19 | 11 | 2017
Друзья
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 2824
Просмотры материалов : 7897150

Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
Сейчас на сайте:
  • 86 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Юному радиолюбителю PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
12.10.2016 16:25

Юный радиолюбитель

Радиолюбители — удивительно непоседливый народ. Они никогда не останавливаются на достигнутом, всегда экспериментируют, ищут новое. Они активно участвуют в радиофикации страны, внедряют радиотехнические средства в различные отрасли народного хозяйства, создают новые оригинальные конструкции приемников и усилителей, телевизоров и звукозаписывающих аппаратов, автоматические устройства, измерительные приборы,- внося свой вклад в развитие радиоэлектроники.

Юные радиолюбители — наиболее многочисленный отряд этого замечательного движения. Им, сидящим сейчас за школьной партой, радиолюбительство помогает закреплять на практике знания основ наук, получаемые в классе, приобщает их к общественно полезному труду, расширяет их общетехнический кругозор, ибо радиолюбительство политехнично в своей основе. Для радиокружков внешкольных учреждений и множества юных радиолюбителей, занимающихся любимым делом самостоятельно, и предназначено четвертое переработанное и дополненное издание книги В. Г. Борисова «Юный радиолюбитель». В этом издании учтены многие предложения, высказанные читателями в письмах и на конференциях юных радиолюбителей, проведенных в различных городах страны. В него введены новые беседы Ю. М. Отряшенкова, знакомящие читателей с математикой транзисторных

схем, приборами-автоматами, аппаратурой телеуправления моделями. Кроме того, значительно обновлены описания радиолюбительских конструкций и приборов, предлагаемых для самостоятельного изготовления. В практической части эта книга является обобщением опыта кружков школ и внешкольных учреждений, Центральной

станции юных техников РСФСР, к которым авторы имеют прямое отношение.

Редакция Массовой радиобиблиотеки и авторы выражают благодарность всем читателям, организаторам и участникам читательских конференций, приславшим отзывы на предыдущие издания книги «Юный радиолюбитель», и ждут отзывов и пожеланий по данному изданию.

ИСТОКИ РАДИО

В нашей первой беседе мы не собираемся посвящать тебя, наш юный друг, во всю историю всех открытий, -исследований и во все этапы практического использования электрических и магнитных явлений природы, лежащих в основе радиотехники. Это было бы слишком длинно и, может быть, даже скучно сейчас для тебя. Мы расскажем лишь о самом, на наш взгляд, главном из этой истории, о наиболее важных явлениях, без знания которых ты не сможешь толком осмыслить работу даже простого радиотехнического прибора.

В ГЛУБЬ ВЕКОВ

Открытие электрических явлений легенда приписывает мудрейшему из мыслителей древней Греции Фалесу, жившему более двух тысячелетий назад. В окрестностях древнегреческого города Магнезия люди находили на берегу моря камни, притягивавшие мелкие железные предметы. По имени этого города их называли магнитами (вот откуда

пришло к нам слово магнит!). Собирая эти таинственные камни, Фалес находил и другие, не менее интересные, к тому же красивые и легкие. Они не притягивали, как магниты, железных предметов. Зато они обладали другими весьма любопытными свойствами: если

их натирали шерстяной тряпочкой, к ним прилипали пушинки, легкие кусочки сухого дерева, травы. Такие камни мы сейчас называем янтарем. Древние же греки янтарь называли электрон о м. Отсюда и образовалось впоследствии слово «электричество».

Это интересное явление природы, которое мы называем сейчас электризацией тел трением, ты можешь наблюдать сам сейчас же, не отправляясь к морю на поиски кусочков окаменевшей смолы ископаемых растений — янтаря. Натри пластмассовую расческу шерстяной тряпочкой и поднеси ее к мелким кусочкам тонкой бумаги (рис. 1): они мгновенно, подпрыгнув, прилипнут к расческе, а через некоторое время опадут на стол. А если наэлектризованную расческу поднести к волосам, такое же Явление иногда сопровождается появлением искр — сверхминиатюрных молний.

А вот еще один опыт. На два спичечных коробка положи стекло, с под него — те же кусочки тонкой бумаги. Сложи шерстяную тряпочку тампоном и натирай им стекло сверху (рис. 2). Ты увидишь, как запрыгают, запляшут под стеклом кусочки бумаги! Ничего загадочного здесь нет: натертое шерстью стекло приобретает электрический заряд, благодаря которому оно подобно магниту притягивает легкие кусочки бумаги. Но ни древние греки, ни другие мыслители и философы на протяжении многих столетий не знали как это объяснить.

В середине XVII в. в Голландии, в Лейденском университете, ученые нашли способ накопления электрических зарядов. Накопителем электричества была «лейденская банка» (по названию университета) — стеклянный сосуд, стенки которого обклеены снаружи и изнутри тонкими полосками свинца (рис. 3). Подобный прибор мы называем сейчас электрическим конденсатором (слово «конденсатор» означает «сгуститель»), а его полоски, разделенные стеклом, — обкладками конденсатора.

Лейденская банка, подключенная к электрической машине, могла накапливать и долго сохранять значительное количество электричества. Если ее обкладки замыкали, кусочком толстой проволоки, проскакивала сильная искра и накопленный электрический

прибора заряд прибора мгновенно исчезал. Если же обкладки заряженного конденсатора соединяли тонкой проволочкой, она быстро нагревалась, вспыхивала и плавилась, т. е. перегорала, как мы часто говорим сейчас. Вывод мог быть один: по проволочке

течет электрический ток, источником которого является электрически заряженная лейденская банка — конденсатор. Более совершенный, а главное непрерывный источник электрического тока изобрел в конце XVIII в. итальянский ученый Вольта. Между небольшими круглыми пластинками из меди и цинка он поместил суконку, смоченную раствором кислоты (рис. 4). Пока прокладка влажная, между пластинками и раствором происходит химическая реакция, создающая в проводнике, соединяющем пластинки, слабый электрический ток. Соединяя пары металлических пластинок параллельно в батарею, можно было получать уже значительной величины ток.

Сейчас такой источник тока мы называем гальваническим элементом, а соединенные параллельно или последовательно элементы — батареей гальванических элементов. Тогда же эти батареи называли по имени изобретателя «вольтовыми столбами». Они положили начало новой области науки и техники — электротехники.

К тому времени практика убедила ученых, что существует два «сорта» электричества. Один из них, соответствующий заряду медной пластинки, они стали условно считать положительным, а второй, соответствующий заряду цинковой пластинки, — отрицательным. В соответствии с таким условием первую пластинку — полюс

источника тока стали именовать положительным и обозначать знаком «+», а второй полюс — отрицательным и обозначать знаком «—». Точно так же условно стали считать, что ток течет от положительного к отрицательному полюсу элемента или батареи.

Как выяснилось впоследствии, ученые времен Вольта, не зная истинной природы электрических явлений, ошибались, предполагая направление движения тока от плюса к минусу. В действительности электрический ток течет от минуса к плюсу источника тока. Но это нисколько не сказалось на дальнейшем развитии науки об электричестве.

Здесь мы вынуждены забежать немного вперед, чтобы ответить на вопрос, который, вероятно, у тебя возник.

ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК!

Наука говорит, что электрический ток — это упорядоченное движение электронов.

Чтобы разобраться в этом вопросе, нам придется мысленно проникнуть внутрь микромира вещества. Веществом, или материей, мы называем все то, из чего состоят

все существующие в природе предметы, тела: твердые, жидкие, газообразные. Все они образуются из атомов. Атомы чрезвычайно малы. Единица длины миллиметр совер шенно непригодна для измерения их размеров, так как она слишком велика для этой цели. Не годится для таких измерений ни тысячная доля миллиметра — микрон, ни миллимикрон, который в тысячу раз меньше микрона. Здесь подходит только ангстрем — десятая доля миллимикрона. Так вот диаметр атомов различных веществ бывает от 1 до 4 ангстрем. Другими словами, на участке длиной 1 см свободно укладывается от 25 до 100 млн. атомов. Некогда предполагали, что атом — мельчайшая неделимая частица вещества. Слово атом и означает «неделимый». Но впоследствии ученые узнали, что и атом состоит из более мелких частиц: в центре атома любого вещества находится ядро, размеры которого примерно в 100 тыс. раз меньше размеров всего атома. А потом ока-

залось, что и ядро состоит из еще более мелких частиц, которые были названы протонами и нейтронами. Теперь ученые успешно разрушают, или, как говорят, расще-

пляют, ядра атомов и получают огромную скрытую в них энергию — атомную. На атомных электростанциях эта энергия превращается в энергию электрического тока. На атомной энергии работают мощные двигатели флагмана арктического флота ледокола «Ленин».

Атом можно представить себе как мир микроскопических частиц, вращающихся вокруг своей оси и одна вокруг другой. В центре этого мира находится плотное, массивное ядро, вокруг которого обращаются еще более мелкие, чем ядро, частицы — электроны. Электроны образуют оболочку атома. Каковы размеры электронов? Чрезвычайно малы. Если булавочную головку мысленно увеличить до размера нашей планеты Земли, то при этом каждый атом металла, из которого сделана иголка, увеличился бы до размера шара диаметром около 1 м. И вот в центре такого фантастически увеличенного атома мы уви-

дели бы его ядро — шарик величиной в типографскую точку, бы вокруг которого носились бы заметные пылинки—электроны (рис. 5). Если пожелаешь узнать размеры

электрона, раздели число 3 на единицу с 12 нулями. Получишь примерный диаметр электрона, выраженный в долях миллиметра. Мы назвали электроны «частица-

ми». Однако это название не следует понимать в том смысле, что электрон представляет собой нечто вроде твердого комочка или шарика. По современным научным представлениям электроны можно уподобить облачкам, окружающим атомное ядро и вращающимся вокруг него. Электроны как вокруг Электроны бы «размазаны» по оболочке атома. Однако для наглядности объяснения некоторых физических явлений электроны часто условно, как бы символически; изображают на рисунках в виде шариков, обращающихся вокруг атомного ядра подобно искусственным спутникам вокруг Земли. Этого будем придерживаться и мы. Число электронов в атоме каждого химического элемента строго определенно, но неодинаково для разных химических элементов. Самое простое устройство имеет атом газа водорода — его оболочка

содержит всего один электрон (рис. 6). Оболочка атома гелия (газ, которым наполняют трубки для светящихся красным светом вывесок, рекламных надписей) имеет два электрона. Атомы других химических элементов содержат больше электронов, причем их электронные оболочки многослойны. Атом кислорода, например, имеет 8 электронов, расположенных в двух слоях: в первом — внутреннем, ближнем к ядру слое движутся 2 электрона, а во втором — внешнем — 6 электронов. У каждого атома железа по 26 электронов, а у каждого атома меди по 29 электронов. И у атома железа, и у атома меди электронные оболочки четырехслойные: в первом слое — 2 электрона, во втором и третьем — по 8 электронов, а во внешнем, четвертом, слое — остальные.

Электроны, находящиеся во внешнем слое оболочки атома, называются валентными электронами. Запомни это название: валентные. Мы не раз будем напоминать тебе о валентных электронах, особенно когда пойдет разговор о полупроводниковых при-

борах. О числе электронов в атомах различных веществ ты можешь

узнать из таблицы химических элементов, составленной великим русским ученым Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Эта таблица имеется в химическом и физическом кабинетах твоей школы. Сейчас же запомни: число протонов в ядре атома всегда равно тому числу

электронов, которое должно быть в электронной оболочке атома данного вещества.

Каждый протон атомного ядра несет положительный (+) электрический заряд, а каждый электрон атомной оболочки — отрицательный (—) заряд, равный заряду протона. Ней-

троны, входящие в состав атомного ядра, не несут никакого заряда. Тебе, конечно, приходилось забавляться магнитом. Ведь только существованием невидимого магнитного поля, пронизывающего пространство вокруг его полюсов, можно объяснить явление притягивания им железных предметов. Благодаря этому полю можно,

например, заставить гвоздь держаться на столе вертикально, не касаясь его магнитом. А если попробовать соединить два магнита одноименными полюсами? Они будут отталкиваться! А разноименными? Они притянутся и прилипнут друг к другу.

Подобным образом ведут себя и электрические заряды: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Если электроны имеют заряд, противоположный по знаку заряду протонов, значит между ними в атоме все время действуют электрические силы, удерживающие электроны возле своего ядра.

«А почему электроны не падают на ядро?», — спросишь ты. Потому что они обращаются вокруг ядра с огромной скоростью. Не падает же на Землю Луна, хотя Земля и притягивает своего вечного спутника. Поскольку в атоме суммарный отрицательный заряд всех электронов равен суммарному положительному заряду всех протонов,

он внешне не проявляет никаких электрических свойств. Говорят, что такой атом электрически нейтрален. Это внутриатомное свойство можно сравнить с таким явлением: если на две чашки весов положить по одинаковому числу копеечных монет, весы будут в равновесии. Валентные электроны, находящиеся на наибольшем отдалении от ядра, удерживаются ядром слабее, чем более близкие к нему. При различных внешних воздействиях, например при нагревании, натирании или под влиянием света, валентные электроны некоторых веществ могут покидать свои атомы и даже пределы тела,

в которые они входили. Такие электроны, покинувшие свои атомы, называют свободными.

А что же происходит с атомом, потерявшим один или несколько электронов? Его внутреннее «электрическое равновесие» нарушается. В нем начинает преобладать положительный заряд ядра, и атом в целом становится положительным. Такой атом называют положительным ионом. В этом случае он, как и магнит, стремится притянуть к себе оказавшиеся поблизости свободные электроны или «отобрать» их у соседних атомов, чтобы восполнить потерю и снова стать электрически нейтральным.

А, если в электронной оболочке атома появится лишний электрон? Такой атом будет проявлять свойства отрицательного заряда. Это будет уже отрицательный ион. При первой же возможности он вытолкнет лишний электрон за свои пределы, чтобы

вновь стать электрически нейтральным. Одинаковые атомы или атомы разных химических элементов, соединяясь, образуют молекулы. Водород, например, обычно

состоит из молекул, в каждую из которых входит по два водородных атома. При этом электронные оболочки обоих атомов сливаются (рис. 7). В такой молекуле оба электрона движутся вокруг двух атомных ядер. Тут уже нельзя различить, какой из электронов

какому из двух атомов принадлежит. Если же два атома водорода соединяются с одним атомом кислорода, то получится молекула воды. Большинство тел состоит именно

из молекул, а не из отдельных атомов. Бумага, например, на которой напечатана эта книга, «соткана» из молекул клетчатки, в которые входят атомы водорода, кислорода и углерода. Молекула, как и атом, электрически нейтральна, если общее число электронов в ней равно общему числу протонов, находящихся в ее атомных ядрах. Если же число электронов в молекуле будет меньше числа протонов, она будет нести положительный заряд, а если больше числа протонов — она будет иметь отрицательный заряд.

Если перенести каким-либо способом часть электронов из атомов или молекул одного тела в другое, то вокруг этих тел, в том числе другое, вокруг и в пространстве между ними, возникнут электрические силы, или, как говорят, создастся электрическое поле.

Вот тебе и разгадка «секрета» расчески, натертой о сукно или шелк. При трении о сукно расческа отдает сукну часть электрических зарядов — электризуется. Вокруг наэлектризованной расчески возникает электрическое поле, вследствие чего она и

приобретает способность притягивать легкие предметы.

Электрическое поле действует и между двумя частями одного и того же тела, например в куске металла, если в одной части его имеется избыток электронов, а в другой — недостаток. Возникают условия для перемещения избыточных электронов к той части тела, где их недостает. Заряд одного электрона ничтожно мал. Но если электронов много и заставить их двигаться внутри тела в одну сторону, образуя поток отрицательных

зарядов, то получится то, что мы называем электрическим током. Однако не во всех телах имеются условия для прохождения электрического тока. Дело в том, что атомы и молекулы различных веществ обладают неодинаковыми свойствами. Так, валентные электроны легко покидают оболочки атомов металлов и беспорядочно, хаотично движутся непрерывно между атомами от одного атома к другому. В металлах очень много свободных электронов. По существу кусок металла состоит из положительных

ионов, расположенных в определенном порядке, пространство между которыми заполнено свободными электронами (рис. 8). В металле невозможно различить, какой электрон к какому из атомов относится, они сливаются в единое электронное «облако».

 

Огромное количество свободных электронов в металлах создает в них наиболее благоприятные условия для электрического тока. Нужно только превратить хаотическое

1 2 3 4 5 6    7    8    9    10

Обновлено 12.10.2016 16:38
 
Для тебя
Читай