы, но ограниченность места не позволяет их описать.

РИС. 39. — Трансформаторы с открытым и замкнутым сердечником.

Трансформатор признан лучшим средством повышения напряжения цепи для целей беспроводного телеграфа.

Для работы трансформатора необходим переменный ток. Существует два различных типа трансформаторов, известных как «открытый» и «замкнутый сердечник», в зависимости от того, является ли форма последнего прямой, как у индукционной катушки, или в виде полого прямоугольника. Трансформатор с замкнутым сердечником состоит из двух катушек изолированной проволоки, образующих первичную и вторичную обмотки, намотанных на прямоугольный сердечник, подобный показанному на рис. 39B. Сердечник собран из листов железа, называемых пластинами, для уменьшения нагрева и повышения эффективности машины.

РИС. 40. — Линии, представляющие постоянные и прерывистые постоянные токи.

Как отмечалось выше, токи индуцируются в катушке только тогда, когда магнитное поле изменяется. Прерыватель используется для быстрого «замыкания» и «размыкания» цепи. Каждый раз, когда цепь замыкается, первичная катушка создает поле, а каждый раз, когда она размыкается, оно разрушается. Постоянный ток — это ток, который проходит только в одном направлении. Его можно представить прямой линией, как A на рис. 40. Его напряжение обычно очень постоянно и не сильно варьируется. В случае цепей электрического освещения нормальное напряжение обычно составляет 110 вольт. Если в цепь включен прерыватель, ток можно представить прерывистой линией, где промежутки соответствуют периодам, когда ток «разомкнут», а линии — периодам, когда он течет. Прерыватель создает прерывистый постоянный ток.

РИС. 41. — Диаграмма, представляющая переменный ток.

Переменный ток — это ток, который меняет свое направление и проходит сначала в одну сторону, а затем в другую. Его можно представить кривой линией, показанной на рис. 41. Он начинается с нуля и поднимается до максимума, постепенно затухая до нуля, затем проходит в противоположном направлении, поднимаясь до максимума и снова затухая. Это повторяется определенное количество раз в секунду; когда ток поднимается от нуля, меняет направление и возвращается к нулю, говорят, что он прошел через цикл. От a до c представляет цикл — от a до b — полупериод. Обычная частота коммерческих переменных токов составляет 60 циклов или 7200 полупериодов в минуту.

РИС. 42. — Высоковольтный «гудящий» трансформатор.

РИС. 43. — Высоковольтный трансформатор с замкнутым сердечником для беспроводной работы.

РИС. 44. — Лейденская банка, подготовленная для погружения в масло, чтобы предотвратить потери от коронных разрядов.

Из этих фактов мы можем легко понять, почему хлопотный прерыватель может быть исключен при использовании переменного тока. Каждый раз, когда ток поднимается и падает, магнитное поле изменяется.

Необходимо соблюдать значительную осторожность при выборе пропорций обмоток, чтобы они обладали достаточным реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление — это тенденция катушки сопротивляться протеканию переменного тока. Катушка реактивного сопротивления иногда помещается в цепь с трансформатором с открытым сердечником, чтобы предотвратить искрение. Искрение — это тенденция искры проходить через промежуток, не заряжая конденсатор и не создавая никаких высокочастотных колебаний.

РИС. 45. — Конденсатор, погруженный в масло.

Конденсатор, как мы помним, является средством накопления энергии, которая, внезапно устремляясь через искровой разрядник, создает колебания, необходимые для генерации электрических волн. Батарея лейденских банок может использоваться в качестве передающего конденсатора в сочетании с небольшими индукционными катушками. Их недостаток на больших станциях заключается в том, что они очень громоздки, и часть энергии теряется из-за коронных разрядов вокруг верхушек банок. Обычная форма конденсатора состоит из чередующихся листов станиоля и стеклянных пластин, уложенных в стопку. Чередующиеся листы станиоля соединены вместе, образуя клеммы прибора. Конденсатор обычно заключен в деревянный ящик, залитый воском или маслом для повышения изоляции и эффективности. Конденсаторы скомпонованы в блоки, так что любую желаемую емкость можно легко получить, добавив соответствующее количество блоков. Емкость конденсатора — это его относительная способность принимать и удерживать электрический заряд.

РИС. 46. — Схема, показывающая конструкцию конденсатора.

Геликс — это прибор, состоящий из медной или латунной проволоки, намотанной вокруг каркаса из твердой резины или выдержанного дерева. Определенное количество индуктивности необходимо в цепи беспроводного телеграфа для развития высокочастотных колебаний. Индуктивность — это свойство электрической цепи, благодаря которому вокруг нее развиваются силовые линии. Геликс обеспечивает индуктивность в цепи или, по крайней мере, ее большую часть. Соединения с витками геликса устанавливаются с помощью зажимов, которые защелкиваются на проводах.

РИС. 47. — Трубчатый конденсатор.

РИС. 48. — Геликс.

РИС. 49. — Геликс с тесной связью.

РИС. 50. — Искровой разрядник.

РИС. 51. — Схема, показывающая настроенную передающую систему, использующую геликс с тесной связью.

Искровой разрядник — это среда для разряда антенны и конденсатора и возбуждения колебаний. Он обычно состоит из пары электродов, поддерживаемых подходящими стойками и расположенных так, что расстояние между электродами можно точно регулировать. Электроды обычно имеют форму цилиндрических стержней с полыми торцами, имеющих фланцы для излучения генерируемого тепла и предотвращения искрения. Для искровых разрядников используются различные металлы. Серебро, вероятно, лучшее, но его стоимость непомерно высока. Чаще всего используется специальный сплав твердого цинка.

РИС. 52. — Фотография искрового разрядника.

РИС. 53. — Гасящий искровой разрядник.

РИС. 54. — Схема антенного переключателя.

РИС. 55. — Фотография антенного переключателя.

Искровые разрядники принимают и другие формы, две из которых достаточно интересны и важны, чтобы описать их здесь. Первый — это вращающийся разрядник.

Он состоит из ряда небольших электродов, установленных по периферии колеса, закрепленного на валу электродвигателя. Два других регулируемых электрода установлены так, что маленькие электроды на вращающемся элементе проходят между ними. Когда двигатель приводится в действие, колесо вращается с высокой скоростью, прерывая искру и вызывая появление своеобразного музыкального тона. Вращающийся искровой разрядник почти полностью устраняет искрение.

Гасящий разрядник состоит из ряда латунных дисков диаметром около пяти дюймов, между которыми установлены тонкие слюдяные шайбы, собранные в стопку, как показано на иллюстрации. Гасящий разрядник излучает значительно больше энергии, чем любая другая форма разрядника, а также имеет преимущество практически бесшумной работы. Грохочущий разряд обычного разрядника производит очень неприятный пронзительный шум, который трудно устранить. На большинстве коммерческих станций искра в некоторой степени приглушается путем заключения ее в цилиндр из миканита или другого изоляционного вещества.

РИС. 56. — Анкерный разрядник.

Антенный переключатель необходим для быстрого подключения антенны и заземления либо к передающей, либо к приемной аппаратуре. Любители очень часто используют небольшой «двухполюсный переключатель на два направления». Переключатель, используемый на коммерческих станциях, построен так, как показано на рис. 55.

РИС. 57. — Беспроводной ключ.

Анкерный разрядник — это простое маленькое устройство, состоящее из кольца из твердой резины, несущего два или три небольших электрода или искровых точки. Это необходимая часть передающей аппаратуры везде, где используется петлевая антенна. Один электрод соединен с передающей аппаратурой, а два других — с противоположными сторонами антенны, так что токи делятся между двумя половинами и выравниваются.

РИС. 58. — Фотография беспроводного ключа.

Ключ — это ручной переключатель, который управляет электрическими токами, проходящими через трансформатор или катушку, включая или выключая их по желанию, и тем самым управляя электрическими колебаниями в антенне для посылки коротких или длинных серий эфирных волн в соответствии с точечными или тире-сигналами азбуки Морзе.

РИС. 59. — Ключ и антенный переключатель.

Ключ, используемый на беспроводной станции, обязательно намного больше и тяжелее тех, что применяются в обычной линейной работе Морзе, чтобы выдерживать сильные токи, используемые передатчиком. Несмотря на их размер и вес, однако, такие ключи при правильной конструкции могут использоваться с идеальной легкостью.