# - ПРИМЕЧАНИЯ.

БЕСЕДА ВТОРАЯ

НЕЗНАЙКИН НИЧЕГО НЕ ЗНАЛ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ,НИ ОБ ЕГО ЧАСТОТЕ, НИ ОБ ЕГО ПРИРОДЕ. ОН НИЧЕГО ТАКЖЕ НЕ ЗНАЛ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТИЗМЕ. 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 РЕБЕНОК.

О ДВИЖЕНИИ ТУДА И ОБРАТНО

Незнайкин. - Последний раз, Любознайкин, ты мне рассказал об электронах, протонах и электрическом токе. Словом, обо всем, кроме радио!
Любознайки. - Но, мой дорогой, в радиотехнике мы в основном и занимаемся электрическими токами, поэтому прежде всего следует знать основные законы, которые ими управляют.
Незнайкин. - А я-то думал, что радио - это наука главным образом о волнах!
Любознайки. - Конечно, волны играют важную роль. Это они помогают устанавливать связь между передающей и принимающей антеннами без проводов на расстоянии. При передачи 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.
Незнайкин. - Подожди. Вот ты говоришь о "переменном токе высокой частоты", не потрудившись объяснить смысл этого термина.

Любознайки. - 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.
Незнайкин. - Как вода, которая течет из открытого крана?
Любознайки. 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 становиться 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.2.1)

Рис 2.1 - Кривая напряжения переменного тока. А - Амплитуда; Т - период.

Незнайкин. - Это очень похоже на качели, которые вначале взлетают кверху, затем опускаются, проходят самое низкое положение, снова поднимаются, но уже с другой стороны и т. д.
Любознайки. - Твое сравнение очень удачно. Ты понимаешь, что ток, который будет вызван в проводнике таким напряжением, называемым переменным, также будет переменным, т.е. его направление будет периодически изменяться, а интенсивность в каждый данный момент будет пропорциональна напряжению.
Незнайкин. - Если я правильно понял, в переменном токе электроны совершают бесконечные движения туда и обратно.

Любознайки. - Да. А время, в течение которого электроны перемещаются 1 раз туда и обратно, называется периодом.
Незнайкин. - А сколько длится один период?
Любознайки. - - Используются токи с периодами как 0,02, так и 0,000 000 000 01сек.
Незнайкин. - Что это такое?
Любознайки. - Частотой называют число периодов в секунду. Это значит, что если период длится 1/50 сек., то в 1 сек. уложится 50 периодов и мы можем сказать, что частота равна 50 периодам в секунду.Единице частоты присвоили имя Герц, который первый экспериментально получил электромагнитные волны. Таким образом, один герц соответствует одному периоду в секунду. Кратные единицы называются килогерц (1 000 герц) и мегагерц (1 000 000 герц). Сокращенно они обозначаются Гц, Кгц и Мгц соответственно.

В МИРЕ ВОЛН.

Незнайкин. - Теперь я начинаю понимать то, что ты говорил относительно переменного тока высокой частоты.
Любознайки. - Так называю токи, частота которых не более 10 000 гц. Когда такие токи циркулируют в проводнике, они производят электромагнитные волны. Отделяясь от проводника, волны распространяются в виде колец, радиус которых увеличивается со скоростью 300 000 000 м/сек. (рис. 2.2).

Рис 2.2 - Движение электронов в антенне и образование волн.

Незнайкин. - Но, ведь это скорость распространения света!
Любознайки. - Конечно. Это вызвано тем, что свет также является электромагнитными волнами, но их длина короче, чем у радиоволн.
Незнайкин. -Что же называется длиной волны?

Любознайки. -Это расстояние между двумя электромагнитными кольцами, которые последовательно отделяются от антенны. За каждый период тока высокой частоты отделяется одно кольцо. Таким образом, в момент, когда второе кольцо отделяется от антенны, первое уже прошло некоторое расстояние, называемое длиной волны, которое равно...
Незнайкин. -... скорости, умноженной на время. В данном случае скорость равна 3000 000 000 м/сек, а время между двумя последовательными волнами - периоду тока. Итак, длина волны равна скорости распространения, умноженной на период.
Любознайки. - Поздравляю. Можно так сказать, что длина волны равна расстоянию, пройденному в 1 сек, деленному на число волн, излученных в секунду или, иными словами на частоту #
Незнайкин. - Это можно сравнить с двумя бегущими по улице мальчиками, которых я только что видел.
Любознайки. -Как это?
Незнайкин. - Ну, да. Один из них большой, с длинными ногами, а другой - совсем маленький. Они бежали, держась за руки, т.е. с одинаковой скоростью. У большого шаги длинные, но их ритм реже, чем у маленького, который семенил рядом. Значит, это доказывает, что чем длина волны (длина шага) больше, тем частота (количество шагов секунду) меньше и наоборот.
Любознайки. - сравнение совершенно правильное.

О НЕВИДИМЫХ ВЕЩАХ.

Незнайкин. - Все-таки некоторые вещи мне не ясны. Что это за кольца, которые ты называешь электромагнитные волнами?

Любознайки. -Я не знаю точно, и даже у ученых нет об этом единого мнения. Однако известно, что вокруг проводника, по которому проходит электрический ток, возникает электромагнитное поле, т.е. совокупность электрических сил (притяжение и отталкивание электронов и протонов, о которых я тебе рассказывал прошлый раз) и магнитных сил. Последнее можно обнаружить, приближая к проводнику компас, стрелка которого установится перпендикулярно проводнику (рис.2.3)

Рис 2.3 - Магнитное поле прямолинейного проводника и катушки.

Незнайкин. - Значит, это то же, что и поле магнита?

Любознайки. -Да, но с той только разницей, что при приближении к магниту стрелка компаса устанавливается в направлении магнита.
Незнайкин. -Разве можно рассматривать проводник, через который проходит ток, как магнит?
Любознайки. - Да, однако, его магнитная сила невелика. Чтобы ее усилить, необходимо намотать из проволоки катушку. Таким образом мы получим электромагнит, который можно сделать значительно мощнее обычного магнита. Можно также снабдить его железным или стальным сердечником, который, сгущая магнитное поле, усилит его интенсивность.
Незнайкин. -Зависит ли полярность такого магнита от направления тока?

Любознайки. - Да. Если, например, для данного направления тока полюс электромагнита притягивает северный полюс стрелки компаса, то при изменении направления тока электромагнит притянет южный полюс. Магнитное поле имеет направление, зависящее от направления тока, который его создает.
Незнайкин. - Таким образом, если я хорошо понял, электромагнитные волны это не что иное, как поля, покинувшие ток, который их создал. Эти поля прогуливаются в пространстве со скоростью 300 000 000 м/сек. Но как их принимают?

ОБРАТИМЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

Любознайки. - В природе существует большое количество явлений, называемых "обратимыми". Примером может служить создание магнитного поля посредством тока. Если ток создает поле, то поле или, точнее, изменения магнитного поля создают ток в проводнике, находящемся в поле.
Незнайкин. -Значит, электромагнитные волны вызовут появление тока в любом проводнике, расположенном на их пути?
Любознайки. - Несомненно. Так, например, в металлических трубах, образующих основу кресла, наводятся токи высокой частоты, вызываемые всеми работающими в настоящее время передатчиками.
Незнайкин. - И, садясь на этот "' электрический стул", ты не боишься быть убитым электрическим током?

Любознайки. - Нет, т.к. эти токи крайне незначительны благодаря большому расстоянию, отделяющему нас от различных передатчиков, волны которых прибываю сюда с очень слабым полем.
Незнайкин. - Извини меня, но все это кажется мне дьявольски сложным.
Любознайки. - Чтобы доказать тебе, как это просто, я сейчас покажу один классический опыт. Смотри: вот две катушки, которые я только что купил для приемника, вот батарейка от моего карманного фонаря, а вот миллиамперметр.
Незнайкин. - И что это такое?
Любознайки. - Ты мог бы и сам догадаться. Это прибор, служащий для измерения силы тока. Я соединяю батарейку Б с первой катушкой, а миллиамперметр мА - со второй (рис.2.4) и связываю обе катушки между собой.

Рис 2.4 - Индуктивное соединение первичной I и вторичной II катушек.
Б - Гальваническая батарея; мА -миллиамперметр.

ОБ ИНДУКЦИИ

Незнайкин. -Я все же считаю, что ты ошибаешься, так как если бы вторая катушка находилась в поле первой, должен был бы появиться ток в соответствии с тем, что ты только что говорил относительно создания тока полем. Стрелка же миллиамперметра стоит на нуле.
Любознайки. - Не говорил ли я тебе, что ток возникает только благодаря изменениям поля? Через первую катушку проходит постоянный ток, поле тоже постоянное, и нет оснований для появления тока во второй катушке. А теперь внимание! Я отсоединяю батарейку первой катушки.
Незнайкин. -Невероятно! стрелка миллиамперметра качнулась в право, указывая на наличие тока малой длительности.
Любознайки. - Этот ток вызван тем, что поле исчезло, т.е. изменилось от некоторой величины до нуля. А теперь я снова включаю батарейку.
Незнайкин. - Стрелка двинулась, но влево.
Любознайки. - Потому что возникло поле, что является изменением, противоположным по знаку по сравнению с предыдущим случаем. Если вместо того, чтобы включать и выключать батарейку, я пропустил бы через первую катушку переменный электрический ток....
Незнайкин. - ...то поле постоянно менялось бы, и во второй катушке тоже бы появился переменный ток.
Любознайки. -Ты должен знать, что ток, который создает поле, называется индуктирующим, а ток создаваемый полем, индуктированным, или наведенным током. А само явление наведение одного тока другим называется электромагнитной индукцией.
Незнайкин. - Словом, допустим, что первая катушка - это ты, а вторая - я. Ток твоих мыслей с помощью звукового поля слов находит ток мыслей в той же форме у меня, т.е. происходит своеобразная индукция.
Любознайки. - Да, твои рассуждения правильны.

# - А вот формулы... для тех, кто их любит. Обозначая через Т период, через f - частоту, а через L - длину волны, мы иожем установить следующие соотношение: f=1/T; L=300 000 000; T=300 000 000/f