"Радиолюбитель", №1, январь, 1926 год, стр. 9-10
Kio estasa agordigo — J. NEVJAJSKI. — Lau sukcasplena eksperimento kun ludilo, montrita sur la foto (shanghante la frekventecon tute nerimarkeblaj por observanto la ekpushoj, oni povas devigi ghin balanci unu el la kokinetoj, deziratan de la observantoj) oni klarigas fenomenon de resonado kaj de agordigo de radio-akceptilo.
Когда начинающий любитель спрашивает у вас:
— Одновременно работают несколько передающих станций, — почему они не мешают друг другу? Почему их передачи не "смешиваются"? Каким образом вы можете при одновременной передаче нескольких станций по желанию слушать только одну из них? —
Вы тогда показываете на рукоятку приемника с надписью "настройка" и говорите:
— Вот, поворачивая эту рукоятку, я настраиваю приемник на ту или иную станцию. При одном положении этой рукоятки слышна одна станция, при другом положении — другая. Вот в этом положении хорошо слышна станция им. Коминтерна, а вот при повороте рукоятки влево ее передача постепенно затихает, а затем становится слышной передача радиостанции МГСПС; слушая в телефонную трубку, я нахожу такое положение рукоятки, при котором радиостанция МГСПС слышна хорошо, и при котором мой приемник становится глухим для передачи первой станции.
Но ваш собеседник не успокаивается. Ему непонятно, почему это так? Что происходит при повороте рукоятки? Тогда вы вытаскиваете эту игрушку с курочками, которая здесь изображена на фотографии. С этой игрушкой вы покажите ему ряд фокусов, которые многое об’яснят ему.
Сделать эту игрушку просто: берете дощечку или палку, к ней привязываете несколько (скажем шесть) ниток на одинаковом расстоянии друг от друга. Первая и шестая нитки должны быть одинаковы по длине, вторая и пятая — тоже одинаковой длины, но короче первой и шестой; наконец, остальные две нитки — третья и четвертая — еще короче, но тоже одинаковые по длине. Дальше вы связываете между собой попарно нижние концы одинаковых по длине ниток и к каждой из трех полученных качелей привязываете по курочке, вылепленной хотя бы из глины (курочки, конечно, не обязательны: вместо них можно привязать гирьки, пуговицы потяжелее и т. п.), — каждая из них может качаться на своих качелях.
Теперь возьмите дощечку с подвешенными курочками в руки так, как показано на фотографии, и слегка качните дощечку. Курочки начнут качаться. Но обратите внимание: быстрее всех от вашего толчка качается верхняя курочка, — та, которая сидит на самых коротких нитках, а медленнее всех — нижняя курочка, та, что сидит на самых длинных нитках. Вот на этом-то основании вы и можете показать ваш фокус.
Курочки висят спокойно. Вы говорите зрителям: "по вашему указанию закачается одна из курочек, — любая, по вашему указанию".
Зрители желают, чтобы закачалась средняя курочка. Тогда вы незаметно слегка встряхиваете дощечку. Все три курочки начинают еле заменю качаться, но вы сосредоточиваете свое внимание на средней курочке и, следя за ее пока еще почти незаметными колебаниями, даете ряд равномерных еле заметных толчков, стараясь попасть в такт с ее собственными колебаниями. Вы поддаете ей, ваши толчки незаметны для зрителя, но так как они следуют равномерно, в такт, впопад с колебаниями средней курочки, то через некоторое время она сильно раскачается. Верхняя же и нижняя курочки не могут раскачаться от ваших толчков, потому что эти толчки не попадают в такт; ваши толчки только сбивают их колебания. Поэтому верхняя и нижняя курочки останутся почти неподвижными.
Точно таким же образом можно заставить колебаться, скажем, только верхнюю курочку; для этого только нужно давать толчки с той же частотой, с которой способна колебаться верхняя курочка.
Фокус этот очень эффектен для зрителей, которые не понимают, что все дело заключается в том, что каждая курочка всегда за одну секунду совершает на своих качелях одно и то же число колебаний, или, как говорят, она колеблется всегда с одной и той же частотой. Чем длиннее качели, тем медленнее будут качания, тем меньше будет число колебаний за каждую секунду, тем меньше будет частота колебаний. Наоборот, чем короче нить, тем частота колебаний будет больше, но при данной длине нитей число колебаний всегда будет одно и то же.
И если наши толчки следуют с такой же частотой, с какой может колебаться одна из курочек, то эта именно курочка и заколеблется; в этом случае говорят, что толчки попадают в резонанс с собственными колебаниями качелей.
Перейдем к другим, не менее интересным опытам. К нити ab (рис. 2) подвешиваем несколько нитей и в конце каждой из них прикрепляем по гирьке. Мы получили ряд маятников разной длины. Если дать им толчок, маятники заколеблются, но каждый из них будет колебаться со свойстненной ему вполне определенной частотой. Чем длиннее нить, тем меньше будет частота колебаний данного маятника. Интересный опыт можно проделать, если среди наших маятников два маятника будут одинаковой длины (на рис. 2 — маятник B и D). Дадим толчок маятнику D: через некоторое время из всех остальных маятников отзовется и начнет тоже колебаться маятник B, т.-е. тот, который сам способен колебаться с той же частотой, что и маятник D, — оно и понятно: толчки, получающиеся от колебаний маятника D, передаются через горизонтальную нить остальным маятникам, но только маятник D от этих толчков раскачается, потому что эти толчки, следуя в такт с его собственными колебаниями, будут все сильнее и сильнее раскачивать его. Другие маятники, неспособные колебаться с частотой маятника D (они другой длины), будут получать толчки от маятника D невпопад, и от этих толчков они будут только сбиваться и останутся почти неподвижными. О маятнике D и B говорят, что они "настроены в резонанс". Итак, маятник только тогда заметно отзывается на колебания другого, когда оба эти маятника настроены в резонанс, т.-е. когда они способны колебаться с одной и той же частотой.
Еще опыт:
Открыв крышку рояля, мы увидим ряд струн. Под влиянием удара струна начинает колебаться и при этом издает звук. Каждая струна колеблется со свойственной ей частотой, и чем больше эта частота, чем больше колебаний она совершает за секунду, тем более высокий (тонкий) тон она издает. Чем толще, чем слабее натянута и чем длиннее струна, тем с меньшей частотой она колеблется, тем более низкий звук она издает. Если мы ударим по струне какого-нибудь инструмента над открытым роялем так, чтобы она зазвучала, то заметим, что из всех струн рояля отзовутся те, которые способны издавать такой же тон, как и та струна, по которой мы ударили. Другими словами, будут отзываться струны, имеющие одну и ту же частоту колебаний, струны, которые настроены в резонанс.
Все эти курочки, маятники, струны об’яснят нам, что значит настройка приемника. В радио мы тоже имеем дело с колебаниями, но не с колебаниями курочек, маятников и струн, а с невидимыми электрическими колебаниями, которые происходят в антенне. Что представляет собой антенна, долго об'яснять теперь не приходится. Кто не видел антенн — высоко подвешенных проводов над крышами тех домов, в которых живут любители! Антенны имеются на всякой передающей и приемной радиостанции. В антенне, как и в каждом предмете, имеются мельчайшие частицы электричества, которые называются электронами. Можно известными способами дать "электрический толчок" этим электронам. Под влиянием такого толчка электроны в антенне заколеблются: они будут двигаться вдоль провода антенны то в одну, то в другую сторону. Частота колебаний электронов очень велика, за секунду они успевают совершить сотни тысяч колебаний, но в разных антеннах электроны колеблются с различной частотой, и опять-таки: чем длиннее антенна, тем меньше частоты колебаний ее электронов.
На передающей радиостанции передатчик возбуждает колебания в антенне. Приемные антенны заметно отзываются на эти колебания (т.-е. в них тоже электроны начнут двигаться то в одну, то в другую сторону по проводам антенны) в том случае, когда электроны в приемной антенне способны колебаться с той же частотой, с какой колеблются электроны передающей радиостанции. Разные передающие станции работают при разных частотах колебаний в антенне. Но данная станция работает всегда при одной и той же частоте. Поэтому, для того, чтобы при одновременной работе нескольких станций вы могли бы принять по желанию только одну из них, вам нужно настроить вашу антенну в резонанс с частотой колебаний, которые происходят в антенне той передающей станции, которую вы хотите принять, другими словами: вам нужно сделать так, чтобы ваша антенна была способна колебаться с той же частотой, с которой колеблются электроны передающей радиостанции. Для этого как будто бы нужно изменить длину антенны, но это неудобно, да и почти невозможно. Вместо этого в антенну включают проволочную катушку. Оказывается, что в зависимости от того, какое число витков катушки включено в антенну, меняется частота колебаний электронов антенны. Увеличение числа витков как бы удлиняет антенну: чем больше число витков, тем меньше становится собственная частота колебаний электронов. Для того, чтобы было удобно включать то или иное число витков катушки, от ее витков делают отводы (см. рис. 3). Поворачивал переключатель, вы включаете то или иное число витков катушки и, таким образом, настраиваетесь в резонанс на частоту колебаний той или иной станции.
Настраивать антенну можно не только при помощи катушек, но и при помощи так называемых конденсаторов. Поворачивая рукоятку на вашем приемнике (которая обыкновенно прикреплена или к переключателю отводов катушки или к конденсатору), вы тем самым меняете собственную частоту колебаний антенны и таким образом заставляете вашу антенну отзываться на передачу той станции, на которую вы настроились.
Остается невыясненным, что же такое конденсатор, и еще: обыкновенно говорят о настройке на ту или иную волну, а не на ту или иную частоту. Это будет выяснено в других статьях журнала.
Примечание. Описанная в статье игрушка с курочками изобретена школьным работником, который успешно пользовался ею в своей педагогической работе в одной из южных губерний. Мы были очень рады узнать его фамилию и адрес.