"Радиолюбитель", №3-4, 1928 год, стр. 144

Среднелинейный конденсатор

С. К. Шереметьеву (Москва).

Вопрос. № 9: Зачем нужны среднелинейные конденсаторы.

Ответ. При работе с многоламповыми усилителями высокой частоты приходится одновременно настраивать в резонанс целый ряд контуров. Всякий радиолюбитель, работавший хотя бы с двухламповым 1—V—0, знает по собственному опыту, сколько терпения и ловкости нужно, чтобы найти и настроиться на дальнюю станцию. А в нейтродинах, имеющих целых три или даже четыре контура, как же работать с ними? Правда, можно проградуировать каждый контур в отдельности и настраиваться по графикам. Но установить три, а то и все четыре ручки каждую в отдельности, хотя бы даже по графикам, представляет мало удовольствия; естественно приходит в голову мысль — нельзя ли все конденсаторы посадить на одну ось или как нибудь иначе их механически соединить и вращать сразу при помощи только одной ручки. На практике эта простая идея встречает ряд трудностей. Во-первых, трудно построить три или четыре вполне одинаковых конденсатора, что является, конечно, первым и необходимым условием их соединения на одной оси, но при массовом изготовлении конденсаторов они получаются достаточно похожими один на другой. Во-вторых, необходимо, чтобы самоиндукция катушек, а также и маленькие побочные емкости (как-то: емкость катушек, емкость соединительных проводов, емкость ламп) были одинаковы по всех контурах. На практике удовлетворить всем этим требованиям сразу не представляется возможным; особенно затруднительно изготовление катушек, имеющих одинаковые самоиндукции. Вот эти-то препятствия и можно обойти с помощью среднелинейных конденсаторов. Если катушки двух контуров немного отличаются друг от друга, то достаточно перед соединением осей среднелинейных конденсаторов повернуть ось конденсатора, соединенного с меньшей катушкой, на небольшой, соответственно подобранный угол. Почечу же нельзя то же самое проделать и со всяким другим конденсатором и зачем для этого нужен именно среднелинейный конденсатор? Дело в том, что у всякого не среднелинейного конденсатора дополнительный угол, на который нужно было повернуть подвижные пластины одного конденсатора по отношению к другому, чтобы выровнять разницу в катушках, не остается постоянным по всей шкале конденсатора, а меняется при приеме различных волн и только у среднелинейного конденсатора этот дополнительный угол остается постоянным. Поясним сказанное примерами; покажем сначала непригодность для соединения на одной оси простого конденсатора с полукруглыми пластинами. Пусть коэфициент самоиндукции катушки первого контура L, коэф. самоинд. второго контура L + ΔL. Емкость простого конденсатора с полукруглыми пластинами выражается формулой С = аφ + С₀, где С₀ начальная емкость. При повороте на угол φ второй контур будет настроен на длину волны

λ = (2π/100)√(L + ΔL)(аφ + С₀), (1)

а для того, чтобы настроить первый контур на ту же волну, нам пришлось подвернуть первый конденсатор на дополнительный угол Δφ, тогда его длина волны равна

λ = (2π/100)√L[а(φ + Δφ) + С₀], (2)

По условию выражение первое равно второму

(2π/100)√(L + ΔL)(аφ + С₀) =
= (2π/100)√L[а(φ + Δφ) + С₀]

Сокращая на 2π/100, и возводя в квадрат имеем

(L + ΔL)(аφ + С₀) = L[а(φ + Δφ) + С₀]

раскрывая скобки и упрощая, имеем

ΔL(аφ + С₀) = LaΔφ

откуда

Δφ = (ΔL/La)(аφ + С₀).

Из этого выражения ясно видно, что дополнительный угол меняется с изменением угла, т. е. он различен в разных частях шкалы конденсатора, и значит, мы не можем выравнять с помощью простого конденсатора разницу в катушках. Также можно удостовериться в непригодности прямоволнового и прямочастотного конденсаторов. Убедимся теперь, что для среднелинейного конденсатора Δφ постоянно. Пусть опять L самоинд. первого контура, L + ΔL — второго. Емкость среднелинейного конденсатора выражается формулой С = C₀e^bφ. Длина волны второго контура λ равна

λ = (2π/100)√(L + ΔL)C₀e^bφ.¹⁾

Чтобы получить с первым контуром ту же длину волны, придется его повернуть еще на дополнительный угол Δφ. Итак, мы имеем для длины волны λ второго контура выражение

λ = (2π/100)√LC₀e^{(φ + Δφ)}

Приравниваем эти два выражения так же как мы это делали с простым конденсатором

(2π/100)√(L + ΔL)C₀e^bφ =
= (2π/100)√LC₀e^{(φ + Δφ)}

сокращаем на (2π/100) и, возводя в квадрат, получаем

(L + ΔL)C₀e^bφ = LC₀e^{(φ + Δφ)}

Но, как известно,

e^{b(φ + Δφ)} = e^bφe^bΔφ

поэтому мы можем сократить на С₀e^bφ логарифмируя, получаем для Δφ выражение

Δφ = (ln(L + ΔL) — lnL)/b,

которое не зависит от φ и, следовательно, постоянно по всей шкале конденсатора.

Итак, мы доказали, что с помощью среднелинейного конденсатора возможно компенсировать разницу в катушках самоиндукции тем, что мы поворачиваем один из конденсаторов на небольшой постоянный угол по отношению к другому конденсатору. Делать то же самое с помощью других типов конденсаторов нельзя, так как у них дополнительный угол должен меняться в различных частях шкалы; в указанном свойстве среднелинейных конденсаторов заключается смысл их применения.

Понятно, что все сказанное может быть распространено на любое число конденсаторов. Заметим, что среднелинейный конденсатор обладает указанным свойством только тогда, когда начальная емкость контура совпадает с величиной С₀, для которой он был рассчитан, поэтому необходимо подобрать начальную емкость контуров с помощью маленьких постоянных конденсаторов, чтобы выполнялось указанное условие. Конечно, при расчете среднелинейного конденсатора необходимо разумно выбрать величину С₀, чтобы она не была слишком мала и на практике ее можно было бы осуществить.

(примечание составителя)