БЕСІДА ДРУГА 2. ПЕРШЕ ЗНАЙОМСТВО З радіопередач і радіотрансляції
Слово «радіо» походить від латинського radiare - випромінювати або випускати промені, Радіомовна станція, наприклад, подібно до Сонця випромінює радіохвилі на всі боки по радіусах. Лише деякі радіостанції спеціального призначення випромінюютьрадіохвилі в якомусь одному напрямку.
Якби ти прийшов на територію радіомовної станції, то перш за все побачив би вертикальну ажурну металеву щоглу або дроти, підняті високо над землею. Це - антена. Поруч або неподалік - будівля, де знаходиться передавач, що виробляє електричні коливання високої частоти, які антена перетворює в енергію радіохвиль.
До передавача від радіостудії, а вона може знаходитися далеко від передавача, йде підземний кабель - добре ізольовані проводи в міцної оболонці. У студії встановлений мікрофон. Не тільки голос диктора, розмова людей і звуки музики, а й шепіт, шерехи мікрофон миттєво превртцает в електричні коливання звукової частоти, які по кабелю надходять до передавача, щоб «впровадитися» в його високочастотні коливання. Скільком ще перетворенням піддається змінний струм звукової частоти, перш ніж приймач перетворить його знову в звуки!
Приймач буде першим твоїм практичним кроком до пізнання радіотехніки. А щоб цей крок був упевненим, треба розібратися в суті тих фізичних явищ, які лежать в основі техніки радіопередачі і радіоприйому, поговорити про природу звуку і дещо більше, ніж в першій бесіді, про змінний струм і його властивості.
Про КОЛИВАННЯ І ХВИЛЯХ
Навколо нас весь час народжуються і згасають коливальні явища. Коливається гілка, з якої злетіла птиця. Коливаються маятники годин, гойдалки. Під дією вітру коливаються дерева, дроти, підвішені на стовпах, коливається вода в озерах і морях.
Ось ти кинув на гладку поверхню озера камінь, і від нього побігли хвилі (рис. 16). Що сталося? Частинки води в місці удару каменю вдавилися, витіснивши сусідні частинки, і на поверхні води утворилася кільцеподібний горб. Потім в місці падіння каменя вода піднялася вгору, але вже вище попереднього рівня - за першим горбом з'явився другий, а між ними - западина. Далі частинки води продовжують переміщатися по черзі вгору і вниз - коливаються, захоплюючи за собою все більше і більше сусідніх частинок води. Утворюються хвилі, що розходяться від місця свого виникнення концентричними колами.
Підкреслюю: частинки води тільки коливаються, але не рухаються разом з хвилями. У цьому неважко переконатися, кинувши на коливну поверхню води тріску. Якщо немає вітру або течії води, тріска буде лише опускатися і підніматися над рівнем води, не переміщаючись разом з хвилями.
Водяні хвилі можуть бути великими, тобто сильними або маленькими - слабкими, Сильними ми називаємо такі хвилі, які мають великий розмах коливань, як кажуть, великі амплітуди коливань. Слабкі хвилі мають малі горби - невелику амплітуду. Чим більше амплітуди виникли хвиль, тим більшу енергію вони несуть в собі.
Мал. 16. При ударі каменю об поверхню води виникають хвилі
Енергія хвиль, що виникли від кинутого каменя, відносно невелика, проте вона може змусити коливатися очерет і траву, що ростуть в озері. Але ми знаємо, які великі руйнування берега можуть виробляти морські хвилі, що володіють великими амплітудами і, отже, великою енергією. Ці руйнування здійснюються саме тією енергією, яку хвилі безперервно віддають березі.
Хвилі можуть бути частими або рідкими. Чим менше відстань між гребенями хвиль, що біжать, тим коротше кожна взята окремо хвиля. Чим більше відстань між хвилями, тим довше хвиля. Довжиною хвилі на воді ми називаємо відстань між двома сусідніми біжать гребенями або западинами. У міру віддалення хвиль від місця виникнення їх амплітуди поступово зменшуються, загасають, але довжина хвиль залишається незмінною.
Хвилі на воді можна також створювати, наприклад, занурюючи в воду палицю і ритмічно, в такт з коливаннями води, опускаючи і піднімаючи її. І в цьому випадку хвилі будуть затухаючими. Але існувати вони будуть лише до тих пір, поки ми не припинимо обурювати поверхню води.
А як виникають коливання звичайних гойдалок? Це ти добре знаєш: їх треба підштовхнути, ось вони і будуть гойдатися з боку в бік. Чим сильніше поштовх, тим більше амплітуди коливань. Ці коливання будуть затухати, якщо не підтримувати їх додатковими поштовхами. Такі і багато інших подібних механічні коливання ми бачимо. У природі ж більше невидимих коливань, які ми чуємо, відчуваємо у вигляді звуку. Не завжди, наприклад, можна помітити коливання струни музичного інструменту, але ми чуємо, як вона звучить. При поривах вітру в трубі виникає звук. Його створюють коливальні рухи повітря в трубі, які ми не бачимо. Звучать камертон, стакан, ложка, тарілка, учнівське перо, аркуш паперу - вони теж коливаються.
Так, юний друг, ми живемо в світі звуків, тому що багато навколишні нас тіла, вагаючись, звучать.
Як виникають звукові хвилі в повітрі? Повітря складається з невидимих очам частинок. При вітрі вони можуть переноситися на великі відстані. Але вони, крім того, можуть і коливатися. Наприклад, якщо в повітрі зробити різкий рух палицею, то ми відчуємо легкий порив вітру і одночасно почуємо слабкий звук. Звук цей - результат коливань частинок повітря, порушених коливаннями палиці.
Проведи такий досвід. Відтягни струну, наприклад, гітари, а потім відпусти її. Струна почне тремтіти - коливатися біля свого початкового положення спокою. Досить сильні коливання струни помітні на очей. Слабкі коливання струни можна тільки відчути як легке лоскотання, якщо доторкнутися до неї пальцем. Поки струна коливається, ми чуємо звук. Як тільки струна заспокоїться, звук затихне. Народження звуку тут - результат згущення і розрідження частинок повітря. Вагаючись з боку в бік, струна тіснить, як би пресує перед собою частинки повітря, утворюючи в деякому його обсязі області підвищеного тиску, а ззаду, навпаки, області зниженого тиску. Це і є звукові хвилі. Поширюючись в повітрі зі швидкістю близько ЗЧ0 м / с, вони несуть в собі певний запас енергії. У той момент, коли до відходу доходить область підвищеного тиску звукової хвилі, вона натискає на барабанну перетинку, кілька прогинаючи її всередину. Коли ж до вуха доходить розріджена область звукової хвилі, барабанна перетинка вигинається кілька назовні. Барабанна перетинка весь час коливається в такт з чергуються областями підвищеного і зниженого тиску повітря.
Ці коливання передаються по слуховому нерву в мозок, і ми сприймаємо їх як звук. Чим більше амплітуди звукових хвиль, тим більше енергії несуть вони в собі, тим голосніше сприймається нами звук.
Звукові хвилі, як і водяні або електричні коливання, зображують хвилястою лінією - синусоїдою. Її горби відповідають областям підвищеного тиску, а западини - областям зниженого тиску повітря. Область підвищеного тиску і наступна за нею область зниженого тиску утворюють звукову хвилю.
Ми живемо і в світі електромагнітних коливань, випромінюваних електричними приладами і всіма проводами, в яких тече змінний струм, величезним числом антен радіостанцій, атмосферними електричними розрядами, надрами Землі і нескінченним Космосом. Тільки за допомогою приладів, створених людиною, вони можуть бути виявлені і зафіксовані.