Радио?.. Это очень просто!, стр. 3
Лучшими изоляторами, применяемыми в радио, являются кварц, эбонит, янтарь, бакелит, стекло, различные керамики, парафин. Между изоляторами и проводниками находятся полупроводники, например германий или кремний, из которых изготавливают транзисторы. Но о них мы лучше пока не будем говорить, чтобы не спуталось все в твоей голове.
Н. — А какой самый лучший диэлектрик?
Л. — Сухой воздух.
Н. — А лучший проводник?
Л. — Серебро. Красная медь также является хорошим проводником и так как она стоит дешевле серебра, то используется чаще.
Н. — Почему серебро лучший проводник, чем медь?
Л. — Потому что в одинаковых условиях через серебряный провод будет проходить ток большей силы, чем через провод такого же размера, но из меди.
Н. — Что ты называешь «силой тока»?
Л. — Количество электронов, принимающее участие в движении, называется электрическим током.
Н. — Значит, можно говорить о токе силой в 10 электронов или в 1 000 электронов?
Л. — Да. Но практически «измеряют силу тока в амперах (а). Один ампер соответствует прохождению 6 000 000 000 000 000 000 электронов в секунду. Я тебе говорю это, округляя цифры…
Н. — Спасибо!..
Л. — Пользуются очень часто также более мелкими единицами: миллиампером (ма), равным 1/1000 а, и микроампером (мка), равным 1/1000 000 а. Как видишь, это очень просто.
Н. — Все это, наоборот, дьявольски сложно. А отчего же зависит сила тока?
Л. — От напряжения, приложенного к проводнику, и от сопротивления последнего.
Н. — Я полагаю, что под «напряжением» и «сопротивлением» подразумевается что-то особенное. Вроде понятия о круге…
Л. — Причем тут круг?
Н. — Ну да! Пока я не изучал геометрию, я хорошо знал, что такое круг. Но с тех пор, как мне объяснили, что это «геометрическое место, все точки которого находятся на одинаковом расстоянии от данной точки», я перестал понимать…
Л. — В электротехнике сопротивление есть свойство проводника оказывать… более или менее большое сопротивление току. Оно зависит от природы самого проводника, т. е. от числа электронов, легко отделяемых от его атомов. Сопротивление зависит также от длины проводника: чем больше его длина, тем больше сопротивление. Наконец, оно зависит от сечения проводника: чем больше сечение, тем больше электронов может проходить одновременно и, следовательно, сопротивление будет меньше {1}. Сопротивление измеряется в омах (ом), тысячах ом, или килоомах (ком) и миллионах ом или мегомах (Мом). 1 ом — это приблизительно сопротивление, которое имеет медная проволока длиной 62 м и сечением 1 мм2.
Н. — А что такое напряжение?
Л. — Напряжение — это в некотором роде давление, которое оказывает на электроны разница в электрическом состоянии концов проводника.
Н. — Это дьявольски сложно и неясно.
Л. — Да нет же, это очень просто. Как я тебе говорил, соотношение электронов и протонов определяет электрическое состояние или потенциал атома. Представь себе, что у тебя два атома. В первом не хватает трех электронов, во втором — пяти.
Н. — Оба положительны. И, если я осмелюсь сказать, второй атом более положителен, чем первый.
Л. — Надо осмелиться, так как это так и есть. Но хотя оба атома положительны, можно также сказать, что относительно второго первый является отрицательным.
Н. — Вот так штука!.. В жизни все относительно.
Л. — Конечно. Например, из двух людей, имеющих деньги, тот, кто имеет 10 руб., беден по сравнению с другим, у которого их сотни, но богат по сравнению с третьим, у которого все «богатство» — 1 000 руб. долгу. В мире атомов тот атом, который лишен трех электронов, менее отрицателен по отношению к тому, у которого не хватает десяти электронов, и положителен по отношению к тому, который имеет избыток в два электрона. Потенциалы этих трех атомов различны.
Н. — А разность потенциалов измеряется разницей в числе электронов?
Л. — Можно было бы так сделать. Но практически разность потенциалов, или, что равнозначно, напряжение, измеряется в вольтах (в). Один вольт — это напряжение, которое, будучи приложено к концам проводника с сопротивлением 1 ом, создает ток силой 1 а.
Н. — Таким образом, если я хорошо понял, напряжение — это вид электрического давления, которое толкает электроны от одного конца проводника к другому?
Л. — Совершенно верно. И ты легко догадаешься, что чем больше напряжение..!
Н. — … тем больше сила тока.
Л. — И, наоборот, чем больше сопротивление…
Н. — …тем меньше сила тока.
Л. — Таким образом, мы только что вновь открыли основной закон электричества — закон Ома. Сокращенно говорят, что ток равен напряжению, деленному на сопротивление {2}.
Н. — Я начинаю ощущать настоящий винегрет в моей черепной коробке. Электроны, протоны, сопротивление, ом, напряжение, вольт, сила тока, ампер, закон Ома… Все это дьявольски сложно.
Л. — Поразмысли об этом еще раз до нашей следующей встречи, и ты увидишь, что все это очень просто.
Беседа вторая
Незнайкин ничего не знал ни о переменном токе, ни об его частоте, ни об его периоде. Он ничего также не знал об электромагнетизме. Из этой беседы он узнает, что такое длина волны, электромагнит, магнитное поле… Он сможет так же хорошо, как и Любознайкин, объяснить, в чем заключается явление индукции… потому что, как Вы увидите, Незнайкин очень одаренный мальчишка.
Незнайкин. — Последний раз, Любознайкин, ты мне рассказал об электронах, протонах и электрическом токе. Словом, обо всем, кроме радио!
Любознайкин. — Но, мой дорогой, в радиотехнике мы в основном и занимаемся электрическими токами, поэтому прежде всего следует знать основные законы, которые ими управляют.
Н. — А я-то думал, что радио — это наука главным образом о волнах!
Л. — Конечно, волны играют важную роль. Это они помогают установить связь между передающей и приемной антеннами без проводов на расстоянии. При передаче волны возбуждаются переменным током высокой частоты, протекающим в передающей антенне, а достигнув приемной антенны, они вызывают в ней подобный же ток, хотя и значительно более слабый.
Н. — Подожди. Вот ты говоришь о «переменном токе высокой частоты», не потрудившись объяснить смысл этого термина.
Л. — Не торопись. Ты же видишь, что необходимо сначала изучить электричество, прежде чем бросаться очертя голову в радио… До сих пор мы говорили только о постоянном токе, т. е. о таком токе, который идет всегда в одном направлении с постоянной силой.
Н. — Как вода, которая течет из открытого крана?
Л. — Да, если тебе так нравится… Но представь себе, что какая-то электрическая машина (генератор переменного тока) или другое какое-либо устройство периодически меняет полярность на концах проводника. Каждый конец поочередно становится положительным, затем его потенциал уменьшается, приближается к нулю и становится отрицательным. Достигнув максимума, он уменьшается, снова приближается к нулю, становится положительным, увеличивается, проходит через максимум, называемый амплитудой, и все начинается сначала (рис. 4).