Как человек приручил волну

DjVu

Полный текст книги

      В годы моей юности, среди множества больших и малых книг попалась мне скромная книжка в простом бумажном переплете. Помнится, называлась она «Веселое радио». Фамилии автора я не запомнил. Впоследствии пытался разыскать эту книжку, но она словно в воду канула. И неудивительно: такие книги на полках не залеживаются, их зачитывают до дыр.
      В то время я имел о радио самое смутное представление. Радиотехника казалась мне делом страшно сложным, доступным лишь избранным. Книги по радио, которые я видел в библиотеке, состояли наполовину из скучных схем и совершенно непонятных формул. Вот почему броский заголовок «Веселое радио» вызвал во мне чувство недоверия. «Ну что здесь может быть веселого, занимательного?» — думал я, раскрывая книгу.
      Но с каждой прочитанной страницей мое предубеждение все более рассеивалось. Передо мной постепенно раскрывался новый, неведомый мир — мир радио. И до чего же он оказался увлекателен! Конечно, я и раньше слышал о радиоприемниках — таинственных ящиках, битком набитых конденсаторами, потенциометрами и другими деталями с такими же тарабарскими названиями. Знал я также, что с помощью этих аппаратов можно «путешествовать по эфиру» — ловить передачи со всего света. Однако то, что радиоприемник не так уж трудно сделать своими руками, явилось для меня настоящим откровением.
      И вот, забросив остальные дела, я уже мастерю, паяю, с увлечением роюсь в тех самых схемах, которые совсем недавно казались мне столь скучными и сложными. Куда девался почтительный ужас, с каким я раньше рассматривал формулы в радиотехнических книгах! Выходит, можно овладеть и этой «китайской грамотой»!
      Наконец приемник готов. Уже поздно, домашние мои давно спят. Но разве утерпишь до утра? Волнуясь, включаю питание. Тусклым багровым светом загораются радиолампы. Изо всех сил прижимаю к ушам телефонные трубки. Проходит томительно долгая минута, в течение которой я лихорадочно верчу все, что только можно крутить в моем приемнике. Неужели не получится? Неужели не заговорит!
      И вдруг... слышу! Сквозь свист и потрескивание доносится голос человека, говорящего на незнакомом языке. Затем негромкая, замирающая музыка...
      А потом так и пошло. Все свободное время я стал отдавать радиолюбительству. Строил, ломал и снова собирал, без конца совершенствуя различные радиоприемники, телевизоры, звукозаписывающие аппараты. Целые сутки просиживал за коротковолновой рацией.
      Как сейчас вижу: поздняя ночь, в темноте сверкает рубиновый глаз радиоприемника. На столе передо мной аппаратный журнал, раскрытый на чистой странице. Затаив дыхание, медленно вращаю ручку настройки. В наушниках — неумолчный шум эфира, напоминающий рокот морского прибоя. Пусто... Кажется, — ты один во всей Вселенной. Неожиданно сквозь однообразный шорох пробивается едва уловимое, дрожащее пение морзянки. Знакомая мелодия телеграфной азбуки. В мозгу сами собой складываются слова: «Всем... всем...
      Вызываю для двусторонней радиосвязи всех коротковолновиков мира. Здесь Гавайские острова. Кто меня слышит, отвечайте!..»
      Через минуту мы уже разговариваем, как если бы находились рядом. Затем новые поиски, новью встречи в эфире. Понемногу заполняется страница аппаратного журнала. Австралия... Новая Зеландия... Еще раз Австралия... Под утро начинают идти страны Южной Америки — Аргентина, Бразилия...
      Невыразимое чувство испытываешь, разговаривая с человеком, который в этот момент находится на другом конце Земли. У тебя темная ночь — у него ослепительно яркий полдень. Ты тянешься поближе к отопительной батарее — он обливается потом от тропического зноя. Ночь и день, жестокая стужа и не менее жестокая жара — между нами многие тысячи километров. И невольно упиваешься своей властью над расстоянием, властью поистине сказочной.
      На самом деле, разве не чудесная сказка — в мгновение ока переноситься из родной Москвы на далекие Гавайские острова, из ледяной Гренландии — в знойную Африку? Разве не подлинная романтика — мчаться по волнам мирового эфира, гигантским скачком преодолевая бездонные пучины океанов и неприступные горные цепи? И все это не выходя из дому, с помощью самодельной «музы дальних странствий» — маленького, корявого на вид радиопередатчика и приемника.
      Немало счастливых часов дало мне увлечение радиотехникой. Я переживал их, когда на экране самодельного телевизора появлялось первое, пусть не совсем еще четкое, изображение, когда самодельный магнитофон обретал «дар речи».
      А потом я окончил институт и стал радиоспециалистом. И вот что интересно: почти все мои товарищи по работе начинали с радиолюбительства. Специальность они выбрали не случайно, а по велению сердца. Спросите любого из них — с каким волнением, с каким задушевным чувством вспомнит он свой первый приемник...
      А я в таких случаях вспоминаю еще забытую, давно устаревшую книжку. Ведь она сыграла очень важную роль в моей жизни. Кем бы я стал без нее — врачом, сталеваром, учителем, агрономом? Каждая специальность хороша по-своему, но моя все-таки лучше всех.
      «Веселое радио» сейчас годится разве лишь для музея. Подобно тому как современный локомотив совсем не похож на старинную «кукушку», и радиотехника наших дней весьма отдаленно напоминает радиотехнику прошлого.
      И вот мне захотелось рассказать о современной радиоэлектронике и чуточку заглянуть в будущее.
     
      О ЧЕМ ЭТА КНИГА
      Мы живем в пору величайшего прогресса науки и техники. На глазах одного поколения сбылось то, что в течение многих столетий было лишь мечтой. Человек поднялся в воздух, овладел неисчерпаемой энергией, скрытой в недрах атома, советские ученые построили и запустили первые в мире искусственные спутники Земли. Не сегодня-завтра мы станем свидетелями межпланетного полета.
      К числу этих замечательных достижений человеческого гения относится и радио.
      Радио... Как близко и привычно оно каждому из нас! Владимир Ильич Ленин называл радио газетой без бумаги и расстояний, считал его делом гигантски важным, мечтал о том времени, когда с помощью радиотелефона вся Россия будет слышать газету, читаемую в Москве.
      Такое время наступило. Осуществилась мечта Владимира Ильича. Радио прочно вошло в нашу жизнь. С его помощью мы узнаем о событиях в Советской стране и за ее рубежами. Миллионы людей во всем мире слушают передачи московских радиостанций. Ведь советское радио служит делу мира и дружбы между народами, пропагандирует великие идеи ленинизма.
      Но не только в этом огромная роль радио. Рожденное вначале как средство беспроволочной связи, оно превратилось впоследствии в новую, неисчерпаемую область науки, получившую название радиоэлектроники.
      С помощью радиоэлектроники управляют автоматическими цехами и электростанциями, «видят» в тумане и непроглядной тьме, решают головоломные математические уравнения, изучают звезды, лечат различные заболевания. Без радиоприборов ныне немыслимы авиация, мореплавание; радио служит метеорологии, используется в металлургии и во многих других отраслях народного хозяйства. Радио «умеет» переводить текст с одного языка на другой, печатать книги и даже играть в шахматы.
      Благодаря радиоэлектронике появились новые, самостоятельные области науки. К их числу относится, например, атомная энергетика. По словам видного советского радиоспециалиста академика А. И. Берга, «использование атомной энергии стало возможным в значительной мере благодаря применению радиоэлектронных методов в физике».
      Во всех странах мира радиоэлектронике уделяют исключительное внимание.
      У Жюля Верна есть рассказ «В XXIX веке». Великий писатель-фантаст предвосхитил многие открытия будущего.
      «... Телефон, дополненный телефотом — вот еще одно завоевание нашего века! Если передача голоса посредством электрического тока существует уже давно, то передача изображения — открытие самого последнего времени.
      ... Аэрокар, чудесная машина, основанная на принципе «тяжелее воздуха», ринулся в пространство со скоростью шестисот километров в час. Под ним мелькали города с их движущимися тротуарами, везущими прохожих вдоль улиц, деревни и поля, прикрытые паутиной переплетающихся электрических проводов».
      Читая эти отрывки, поражаешься прозорливости писателя и вместе с тем стремительности, с которой жизнь превзошла его смелые фантазии.
      Еще только середина двадцатого века, а у нас есть и телевизоры, и самолеты, покрывающие не только шестьсот, а тысячи километров в час! То, что во времена Жюля Верна казалось фантазией, в наши дни превратилось в действительность.
      Так и многое другое, что сейчас может показаться невероятным, воплотится в жизнь благодаря радиоэлектронике.
      Вооружась радиоэлектроникой, ученые за сравнительно короткий срок сделали множество удивительнейших открытий.
      Что же такое радиоэлектроника?
     
      РОЖДЕНИЕ ЭПОХИ
      Мы, современные люди, не очонь-то почтительны к расстояниям. С течением времени Земля как бы уменьшилась в поперечнике и скоро станет целиком исхоженной и обжитой, словно улица Горького в Москве, Невский проспект в Ленинграде или Крещатик в Киеве. Пассажирский самолет опоясывает ее за каких-нибудь пару суток. А завтра кругосветное путешествие займет и того меньше — час, от силы — два. И никого это не удивит. Ведь ко всему можно привыкнуть. В нашу эпоху привыкают к чудесам. Сказки — эти поэтические фантазии народов — лишаются чудесного: оно переходит в повседневную жизнь. Ну, взять хотя бы такое.
      Человек очутился далеко от родного дома, как говорят, «на другом конце света». Его это нисколько не смущает: в любой момент можно послать телеграмму или пойти на междугородный телефонный пункт. Он будет еще недоволен, если разговор не предоставят тотчас же.
      А как было в прошлом, не таком уж далеком? Уходит корабль в море, и на месяцы или даже годы прощаются моряки со своими близкими. Придется ли снова увидеться? Того и гляди, налетит шквал, порвет в клочья паруса, поломает мачты...
      Расстояние разобщало людей. Неудивительно, что с давних пор люди мечтали о таком средстве, которое позволяло бы им поддерживать между собой связь на любом расстоянии.
      Историки рассказывают, что еще во времена римского императора Юлия Цезаря, жившего до нашей эры, существовало некое подобие телеграфа. Депеши передавались с помощью факелов по условной азбуке. Например, взмах факелом вверх означал — «приближается враг», движение факела вправо — «все спокойно» и т. д. Сигналы передавались по цепочке от одного поста другому.
      А как быть в плохую погоду, в туман?
      Связь прерывалась, «телеграф» Цезаря, как и более поздние системы оптического телеграфа, служил только в погожие дни.
      На протяжении многих столетий надежное средство связи существовало лишь в сказках. Там были чудесные птицы, коньки-горбунки, доставлявшие весточку точно в срок и по нужному адресу.
      Но человек пытливо изучал окружающий мир, познавал законы природы.
      И вот наука подарила людям великое открытие — электричество. Возникла мысль использовать его в качестве «почтальона», разносящего депеши с молниеносной быстротой. По проводам научились передавать условные электрические сигналы, а затем и живую человеческую речь. Города стали покрываться густой сетью телефонных линий; вдоль дорог потянулись вереницы телеграфных столбов.
      Победа! Победа над пространством! — ликовали люди. Но радость скоро уступила место недовольству.
      Телеграф и телефон не удовлетворяли многим требованиям. В самом деле: если новое средство связи и не боялось погоды, как «телеграф» Цезаря, возможности его все же были сильно ограничены. Телеграф и телефон сносно служили в городах, обеспечивали связь между населенными пунктами — и все. Вырваться на широкий простор они не могли — мешали провода. Не привяжешь же их к кораблю, к самолету, не потянешь с собой куда-нибудь в горы или в пустыню!
      В конце девятнадцатого века, когда учение об электричестве достигло уже большого развития, ученые начали все чаще задумываться: а нельзя ли освободить телеграф и телефон от их пут, обойтись вовсе без проводов? Многие выдающиеся физики того времени пытались решить эту головоломку — и отступали.
      Да и возможна ли вообще беспроволочная связь?
      На этот вопрос ответил русский ученый-физик Александр Степанович Попов.
      В 1889 году А. С. Попов присутствовал на очередном заседании Русского физико-химического общества во время опытов с электромагнитными волнами — быстрыми электрическими колебаниями, распространяющимися в пространстве со скоростью света (около 300000 километров в секунду). Существование таких волн теоретически предсказал английский ученый Максвелл, а немецкий физик Герц обнаружил их опытным путем. Однако эти ученые не смогли практически использовать замечательное открытие.
      ...Зал заседания был затемнен. На кафедре в тусклом свете керосиновой лампы поблескивали два жестяных рефлектора — наподобие тех, которые применяются в прожекторах. Внутри одного рефлектора на близком расстоянии друг от друга виднелись два металлических шарика, от которых шли провода к источнику электричества.
      Это был вибратор — прибор ,вырабатывающий электромагнитные волны. Внутри другого рефлектора также находились два металлических шарика. Их соединяла проволочная дуга. Этот прибор — резонатор — предназначался для улавливания электромагнитных волн.
      Опыт начался в полной темноте. Между шариками вибратора,соединенными с источником электричества, вспыхнула крошечная голубоватая искорка. В тот же момент между шариками резонатора появилась ответная искра. Она была настолько слаба, что присутствовавшим в зале приходилось по очереди рассматривать ее через увеличительное стекло.
      ТАК БЫЛО. Уходил ли кто в открытое море, пускался ли в далекое, опасное путешествие по суше, поднимался ли над эемлей на воздушном шаре — человек тот терял связь с другими людьми. Ни разыскать путешественника, ни помочь ему...
      Факт был налицо. Искорка в вибраторе порождала аналогичную искру на расстоянии! Действие электричества переносилось по воздуху.
      «Использовать электромагнитные волны... Новый вид связи — без проводов...» — мысли эти неотступно преследовали Попова.
      Но как использовать?
      Ведь резонатор мог действовать лишь на ничтожных расстояниях. Кому нужно такое «средство связи»?
      В 1894 году было обнаружено интересное свойство металлических опилок.
      Если горстку их рассыпать между двумя металлическими проводами, соединенными с источником электричества, то в такой цепи будет течь ток, правда, чрезвычайно слабый. Но как только поблизости возникает электрическая искра, опилки мгновенно изменяют свое сопротивление току, и он резко возрастает.
      Явление это объяснялось следующим образом. Металлические опилки состоят из множества мелких крупинок. Каждая из них покрыта тонким слоем окислов — химических соединений металла с кислородом. Окислы проводят ток хуже, чем чистые металлы. К тому же частицы металла в опилках соприкасаются друг с другом лишь в нескольких точках. Воздушная прослойка сильно препятствует прохождению электрического тока.
      Электрическая искра порождает электромагнитные волны, тотчас между крупинками проскакивают микроскопические искорки, и опилки слипаются. Площадь соприкосновения частиц металла во много раз возрастает, сопротивление опилок току уменьшается.
      Чтобы вернуть опилки в прежнее состояние, нужно слегка встряхнуть их. Тогда они снова рассыплются, и сила тока опять станет ничтожно малой.
      При опытах с опилками металлический порошок насыпали в стеклянную трубку. А. С. Попов назвал ее «чувствительной». Ученый испытывал трубки различной длины и формы, порошки разных металлов. Наконец он получил прибор, отличавшийся высокой восприимчивостью к электромагнитным волнам.
      Теперь надо было придумать такое устройство, которое периодически встряхивало бы трубку, чтобы она хорошо проводила ток только при облучении электромагнитными волнами. Если не встряхивать, ток будет идти и тогда, когда волна уже исчезнет. Но как раз в этом встряхивании заключается главная трудность.
      Может быть, просто постукивать по трубке пальцем? Хорош «прибор»! Нет, это не годится. Применить специальный пружинный механизм? Сложно и ненадежно.
      Долго искал А. С. Попов. Наконец он нашел простое, остроумное решение. Пусть сама волна встряхивает опилки! В цепь трубки надо включить обыкновенный электрический звонок. Под воздействием электромагнитных волн трубка начнет пропускать ток, и звонок зазвонит, словно кто-нибудь нажал на кнопку. Так осуществится передача единичного сигнала. Но это еще не все.
      Молоточку звонка можно поручить и другую, главную, нагрузку — ударять по трубке, встряхивать опилки. Стоит тогда исчезнуть волне, как опилки сразу же рассыплются, трубка перестанет пропускать ток, и звонок умолкнет.
      7 мая 1895 года ученый впервые продемонстрировал свое изобретение. В этот день он выступил на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества с докладом, носившим скромное название: «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям».
      Доклад заканчивался пророческими словами:
      «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор, при дальнейшем усовершенствовании его, может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний...»
      Эти слова ознаменовали рождение эпохи, которую можно назвать эпохой радиоэлектроники. День 7 мая, признанный всем прогрессивным человечеством как день изобретения радио, стал национальным праздником нашего народа.
      Александр Степанович Попов продолжал совершенствовать свой прибор.
      Еще при первых опытах ученый заметил, что дальность приема во много раз возрастала, когда к чувствительной трубке присоединялся кусок провода. Дальнейшие бесчисленные опыты подтвердили первые наблюдения.
      Так была создана антенна — один из важнейших элементов радиосвязи. Другая такая же антенна, присоединенная к передатчику, дала новый скачок дальности.
      Затем изобретатель заменил звонок в приемнике телеграфным аппаратом. Условные телеграфные сигналы — точки и тире, обозначавшие в различных сочетаниях те или иные буквы, — стали записываться на узкую бумажную ленту.
      Наконец наступил день — 24 марта 1896 года, — когда Александр Степанович Попов продемонстрировал перед учеными первую в мире беспроволочную телеграфную передачу. В физическом кабинете Петербургского университета был установлен приемник, на расстоянии 250 метров от него в здании университетской химической лаборатории находился передатчик, которым управлял П. Н. Рыбкин, ассистент Попова.
      Вот что рассказывал впоследствии один из очевидцев этого замечательного события — профессор О. Д. Хвольсон.
      «Передача происходила таким образом, что буквы передавались по азбуке Морзе, притом знаки были ясно слышны. У доски стоял председатель физического общества профессор Ф. Ф. Петрушевский, имея в руках бумагу с ключом азбуки Морзе и кусок мела. После каждого передаваемого знака он смотрел на бумагу и затем записывал на доске соответствующую букву. Постепенно на доске получились слова: «Генрих Герц». Трудно описать восторг многочисленных присутстгую-щих и овации А. С. Попову...»
      Так человек приручил электромагнитную волну, заставил ее служить своим целям.
      Уже в следующем, 1897 году дальность действия беспроволочного телеграфа превысила 5 километров. Жизнеспособность нового средства связи была доказана.
     
      БЫСТРЫ, КАК ВОЛНЫ
      Так начинается старинная студенческая песня.
      Впрочем, современники песни едва ли в полной мере представляли себе, как могут быть быстры волны. Имелись в виду морские, а они — тихоходы по сравнению с самой «неповоротливой» из невидимых волн. Волны как будто для того и существуют, чтобы стать идеальным, ни с чем не сравнимым средством связи.
      Само слово «радио» — по-русски означает излучение. А всякое излучение, как мы увидим дальше, всегда связано с волнами.
      ...В безграничных просторах Вселенной незримо и неслышно колышутся радиоволны. Они наплывают друг на друга, разбегаются в разные стороны, пронизывая, будоража пространство.
      Некоторые из них — всего лишь отголоски далекой грозы, другие посланы рукой человека. «СОС! COG! СОС!» — три коротких сигнала, три длинных и снова три коротких: — т-т-т та-та-та т-т-т... «SOS! Спасите наши души! Спасите...» — радирует норвежский парусник, застигнутый штормом в Северном море. И, точно водяные круги вокруг брошенного камня, бегут, торопятся посланцы-радиоволны. — «СОС! СОС!» — несутся они во
      все концы Земли. «Спасите...» — с умопомрачительной скоростью захлестывает пространство сигнал бедствия.
      И вот уже навстречу стремится ответная волна: «Я — русский пароход «Обь». Я — «Обь». Иду на помощь. Мои координаты...»
      А рядом, на соседней волне, заливается стремительный фокстрот — жизнь идет своим чередом, люди веселятся, танцуют...
      Подчиняясь незыблемым законам природы, движутся радиоволны. Ученые овладели этими законами, подчинили себе могущественную и чудесную силу — радио. Попробуем и мы проникнуть в тайну удивительных волн, приручив которые человек обрел власть над расстоянием.
      Небольшой пример. Идут двое, один позади другого. Задний окликнул переднего. Передний обернулся. Что заставило его сделать это? Он услышал.
      Пожалуй, это избитый, но зато очень наглядный и простой пример связи, происходящей при помощи волны. В данном случае — воздушной. Где ее источник? Приложите руку к горлу и произнесите слово. Чувствуете, как что-то вибрирует? Это дрожат голосовые связки.
      Наблюдая другие источники звука — звучащую струну, рупор работающего громкоговорителя и т. д., — легко заметить, что все они колеблются. Стоит прервать колебания (например, коснуться рукой струны), как звук исчезнет. Стало быть, звук появляется в результате колебательного движения предметов.
      Музыка, речь, шум мчащегося поезда, щебетание птиц — все это примеры различных звуков. Их очень много, порой они кажутся совсем непохожими друг на друга. Что общего, на первый взгляд, между раскатами грома и соловьиными трелями? И тем не менее, природа всех без исключения звуков одинакова.
      Встречаются звуки высокие и низкие. Так, мужской голос — как правило, звук более низкий, чем женский. Высота звука зависит от того, насколько часто колеблется предмет, который его порождает. Например, колебания толстой струны сравнительно медленны, поэтому и звук здесь низок. Тонкая струна колеблется гораздо быстрее, и звук, издаваемый ею, высок.
      Число колебаний тела в 1 секунду называется частотой колебаний. Запомните это название — в дальнейшем мы будем с ним не раз встречаться.
      Человек может услышать звуки с частотой от 16 — 20 до 16 000 — 20 000 колебаний в секунду (эти пределы зависят от индивидуальных особенностей человеческого уха).
      Неслышимые звуки с частотой ниже 16 — 20 колебаний в секунду называют инфразвуками, а с частотой выше 16 000 — 20 000 — ультразвуками.
      ВСЮДУ ВОЛНЫ. Звук, свет — все это волны. Круги на воде — это тоже волны.
      Как же происходит передача звука на расстояние, отчего звук можно услышать?
      Ударьте по натянутой струне, чтобы она начала колебаться. Колебания передадутся окружающему воздуху. Частицы воздуха также начнут колебаться. В воздухе возникнут попеременные сгущения и разрежения, образующие невидимые волны, распространяющиеся в пространстве.
      Кто не видел круги на поверхности воды, в которую брошен камень? Это тоже волны.
      Расстояние между гребнями соседних волн называют длиной волны. Частота колебаний и длина волны взаимосвязаны. Чтобы узнать длину волны, не обязательно ее мерить, да это и не всегда возможно. Достаточно поделить скорость, с которой распространяется волна, на частоту колебаний. Чем выше частота колебаний, тем волна короче.
      Измерения показали, что при обычной температуре скорость звука в воздухе равна приблизительно 340 метрам в секунду, в воде — 1 450 и в железе — примерно 5 000 метрам.
      По мере распространения волна растрачивает свою силу и постепенно затухает. Это происходит в результате трения отдельных частиц воздуха, воды и т. д., а также из-за рассеивания энергии на большие и большие пространства. Вот почему с увеличением расстояния звук слабеет. В жидкостях и особенно в твердых телах звуковая волна затухает значительно слабее, чем в воздухе. Приложив ухо к железнодорожному рельсу, можно услышать шум приближающегося поезда задолго до того, как он будет слышен «по воздуху».
      МОДЕЛЬ ВОЛНЫ. Костяшки домино валятся одна за ХФУГой. Падая, толкая друг друга, они остаются на месте, и все же образуется движение слева направо. Это очень похоже на распространение волны. Каждую костяшку можно рассматривать как частицу вещества, которую волна заставляет колебаться «не
      сходя с места».
      Так же распространяется любая «настоящая» волна. При движении звуковой волны одна за другой начинают колебаться частицы воздуха, морская волна поочередно толкает частицы воды и т. д.
      Наталкиваясь на барабанную перепонку уха, звуковые волны заставляют ее колебаться — и мы слышим.
      А как относится звук к безвоздушному пространству? Взгляните на рисунок. Под стеклянным колпаком звонок слышен. Но вот юный экспериментатор выкачал воздух — и звук исчез.
      Однако существуют волны, которые распространяются и в безвоздушном пространстве. Это и есть электромагнитные волны, применяемые для радиосвязи.
      Все окружающее нас состоит из мельчайших частиц — молекул, а молекулы из еще более мелких частиц — атомов. Атом — сложное «сооружение». В его центре находится ядро, размеры которого приблизительно в 100 000 раз меньше величины всего атома. Вокруг ядра, словно планеты вокруг Солнца, вращаются электроны.
      Ядро заряжено положительно, электроны — отрицательно.
      Как известно, электрические заряды «неравнодушны» друг к Другу: разноименные — взаимно притягиваются, а одноименные («+» и «+» или « — » и « — ») — отталкиваются.
      Если потереть кусок янтаря либо стеклянную палочку лоскутком сухого шелка, то часть электронов перейдет от янтаря или стекла к шелку. В результате янтарь или стекло приобретут положительный заряд, а шелк — отрицательный.
      Избыточный положительный заряд действует на легкие предметы — мелкие кусочки бумаги, пылинки и др., — притягивая их. Это явление известно любому школьнику.
      Значит, в пространстве, окружающем заряженное тело, существуют электрические силы.
      Заряд ядра по величине равен сумме зарядов электронов, но знаки у них разные и поэтому они уравновешивают друг друга, так что атом в целом никакого заряда не имеет. Он, как говорят, электрически нейтрален.
      В некоторых телах (главным образом это металлы — медь, железо, алюминий и др.) атомы заряжены положительно, а избыточные (свободные) электроны могут блуждать от одного атома к другому. Это — движение «электронов-бездельников».
      Если же к концам металлической проволоки подключить, например, батарейку от карманного фонарика, то свободные электроны вмиг изменят свое поведение: они
      ЗВУК И ВОЗДУХ. Без воздуха звук не слышен. В этом легко удостовериться, выкачав воздух из баллона, куда полошен электрозвонок. Однако существуют
      дружно устремятся от отрицательного полюса батареи к положительному. Электроны начали работать — в цепи пошел ток.
      Такой ток называют постоянным.
      К проводу нашей цепи приблизим чувствительный компас. Стрелка его отклонится от первоначального положения. Разомкнем цепь тока — стрелка встанет на прежнее место. Так наглядно доказывается, что электрический ток возбуждает в окружающем пространстве магнитные силы. Они-то и отклоняют стрелку компаса.
      Электрические и магнитные силы, возбуждаемые током, представляют собой одно из проявлений особого вида материи — так называемого электромагнитного поля.
      Представьте себе электрическую цепь, состоящую из батарейки, провода и лампочки. Что будет, если начать быстро переключать полюсы батарейки, все время меняя их местами? Ясно: ток начнет метаться в цепи взад-вперед. Лампочка при этом будет мигать.
      А если переключать батарейку все быстрее и быстрее? Скажем, не вручную, а с помощью какого-нибудь моторчика? В таком случае мигания лампочки мы уже не заметим: раскаленная нить не успеет остыть и померкнуть за то короткое мгновение, в течение которого ток «с разбегу» останавливается и поворачивает обратно.
      Электрический ток, изменяющий направление много раз в секунду, называют переменным. Именно такой ток течет в осветительной сети. Он изменяет направление 100 раз в секунду: сотую долю секунды мчится в одном направлении, затем — в обратном, спустя сотую секунды снова идет в прежнем направлении и т. д. Он все время колеблется, совершая 50 полных колебаний в секунду. Если зарисовать, как при этом меняется сила переменного тока (она тем больше, чем многочисленнее электроны, проходящие через поперечное сечение проводника в единицу времени), то получится волнистая кривая — синусоида.
      Число колебаний, совершаемых переменным током в секунду, называется его частотой. 50 колебаний в секунду — частота тока в осветительной сети. В радиотехнике применяются
      волны, которые превосходно обходятся без воздуха, легко распространяются в безвоздушном пространстве. Речь идет о волнах электромагнитных.
      токи с частотами от нескольких десятков тысяч до нескольких миллиардов колебаний в секунду.
      Вокруг провода, по которому течет переменный ток, тоже действуют электрические и магнитные силы, то есть существует электромагнитное поле. Но приблизьте к такому проводу чувствительнейший компас — его стрелка останется неподвижной.
      Если в электромагнитное поле переменного тока поместить замкнутый виток провода, то в нем начнет циркулировать ток той же частоты. Это — результат электромагнитной индукции.
      Явление индукции используется, например, в трансформаторе, который позволяет в любое число раз повышать или понижать напряжение переменного тока. Трансформатор вы найдете почти в каждом радиоприемнике, это один из самых распространенных электротехнических приборов. В трансформаторе имеются две обмотки, а иногда бывает и несколько. Когда по какой-нибудь из обмоток проходит переменный ток, вокруг нее возникает переменное электромагнитное поле. Пересекая витки других обмоток, оно возбуждает в них переменные токи.
      Благодаря индукции переменное электромагнитное поле обладает одним замечательным свойством: оно волнообразно распространяется в пространстве. Ведь всякое изменение электрических сил в какой-то точке вызывает в соседней точке соответствующее изменение сил магнитных. Последнее, в свою очередь, влияет на электрические силы в более удаленной точке, а те на магнитные силы и т. д. Так возникает электромагнитная волна — та эстафета, где роль чередующихся бегунов играют электрические и магнитные силы. У этих бегунов нет соперников. Их скорость 300 000 километров в секунду!
      Если изобразить, как меняется величина электрических или магнитных сил с расстоянием, то получится уже знакомая нам волнистая линия — синусоида. Такая картина справедлива для какого-то момента времени. В следующий момент синусоида сместится, поскольку волна движется, и как мы уже сказали, очень быстро — со скоростью света. Длина электромагнитной волны — это расстояние между двумя соседними горбами либо впадинами такой синусоиды.
      Электромагнитные волны составляют обширное и могучее семейство. К нему относятся и радиоволны, и рентгеновы лучи, и свет. Каждый член этого семейства имеет свой, сугубо индивидуальный характер, определяемый длиной волны. Как и во всем, что касается радио, здесь гигантский размах «от — до»: длина радиоволн лежит в пределах от нескольких километров до миллиметров. Длина световых волн измеряется долями микрона (микрон — 1/1000 миллиметра).
      Что известно об этих резвых волнах?
      Еще в начале нашего столетия считалось, что электромагнитные волны — это колебания особого всепроникающего вещества — эфира (конечно, не того, который дается при наркозе). Но впоследствии ученые установили, что никакого эфира не существует. И слово «эфир» сохранилось в обиходе радистов лищь как привычное обозначение пространства, наполненного радиоволнами.
      Чем же объясняется способность электромагнитных волн распространяться в безвоздушном пространстве? Материальны ли они? Или, может быть, правы идеалисты, утверждавшие, что
      природа электромагнитных воли непознаваема, что эти волны не признают обычных земных законов?
      Если электромагнитные волны материальны, то они обязаны воздействоватьна различные предметы, оказывать на них давление. Об этом говорил еще английский физик Максвелл (1831 — 1879) — создатель теории электромагнитных волн. Но доказать опытным путем, что давление электромагнитных волн существует, никому не удавалось. Ничего удивительного — ведь оно ничтожно.
      По расчетам Максвелла, на один квадратный метр земной поверхности солнечный свет, например, давит с силой всего в несколько десятых миллиграмма. Поэтому даже сам Максвелл сомневался в том, что световое давление можно обнаружить и измерить.
      Эту исключительно трудную задачу решил выдающийся русский ученый П. Н. Лебедев.
      Внимание Лебедева привлекло одно явление природы, долгое время казавшееся загадочным. Всем известны «хвостатые звезды» — кометы. Хвосты комет, наводившие ужас на суеверных людей, есть не что иное, как скопления распыленного вещества. Было замечено, что когда комета пролетает вблизи Солнца, ее хвост обычно направлен в сторону, противоположную Солнцу. Но согласно закону всемирного тяготения, пометный хвост, как и любое другое тело, должен притягиваться Солнцем. Почему же происходит обратное?
      Лебедев объяснял загадочное поведение пометных хвостов давлением солнечного света. Но это была только догадка. Ученый решил во что бы то ни стало измерить световое давление. После множества опытов он добился успеха.
      Прибор, с помощью которого удалось обнаружить и измерить давление света, представлял собой стерженек с легкими крылышками, подвешенный на тончайшей кварцевой нити. К нити было прикреплено также маленькое зеркальце, отбрасывающее световой зайчик на специальную линейку — шкалу.
      Под воздействием силы света стерженек поворачивался, закручивая нить до тех пор, пока не уравновешивалась сила, давящая на крылышко. Стерженек поворачивался, и по шкале пробегал световой зайчик, служивший «стрелкой».
      Когда Лебедев направил на крылышко луч света, нить также закрутилась, и зайчик переместился по шкале.
      Казалось бы, световое давление обнаружено, величина его измерена. Но ученого ожидал неприятный сюрприз. Крылышко отклонялось не так, как это должно было быть по расчетам Максвелла. В чем здесь дело?
      Выяснилось, что световой луч не только давил на крылышко, но и нагревал его. Тепло передавалось окружающему воздуху, и воздушные струи «доворачивали» крылышко еще на какой-то угол. Лебедев откачал воздух из сосуда, в котором находился прибор. Возникли и другие препятствия. Ученый терпеливо устранял их одно за другим и, наконец, добился правильного результата.
      Этими опытами была доказана материальность электромагнитных волн.
     
      ТО ЖЕ, ТОЛЬКО БЕЗ КОШКИ
      Рассказывают, что югославский драматург Нушич, автор многих известных комедий, в беседе с друзьями попробовал объяснить, что такое телеграф.
      — Представьте большую кошку, хвост у нее в Загребе, а голова в Белграде. Потянут за хвост в Загребе — в Белграде мяукнет.
      Тогда друзья спросили, что же такое радио.
      — То же самое, — ответил Нушич, — только без кошки.
      Объяснение шутливое и, конечно, не претендующее на научную точность. Попытаемся сделать то же самое, что сделал Нушич, только более научно: объясним, что такое радио — просто и наглядно. С радиоволнами мы уже знакомы, посмотрим теперь, как с их помощью осуществляется беспроволочная связь.
      Для радиосвязи и радиовещания нужны: радиопередатчик, передающая и приемная антенны и радиоприемник. Радиопередатчик — это «фабрика электрических колебаний». Передающая антенна распространяет, а приемная — принимает «продукцию». Радиоприемник — сложнейшее «предприятие», перерабатывающее электрические колебания в звуки. Происходит радиопередача следующим образом.
      Электромагнитные волны, излучаемые антенной радиопередатчика, как и любые другие волны, обладают энергией. Достигая места приема, волны воздействуют на антенну радиоприемника. Благодаря электромагнитной индукции (мы говорили о ней выше) электроны в проводе антенны приходят в движение — начинает течь переменный электрический ток, частота которого всегда соответствует длине принимаемой электромагнитной волны. Этот ток и улавливается приемником.
      Чем выше частота электрического тока, то есть чем короче длина электромагнитной волны, — тем легче излучается энергия. Это одна из причин того, что для радиосвязи применяются быстропеременные токи (или, как называют их теперь, токи высокой частоты), а не обычный переменный ток.
      В первых опытах А. С. Попова передатчиком служил очень несовершенный вибратор Герца. Его наиболее существенный недостаток легко пояснить на таком примере.
      Представьте, что вы сидите на собрании, где разгорелись бурные прения. Каждый что-то говорит соседу. Звуки отдельных голосов сливаются в сплошной гул, трудно что-либо понять. Вы тоже не прочь поделиться мыслями с товарищем, повышаете голос, чтоб тот услышал, стараетесь перекричать толпу. Естественно, этому примеру могут последовать и другие. Общий гул усилится, и тут уж совсем ничего не разберешь.
      Нечто аналогичное происходило на заре развития радио. Чем больше становилось радиопередатчиков, чем более повышалась их мощность, тем сильнее они мешали друг другу. Положение казалось безвыходным. Однако вскоре удалось навести порядок в эфире. Чтобы выделить ту или иную передачу, стали использовать явление резонанса.
      Допустим, две гитарные или скрипичные струны настроены на одинаковый тон. Ударьте по одной из струн — вторая тотчас отзовется. Такое явление называется резонансом (слово «резонанс» означает отзыв, отклик).
      Любое упругое тело — струна, пружина и т. д. — после толчка начинает колебаться с определенной частотой, зависящей от размеров и формы колеблющегося тела, а также от материала, из которого оно сделано. Эта частота получила название «собственной».
      Резонанс наблюдается тогда, когда собственная частота струны, пружины или маятника совпадает с частотой внешних толчков. При резонансе оказывается достаточно сравнительно небольшой затраты энергии, чтобы поддерживать сильные колебания какого-либо тела. Так, например, даже ребенок может раскачать тяжелые качели, если будет толкать их в такт колебаниям.
      Человеческое ухо — великолепный «приемник», воспринимающий широчайшую полосу звуковых частот. Но представьте себе, что мы можем настраивать его на определенный тон, как настраивают струны музыкального инструмента. Тогда оно будет откликаться (резонировать) только на этот тон, а все остальные звуковые колебания окажутся неслышными.
      Если бы подобная настройка наших органов слуха и речи была возможна, то переговариваясь в толпе «на разных частотах», мы не испытывали бы никаких помех.
      Теперь перейдем к действительности. То, что было фантазией, когда мы говорили о человеческой речи, оказалось вполне осуществимым в области радио.
      Все это известно. Но как удалось помочь каждому передатчику спокойно, не надрываясь, «разговаривать» с многомиллионными слушателями среди общего галдежа, устраиваемого в эфире радиостанциями всей земли?
      Пришлось эфир поделить. Каждой радиостанции отведена определенная полоска частот, на которых ей дозволено вести передачи. Кроме того, и приемник и передатчик для этой цели были снабжены особым устройством. О нем поговорим подробно в дальнейшем. Пока же отметим, что оно называется колебательным контуром и позволяет передатчику не нарушать установленных в эфире границ
      При чем тут, однако, резонанс?
      Радиопередатчик, в котором имеется колебательный контур, излучает уже не широкую полосу радиоволн, а очень узкую, соответствующую настройке контура. Приемник, снабженный аналогичным контуром, при настройке в резонанс будет улавливать только волну «своего» передатчика.
      Первые радиоприемники, как и передатчики, были очень несовершенны. Одним из их недостатков оказалась низкая чувствительность к электромагнитным волнам. Как известно, энергия радиоволн, распространяющихся в пространстве, невелика и с расстоянием становится все меньше. Л первые радиоприемники «откликались» лишь на сравнительно сильные сигналы.
      Как повысить чувствительность радиоприемника? Ученые не сразу смогли ответить на этот вопрос. Казалось, радиотехника очутилась в тупике.
      Но из любого тупика ученые находят выход. На этот раз путь науке осветила лампа, неизмеримо более «волшебная», чем знаменитая лампа Аладина из сказок Шехерезады.
      Это была радиолампа.
      Она гигантски усиливает электрические сигналы. Поэтому ламповые радиоприемники могут улавливать ничтожные по силе электромагнитные волны.
      Неудивительно, что первые радиолампы произвели сенсацию.
      «Никакие усовершенствования в современной радиотехнике не могут произвести такого впечатления, — рассказывал П. А. Остряков — впоследствии видный советский радиоспециалист, — какое получилось от знакомства с первыми радиолампами, появившимися в русской армии во время первой мировой войны...
      XII армия под Ригой готовилась к наступлению. Штаб Северного фронта в Пскове лихорадочно сносился с армейским штабом в Риге. Проволока между Псковом и Ригой время от времени рвалась, и тогда ее дублировала радиосцязь.
      Полевая двухкиловаттная искровая радиостанция 1 не могла надежно перекрыть расстояние в 250 километров; поэтому посредине, в городе Валке, стояла ретрансляционная станция. Она преимущественно помогала Риге, передавая в Псков ее шифровки. Более мощный Псков обходился без помощи Валка. Хотя и плоховато, но Рига без посредника принимала его работу. Но вот случилось несчастье: «пропал» Валк, нарушилась связь в самый разгар работы штаба. В этот момент на псковскую радиостанцию доставили какой-то небывалый груз. Тяжелый плоский ящик полированного дуба, примерно 40X 50 см.
      Дежурный слухач у аппаратной двуколки не обращал на все это никакого внимания: его целиком поглотила неудача... Слухача попросили отойти, и на его табуретку поставили ящик...
      ...В лампе появилось небольшое голубое свечение, а в телефоне громко заработала Рига, безрезультатно звавшая Валк. Впрочем, не только Рига; там жужжало несколько вращающихся разрядников станций РОБТиТ («Русское общество беспроволочных телеграфов и телефонов» в Петербурге) и пели тональные искры наших и немецких «телефунконов». Дежурный слухач с растерянным видом пояснял: «Двннск, Якобштадт, а это он... работает».
      Получилось впечатление, точно рассеялся, туман и стало видно во все концы. Прозревший слепец, вероятно, почувствовал бы себя так же, как те, кто тогда у двуколки искровой радиостанции как зачарованные смотрели на эту сиявшую голубым светом лампу...»
      Радиолампа совершила переворот не только в приемной, но и в передающей технике. Искровые передатчики, применявшиеся еще А. С. Поповым, более совершенные дуговые, где электрические колебания создавались не прерывистой искрой, а постоянно горящей электрической дугой, машинные, подобные тем, что применяются для создания переменного тока в осветительных сетях, — все они были вынуждены уступить место ламповым передатчикам, или, как часто говорят, генераторам (слово «генератор» происходит от слова «генерировать», то есть возбуждать, создавать).
      Так колебательный контур и электронная лампа утвердились в радиотехнике, стали ее основой.
     
      НЕДВИЖИМЫЙ МАЯТНИК
      Колебательный контур, этот своеобразный недвижимый маятник, состоит из двух деталей — катущки индуктивности и конденсатора.
      Катушка индуктивности представляет собой проволочную спираль, которая обычно наматывается на основание из какого-либо материала, не проводящего электрический ток.
      Простейший конденсатор — это две плоские металлические пластины, расположенные параллельно на небольшом расстоянии друг от друга.
      Прежде чем рассмотреть работу колебательного контура, познакомимся с действием его частей — катушки индуктивности и конденсатора.
      В повседневной жизни нам часто приходится сталкиваться с явлением инерции. Под словом «инерция» подразумевают свойство тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Часто можно наблюдать, как движется автомобиль или трамвай с выключенным мотором, как едет велосипедист, не вращая педалей. Такое движение обусловлено инерцией.
      Чтобы сдвинуть с места тяжело груженный вагон, нужно приложить большую силу. Как только вагон тронулся, двигать его становится гораздо легче. Чтобы затормозить движение такого вагона, нам снова придется приложить очень большую силу. Это еще один пример инерции.
      На валах многих машин устанавливают маховики — массивные колеса, сглаживающие толчки вращающихся валов. Попробуйте сразу раскрутить маховик, либо резко затормозить — ничего не выйдет. Медленно, как бы нехотя, будет набирать он скорость, а уж когда раскрутится, то так же нехотя, постепенно будет останавливаться.
      Катушка индуктивности напоминает маховик. Она обладает своего рода инерцией по отношению к электрическому току, может накапливать энергию.
      Если полюсы электрической батареи замкнуть прямолинейным проводником, то в такой цепи практически мгновенно установится наибольшая сила тока. Значит, электрическая инерция прямого провода ничтожно мала.
      Если же к батарее подключить проволочную спираль, то сила тока достигнет максимальной величины не сразу, а постепенно, спустя некоторый промежуток времени. Это будет происходить тем медленнее, чем больше витков в спирали. Таким образом, катушка индуктивности обладает электрической инерцией, которая возрастает с увеличением числа витков.
      Индуктивность катушки препятствует не только быстрому возрастанию тока при замыкании цепи, но и его падению в момент размыкания. Иными словами, подобно тому как инерция противодействует всякому изменению скорости движения тел, индуктивность оказывает сопротивление всякому изменению силы электрического тока.
      Теперь обратимся к конденсатору. Это своеобразный сосуд, вмещающий определенный электрический заряд. Чем больше площадь пластин конденсатора и меньше расстояние между ними, тем выше его емкость, то есть тем больший заряд он может вместить.
      Чтобы зарядить конденсатор, нужно подключить его к полюсам электрической батареи. При этом на одной пластине («обкладке») конденсатора сосредоточится положительный заряд, а на другой — отрицательный. Если теперь отключить батарею и замкнуть обкладки проводником, то конденсатор почти моментально разрядится — по проводнику протечет ток, и заряды уравновесят друг друга. Если конденсатор замкнуть прямолинейным проводником, то наибольший ток потечет в первый миг; по мере разряда, длящегося миллионные доли секунды, сила тока будет падать и станет равна нулю, когда конденсатор совсем разрядится.
      Другое дело, если к обкладкам конденсатора присоединить катушку индуктивности. В такой цепи, вследствие ее большой электрической инерции, максимальная сила тока установится не сразу. Ток, проходящий по катушке, будет возрастать постепенно и достигнет наибольшей величины, когда конденсатор полностью разрядится.
      Казалось бы, в этот момент ток должен мгновенно прекратиться — ведь конденсатор полностью разрядился. Но вспомним маховик: уже давно замолк мотор, вращающий вал, а это тяжелое колесо все крутится и крутится.
      Точно так же и движение электрических зарядов в силу инерции катушки не прекратится сразу, как только конденсатор разрядится. За счет энергии, накопленной катушкой, ток некоторое время будет течь в ту же сторону, что и раньше, постепенно убывая. При этом конденсатор вновь станет заряжаться, но на обкладке, где раньше был положительный заряд, начнет сосредоточиваться отрицательный, и наоборот. В тот момент, когда конденсатор снова полностью зарядится, сила тока в цепи упадет до нуля; затем ток потечет в обратную сторону — конденсатор опять станет разряжаться.
      Такой процесс попеременного заряда и разряда станет повторяться вновь и вновь. В цепи, состоящей из конденсатора и подключенной к нему катушки, будут происходить электрические колебания. Отсюда и название «колебательный контур». Если бы провод катушки не обладал сопротивлением, то есть пропускал бы электрический ток без малейших потерь, то колебательный процесс в контуре продолжался бы вечно.
      Однако в любом проводе неизбежно расходуется электрическая энергия. Электронам, движущимся по проводу, приходится пробиваться сквозь гущу атомов металла. Часть электронов сталкивается с ними, резко тормозится и теряет свою энергию, которая превращается в тепло, нагревая провод (вспомните раскаленную спираль электрической плитки).
      А раз в проводе катушки имеются потери энергии, то электрические колебания мало-помалу затухают, и колебательный процесс в контуре прекращается.
      Колебательный контур — электрический маятник. Как и обычный маятник, он имеет собственную частоту колебаний. Чем больше индуктивность катушки и емкость конденсатора, тем реже колебания — ниже собственная частота колебательного контура. Регулировкой емкости или индуктивности контур передатчика либо приемника настраивают на нужную частоту электрических колебаний.
     
      ВОЛШЕБНАЯ ЛАМПА
      В детстве я очень любил арабскую сказку об Аладине и волшебной лампе. Мое воображение захватывали чудеса, совершаемые этой удивительной лампой. С ее помощью легко исполнялись самые фантастические желания. Она наделяла людей безграничной властью над окружающим миром: позволяла видеть, что делается за тридевять земель, слышать сказанное на другом конце света...
      Взрослые скучно объясняли: нет такой лампы и быть не может. Все это выдумка.
      А когда я подрос, то обнаружил, что она существует.
      Правда, нет в ней ничего сверхъестественного, загадочного. Она появилась не в результате какого-то колдовства, не под действием таинственных чар — ее создал великий гений человека.
      Речь идет о радиолампе, или, как ее называют иначе, электронной лампе.
      Что же представляет собой этот замечательный прибор, совершивший переворот в науке и технике, во всей нашей жизни? Как устроена и работает «волшебная» лампа, отвоеванная человеком у сказки?
      СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ В ДИОДЕ. В простейшей радиолампе (диоде) два электрода: катод и анод.
      Пока батарея накала отключена, свободные электроны не покидают металла, из которого сделан катод. Но вот батарею включили, катод раскалился, и свободные электроны ринулись наружу. Скорее на анод,навстречу положительным зарядам! Стремительное движение электронов от катода к аноду через безвоздушное пространство и образует «анодный» ток, заставляющий отклониться стрелку электроизмерительного прибора.
      Электронная лампа, как и лампа из арабской сказки, была найдена случайно. Однако эта случайность совсем иного рода. Она подготавливалась незаметным, но поистине титаническим трудом сотен ученых. Одному из них — известному американскому изобретателю Эдисону — досталась роль нового Аладина. В конце прошлого века Эдисон, занимавшийся усовершенствованием электрической лампочки, изобретенной нашим соотечественником Лодыгиным, столкнулся с любопытным явлением. Был проделан такой опыт. Внутри баллона осветительной лампы поместили небольшую металлическую пластинку. Между пластинкой и нитью накала включили электрическую батарею и чувствительный гальванометр — прибор для обнаружения тока. Как и следовало ожидать, стрелка гальванометра осталась неподвижной. Ведь электрический ток течет только по замкнутым цепям, а между пластинкой и нитью лампы имелся разрыв.
      Но вот лампу включили, и нить раскалилась. Здесь-то и произошло неожиданное. Стрелка гальванометра поползла вправо. Значит, в разомкнутой цепи начал течь ток. Пространство между пластинкой и раскаленной нитью он перепрыгивал, словно бегун небольшую канавку, повстречавшуюся на пути.
      И вот что еще: ток появлялся только тогда, когда к пластинке присоединяли положительный полюс батареи, а к нити — отрицательный. Достаточно было поменять полюсы местами, как ток прекращался.
      Все это противоречило законам электротехники — науки, которая в то время достигла уже достаточно высокого уровня.
      Почему ток проходит через безвоздушное пространство между нитью и пластинкой? Отчего он течет лишь в том случае, если «плюс» батареи подключен к пластинке, «минус» — к нити, а не наоборот?
      Ответ оказался очень простым.
      Нить лампы делается из металла. А металлы отличаются тем, что в них много свободных, не связанных с атомами электронов. Эти «бездомные» электроны блуждают между атомами металла. По мере нагрева нити скорость их движения возрастает. Наконец, они начинают «выпрыгивать» наружу. Когда нить раскалена, вокруг нее образуется облачко электронов. Обычно они висят «между небом и землей». Но как только пластинка приобретает положительный заряд, электроны, заряженные отрицательно, дружно устремляются к ней. А ведь поток электронов, движущихся водном направлении, и есть электрический ток!
      Если же пластинка подключается к отрицательному полюсу, электроны отскакивают от нее. В этом случае тока не получается. Отсутствует ток и тогда, когда лампа не горит: холодная нить не испускает электронов.
      Металлическую пластинку (положительный электрод) назвали анодом лампы, а ламповую нить (отрицательный электрод) — катодом. Простейшая радиолампа, в которой имеется всего лишь два электрода — катод и анод, — получила название диода. (Диод, триод и другие названия ламп происходят от древнегреческих числительных 2, 3 и т. д. и обозначают число электродов в радиолампе).
      Диод — это еще не вполне «волшебная» лампа, но у него уже есть одно очень интересное свойство — с его помощью можно «выпрямлять» переменный ток — преобразовывать его в постоянный, то есть текущий в одном направлении. Действительно, если подключить диод к осветительной сети, ток через него будет течь только в одну сторону короткими толчками — импульсами — в те моменты, когда па анод поступает положительный заряд. Когда же анод заряжен отрицательно, лампа вообще не пропускает тока, она, как говорят, «заперта». Таким образом, диод действует подобно вентилю велосипедной или автомобильной камеры, пропускающему воздух лишь в одну сторону. Поэтому выпрямительную лампу иногда называют вентилем.