Радио

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

В природе все вещества (газы, жидкости, твердые предметы) состоят из мельчайших частиц — молекул, а молекулы — из еще более мелких частиц — атомов. Но атом также имеет сложное строение. В его центре находится ядро, размеры которого приблизительно в 100 000 раз меньше размеров всего атома. Вокруг ядра обращаются электроны.

Ядро атома несет в себе положительный электрический заряд; электроны заряжены отрицательно. Заряд ядра по величине равен сумме зарядов электронов, поэтому атом в целом электрически нейтрален.

Электрические заряды взаимодействуют друг с другом. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, а заряженные разноименно — притягиваются.

Если потереть кусок янтаря или стеклянную палочку куском сухого шелка, то часть электронов перейдет от янтаря или стекла к шелку. В результате янтарь и стекло приобретут положительный заряд, а шелк — отрицательный. Избыточный положительный заряд действует на легкие предметы, притягивая их. Значит, в пространстве, окружающем заряженное тело, существуют электрические силы.

В некоторых телах (главным образом это металлы — медь, железо, алюминий и др.) часть электронов не связана с атомами и может переходить от одного атома к другому. Но это движение электронов беспорядочно. Если же к концам металлической проволоки подключить какой-нибудь источник электричества (например, батарейку от карманного фонарика), то под действием электрических сил в проволоке возникнет поток «свободных» электронов, направленный от отрицательного полюса батареи к положительному, то есть появится электрический ток. Электрический ток, текущий в одну сторону, называют постоянным.

Если к проводу, по которому течет постоянный ток, приблизить обычный компас, как это показано на рис. 3, то стрелка компаса отклонится от своего первоначального положения.

^{Рис. 3. Действие магнитного поля.}

Стоит только разомкнуть цепь тока, как стрелка снова начнет указывать север. Значит, электрический ток, текущий по проводу, возбуждает в пространстве не только электрические, но и магнитные силы, отклоняющие стрелку компаса.

Электрические и магнитные силы, возбуждаемые током, представляют собой одно из проявлений особого вида материи — так называемого электромагнитного поля.

Кроме постоянного, существует также переменный ток, направление которого изменяется много раз в секунду. Такой ток течет в осветительной сети. Там он изменяет свое направление 100 раз в секунду: сотую долю секунды течет в одном направлении, затем меняет направление на обратное, спустя сотую долю секунды снова идет в прежнем направлении и т. д. Он все время как бы колеблется, совершая 50 полных колебаний в секунду. Если зарисовать изменение силы переменного тока (она пропорциональна числу электронов, проходящих через какое-либо поперечное сечение проводника в единицу времени) и его направление, то получится картина, показанная на рис. 4. Одно полное электрическое колебание выделено на ней жирной линией.

^{Рис. 4. Кривая переменного тока.}

Число колебаний, совершаемых переменным током в единицу времени, называется его частотой. Таким образом, частота тока в осветительной сети равна 50 колебаниям в секунду. В радиотехнике применяются быстропеременные токи с частотами от нескольких десятков тысяч до сотен миллионов колебаний в секунду.

В пространстве, окружающем провод с переменным током, как и при постоянном токе, действуют электрические и магнитные силы, т. е. существует электромагнитное поле. Но если приблизить к такому проводу компас, то его стрелка останется неподвижной. Это объясняется тем, что магнитные силы, действующие вокруг провода, по которому течет переменный ток, изменяются чрезвычайно быстро, и стрелка не успевает реагировать на эти изменения.

Электрические и магнитные силы поля не существуют раздельно; всякое изменение электрических сил влечет за собой изменение сил магнитных, и наоборот. Это свойство поля называют электромагнитной индукцией.

Если в электромагнитное поле переменного тока поместить замкнутый виток провода, то в проводе начнет циркулировать ток той же частоты. Это явление как раз и объясняется электромагнитной индукцией.

Переменное электромагнитное поле имеет одно замечательное свойство: оно волнообразно распространяется в пространстве со скоростью света на значительное расстояние от места своего возникновения.

На рис. 5 схематически показана электромагнитная волна.

^{Рис. 5. Схематическое изображение электромагнитной волны.}

Стрелки указывают, как изменяется направление электрических сил по мере распространения волны (так же изменяются и магнитные силы, но они направлены под прямым углом к электрическим и на рисунке не показаны). Длина электромагнитной волны — это расстояние между двумя соседними максимумами электрических или магнитных сил одного направления.

Длина электромагнитных волн бывает различной. Например, видимый свет — это тоже электромагнитные волны, только чрезвычайно короткие (длина световых волн измеряется тысячными долями миллиметра). Радиоволны — более длинные электромагнитные волны. Они воспринимаются нами с помощью радиоприемника.

Как же создаются электрические колебания, каким образом работают радиопередатчик и приемник?