А. ГОНЧАРСКИЙ
Катодная лампа — живое сердце радиовещания, никогда не изменяющее и не капризничающее, как детектор; она тебе, товарищ любитель, принесет необъятное количество тонких радиоэстетических наслаждений. С этой лампой-чародейкой ты понесешься в беспредельное эфирное пространство и услышишь целый мир неуловимых для нашего уха слов и звуков. Посмотри на нее (рис. 1)! Как скромно она таит в себе великое завоевание человеческого ума. Невзрачная с виду, она, однако, способна творить чудеса. Для нее не существует ни времени, ни пространства, скорость генерируемых ею волн равняется 300.000.000 метрам в секунду. На такой верховой лошади можно было бы объехать земной шар по экватору в секунду почти 8 раз.
Катодная лампа является чувствительнейшим детектором, выпрямителем и усилителем.
Это в одно и то же время и мощное, и нежное существо требует сознательного ухода и обращения; только при этих условиях она может сделаться твоим другом-товарищем и верным спутником по техническим дебрям радио-вещания.
Итак, товарищ любитель, ознакомимся с этой интересной особой немного обстоятельнее.
Наша катодная лампа состоит, первым долгом, из стеклянного колпачка, из которого выкачен воздух до ¹/10.000.000 части давления ртутного столба (760 мм), т. е. до почти абсолютной пустоты. Колпачок (рис. 1) сидит на цоколе или фундаменте, в который вделаны четыре ножки н'н', с', А', соединенные с находящимися внутри колпачка тремя электродами: 1) нн — так называемая, нить накала — катод, 2) А — анод и 3) с — так называемая, сетка. Последний электрод, т. е. сетка, которая на нашем рисунке имеет вид цилиндрической спирали1), всегда находится между нитью и анодом.
Для более наглядного ознакомления с действием катодной лампы удалим из нее мысленно два электрода и оставим только катодную нить нн (смотри рис. 2).
Современная теория об электронах учит нас, что если ввести в какой-либо сосуд, из которого выкачен воздух, накаленную до высокой температуры платиновую или вольфрамовую нить, то она будет излучать чрезвычайно малые частички отрицательного электричества — электроны.
Включим нашу одноэлектродную лампочку в цепь батареи в 4 вольта. Нить будет накаливаться, и если через нее будет итти ток, положим, в 0,5 ампер, то в секунду пробегут мимо нити около 6.000.000.000.000.000 000 = 6.1018 электронов. При сильно накаленной (до степени свечения) нити электроны будут целыми массами от нее отрываться, кружась и играя в безвоздушном пространстве катодной лампы. Эта игра будет продолжаться до степени насыщения пространства баллона лампы электронами (об этом в другой раз).
Введем теперь в катодную лампу второй электрод — анод АА (рис. 3) и соединим его через А' с положительным (+) полюсом сухой батареи в 50 вольт. Отрицательный же (—) полюс батареи с (—) полюсом цепи катода. У нас, таким образом, образуется так называемая анодная цепь: анод, батарея В, катодная нить, пространство между катодом и анодом и, наконец, опять анод, который будет иметь положительный заряд с напряжением в 50 вольт. Электроны со своим отрицательным зарядом будут большими толпами устремляться к аноду и им поглощаться. Они как бы замкнут анодную цепь, и в ней появится ток, который вызовет во включенном в этой цепи телефоне появление звука.
При усилении напряжения анода и температуры накала катодной нити ток в анодной цепи будет усиливаться (ток в катодной нити регулируется прибором P (рис. 5); чрезмерное усиление тока в катодной нити значительно уменьшает срок жизни лампочки, который, вообще говоря, не превышает 2000 часов).
Уже в таком виде катодная лампа представляет собою детектор, ибо она пропускает ток только в одном направлении — от катода к аноду.
Но результаты, получаемые от такого детектора, весьма незначительны. Только с введением третьего электрода "сетки" C (рис. 4) катодная лампа получила свое грандиозное значение в радиотехнике.
Сетка играет в катодной лампе ту же роль, что золотник при паровой машине, который, работая в такт с поршнем, то пропускает, то задерживает приток пара к поршню; точно также и сетка, через которую вводят в приемник воспринимаемую антенной электромагнитную волну, то тормозит, то пропускает приток электронов к аноду, постоянно действуя в такт с приходящей волной, регулируя и модулируя таким образом ток в анодной цепи и, тем самым, также и ток проходящий через включенный в эту цепь телефон.
Рассмотрим внимательнее это весьма важное явление. Для этой цели соединим сетку с (—) полюсом небольшой батареи B в 2 вольта (рис. 5), (+) полюс батареи соединим с катодом. Таким образом мы вводим новую цепь: сетка, батарея B, катод, пространство между катодной нитью и сеткой и, наконец, сетка.
Она в данном случае будет иметь отрицательный заряд и будет находиться под определенным напряжением в 2 вольта. Электроны, стремясь к аноду, заряженному положительно, встретят на своем пути враждебный им однородный (—) заряд сетки и повернут назад (рис. 4). Только весьма незначительное число смельчаков прорвутся через отверстия сетки к аноду. В анодной цепи значительного тока не будет, и в телефоне звук не появится.
Переменим теперь заряд сетки на (+) 4 вольта (см. рис. 5).
Электроны хлынут толпой к сетке. Часть электронов будет ею поглощаться, а большее количество проберется через ее отверстия к аноду, находящемуся при более сильном напряжении (50 вольт), чем сетка (2 вольта).
Меняя таким образом заряд сетки и ее напряжение, мы в состоянии регулировать приток электронов к аноду, делая его то больше, то меньше, то совсем его останавливая. Это регулирование обусловливает интенсивность тока в анодной цепи и тем самым силу звука в телефоне.
Но об этом уже заботятся приходящие к нам из эфира электромагнитные волны, которые своими разнородными (+) и (—) полупериодами заряжают сетку то положительно, то отрицательно.
Опытом и измерениями нашли, напр., следующую зависимость между напряжением сетки и силою тока в анодной цепи:
| Напряжение сетки в вольтах. | Анодный ток в милли- амперах. |
||||
| при | — | 10 | вольт | получаем | 0 |
| "" | — | 8 | "" | "" | 0,16 |
| "" | — | 6 | "" | "" | 0,3 |
| "" | — | 4 | "" | "" | 0,75 |
| "" | — | 2 | "" | "" | 1,25 |
| при | + | 0 | "" | "" | 2,0 |
| "" | + | 2 | "" | "" | 2,6 |
| "" | + | 4 | "" | "" | 3,0 |
| "" | + | 6 | "" | "" | 3,3 |
| "" | + | 8 | "" | "" | 3,4 |
| "" | + | 10 | "" | "" | 3,43 |
Для более наглядного понимания зависимости между напряжением сетки и силою тока в анодной цепи мы эти данные записываем графически, вычерчивая так называемую "характеристику" лампы.
На горизонтальном отрезке прямой А черт. 6 нанесены части, соответствующие напряжению сетки в вольтах —10, —8, —6... 0, +2 и т.д. На вертикальном отрезке В черт. 6 отложены отрезки, соответствующие анодному току в миллиамперах: 0, 0,16, 0,3 и т.д.
Эти два отрезка соединяем под прямым углом и через горизонтальные и вертикальные деления проводим параллельные вспомогательные линии.
Точки пересечений этих вспомогательных линий указывают силу анодного тока по горизонтальной линии, при соответствующем напряжении сетки, указанном по вертикальной.
Точка D, напр., показывает анодный ток в 2 м. амп. при напряжении сетки в 0 вольт.
Точка E, напр., показывает анодный ток в 3 м. амп. при напряжении сетки в +4 вольта и т. д.
Соединив характерные точки пересечения вспомогательных линий кривой, получаем так называемую характеристику данной катодной лампы.
Уменье разбираться в подобных диаграммах, которые при внимательном отношении к делу не представляют никакой трудности, весьма важно для практической и сознательной работы с катодными лампами.
1) Сетка может иметь и другую форму, см. рис. 4 и 5.
