|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Máy đo bức xạ. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Điện báo vô tuyến - một phương tiện để truyền (nhận) thông tin văn bản bằng radio. Các chữ cái trong bảng chữ cái được thể hiện bằng sự kết hợp của dấu chấm và dấu gạch ngang (mã Morse). Hiện tại, công nghệ này được sử dụng chủ yếu bởi những người đam mê nghiệp dư, cũng như trong tín hiệu của các đèn hiệu vô tuyến khác nhau và ít thường xuyên hơn trong hệ thống liên lạc nội bộ.
Máy ghi âm vô tuyến không dây đúng ra được coi là phát minh vĩ đại nhất của cuối thế kỷ XNUMX, mở ra một kỷ nguyên mới trong lịch sử tiến bộ của loài người. Giống như máy điện báo cũ đặt nền móng cho kỹ thuật điện, việc tạo ra máy điện báo vô tuyến là điểm khởi đầu cho sự phát triển của kỹ thuật vô tuyến, và sau đó là điện tử, những thành công to lớn mà ngày nay chúng ta thấy ở khắp mọi nơi. Một điểm song song thú vị khác có thể được ghi nhận trong lịch sử của hai phát minh này: những người tạo ra máy điện báo, Seumble và Schilling, là những nhà phát minh đầu tiên cố gắng sử dụng sự tò mò được phát hiện gần đây - dòng điện, vì lợi ích của con người, và hoạt động của Điện báo vô tuyến của Popov và Marconi dựa trên hiện tượng bức xạ điện từ mới được phát hiện. Khi đó, cho đến nay, công nghệ truyền thông là công nghệ đầu tiên đòi hỏi và sử dụng những thành tựu mới nhất của khoa học. Trong máy điện báo, vật mang tín hiệu là dòng điện. Trong kỹ thuật ghi âm vô tuyến, sóng điện từ đóng vai trò là sóng mang, truyền trong không gian với tốc độ lớn và không cần bất kỳ sợi dây nào cho chính nó. Việc phát hiện ra dòng điện và phát hiện ra sóng điện từ cách nhau đúng một trăm năm, và bằng ví dụ của chúng, người ta có thể thấy những thành công nổi bật mà vật lý đã đạt được trong thế kỷ này. Nếu như chúng ta nhớ, dòng điện được Galvani phát hiện ra một cách tình cờ, thì sóng điện từ lần đầu tiên tự biểu hiện là kết quả của một thí nghiệm hoàn toàn có mục đích của Hertz, người hoàn toàn biết rõ cái gì và cách tìm kiếm, bởi vì thậm chí hai mươi năm trước khám phá đáng chú ý của ông, sự tồn tại của sóng điện từ với độ chính xác toán học đã được tiên đoán bởi nhà vật lý vĩ đại người Anh Maxwell. Để hiểu nguyên lý của phép ghi bức xạ, chúng ta hãy nhớ điện trường là gì và từ trường là gì. Hãy lấy một quả bóng nhựa và chà xát nó với một miếng vải len - sau đó quả bóng sẽ có khả năng thu hút các mẩu giấy nhỏ và rác. Như người ta thường nói, nó sẽ nhiễm điện, tức là nó sẽ nhận được một điện tích nhất định trên bề mặt của nó. Trong một trong những chương trước, người ta đã báo cáo rằng điện tích này có thể là âm và dương, và hai quả cầu tích điện bằng nhau sẽ đẩy nhau bằng một lực nhất định, và hai quả cầu có điện tích trái dấu sẽ hút nhau. Tại sao chuyện này đang xảy ra? Có lần, Faraday cho rằng mỗi quả bóng tạo ra xung quanh mình một loại nhiễu loạn vô hình nào đó, mà ông gọi là điện trường. Trường của một quả bóng tích điện tác dụng lên quả bóng khác và ngược lại. Hiện tại, giả thuyết của Faraday đã được khoa học chấp nhận, mặc dù chưa biết gì về bản chất của lĩnh vực này, nó là như thế nào. Ngoài thực tế là điện trường tồn tại, chỉ có hai đặc tính chắc chắn của nó là hiển nhiên: nó truyền trong không gian xung quanh bất kỳ vật thể tích điện nào với tốc độ 300000 km / s khổng lồ, mặc dù hữu hạn và tác động lên bất kỳ vật thể tích điện nào khác. tìm thấy chính nó trong lĩnh vực này, thu hút hoặc đẩy nó đi với một lực nhất định. Một biến thể của hiệu ứng này có thể được coi là một dòng điện. Như đã đề cập, bất kỳ dòng điện nào cũng là chuyển động có hướng của các hạt mang điện. Ví dụ, trong kim loại, đây là chuyển động của các electron, và trong chất điện phân, chuyển động của các ion. Điều gì làm cho các hạt này di chuyển theo một hướng? Câu trả lời đã biết: lực này là điện trường. Khi mạch điện được đóng trong dây dẫn dọc theo toàn bộ chiều dài của nó từ cực này đến cực kia của nguồn điện, thì sẽ sinh ra điện trường tác dụng lên các hạt mang điện, làm cho chúng chuyển động theo một chiều nhất định (ví dụ, trong chất điện phân, điện tích dương. các ion tích điện bị hút vào cực âm và các ion mang điện tích âm về cực dương). Phần lớn những gì đã nói về điện trường có thể là do từ trường. Mọi người đều đã xử lý các nam châm kim loại vĩnh cửu và biết về đặc tính của chúng để hút và đẩy nhau, tùy thuộc vào các cực - giống hoặc ngược chiều - chúng hướng về nhau. Sự tương tác của các nam châm được giải thích bởi thực tế là một từ trường phát sinh xung quanh bất kỳ một trong số chúng, và từ trường của một nam châm này tác động lên một nam châm khác và ngược lại. Người ta đã lưu ý rằng một từ trường phát sinh trong không gian xung quanh mỗi điện tích chuyển động, và bất kỳ dòng điện nào (mà chúng tôi nhắc lại lần nữa - là dòng chuyển động có hướng của các hạt mang điện) tạo ra từ trường xung quanh chính nó. Hiện tượng ngược lại cũng được thảo luận - hiện tượng cảm ứng điện từ, khi một từ trường thay đổi tạo ra dòng điện trong vật dẫn. Nhưng tại sao dòng điện này lại phát sinh, và tại sao nó chỉ xuất hiện khi từ trường thay đổi? Hãy cố gắng tìm ra điều này. Hãy lấy máy biến áp đã được thảo luận ở trên, là hai cuộn dây đặt trên một lõi. Bằng cách kết nối cuộn sơ cấp của máy biến áp với mạng, chúng ta sẽ nhận được một dòng điện trong cuộn thứ cấp. Điều này có nghĩa là các electron trong cuộn dây thứ cấp bắt đầu chuyển động theo một hướng, tức là, một loại lực nào đó bắt đầu tác động lên chúng. Bản chất của lực này là gì? Trong một thời gian dài, các nhà khoa học và kỹ sư điện đã bế tắc trước câu hỏi này. Đã sử dụng máy biến áp, họ không thể hiểu hết các quá trình diễn ra trong đó. Rõ ràng là hiện tượng này không thể được giải thích chỉ bằng tác động của từ trường. Một giả thuyết thú vị giải thích điều này và nhiều hiện tượng điện khác được đưa ra vào năm 1864 bởi nhà vật lý nổi tiếng người Anh Maxwell. Để hiểu nó, chúng ta lưu ý rằng quá trình xảy ra trong cuộn thứ cấp của máy biến áp rất giống với quá trình được quan sát trong bất kỳ dây dẫn nào của một mạch điện kín - và ở đây và ở đó các electron chuyển động có hướng. Nhưng trong vật dẫn của mạch, điều này xảy ra dưới ảnh hưởng của điện trường. Có lẽ một điện trường cũng phát sinh trong cuộn thứ cấp của máy biến áp? Nhưng nó đến từ đâu? Trong một mạch điện kín, một điện trường xuất hiện do sự bao gồm của một nguồn dòng điện (pin hoặc máy phát điện) trong đó. Nhưng trong mạch thứ cấp của máy biến áp, như bạn đã biết, không có nguồn bên ngoài của dòng điện. Maxwell cho rằng điện trường phát sinh ở đây dưới ảnh hưởng của từ trường thay đổi. Ông đã đi xa hơn và bắt đầu lập luận rằng hai trường này có liên quan chặt chẽ với nhau, rằng bất kỳ từ trường nào thay đổi đều tạo ra điện trường, và bất kỳ trường điện thay đổi nào cũng tạo ra từ trường, và chúng không thể tồn tại mà không có nhau, đại diện cho , như nó vốn có, một trường điện từ duy nhất. Lý thuyết của Maxwell có thể được giải thích bằng một ví dụ đơn giản sau đây. Hãy tưởng tượng rằng một quả cầu tích điện được treo vào một lò xo. Nếu chúng ta kéo nó xuống rồi buông nó ra, quả cầu sẽ bắt đầu dao động điều hòa quanh một số điểm cân bằng. Giả sử rằng các dao động này xảy ra với tần số rất lớn (tức là, quả cầu có thời gian lên xuống vài trăm, thậm chí hàng nghìn lần trong một giây). Bây giờ chúng ta sẽ đo độ lớn của cường độ điện trường tại một số điểm gần quả bóng. Rõ ràng, nó không phải là một giá trị bất biến: khi bóng đến gần, lực căng sẽ tăng lên, khi nó di chuyển ra xa, nó sẽ giảm. Chu kỳ của những thay đổi này rõ ràng sẽ bằng chu kỳ dao động của quả cầu. Nói cách khác, tại điểm này xuất hiện một điện trường xoay chiều. Theo giả thuyết của Maxwell, chúng ta phải giả định rằng điện trường thay đổi này sẽ tạo ra xung quanh chính nó một từ trường thay đổi với cùng một chu kỳ, và sau này sẽ gây ra sự xuất hiện của một điện trường xoay chiều đã ở một khoảng cách lớn hơn so với điện tích, v.v. Do đó, một hệ thống thay đổi định kỳ điện trường và từ trường sẽ xuất hiện trong không gian xung quanh quả bóng. Một cái gọi là sóng điện từ được hình thành, chạy theo mọi hướng từ một điện tích dao động với tốc độ 300000 km / s. Với mỗi dao động mới của quả cầu, một sóng điện từ khác được bức xạ vào không gian. Bao nhiêu rung động, bao nhiêu sóng gió. Nhưng cho dù có bao nhiêu sóng được phát ra trong một đơn vị thời gian, tốc độ lan truyền của chúng hoàn toàn không đổi. Nếu chúng ta giả sử rằng quả cầu thực hiện một dao động trong một giây, thì trong thời gian này phần "đầu" của sóng sẽ ở cách nguồn bức xạ 300000 km. Nếu tần số là 1000000 dao động trong một giây thì tất cả các sóng này sẽ lấp đầy không gian trong 1 giây, tính trên một đường thẳng cách nguồn bức xạ 300000 km. Phần chia của mỗi sóng riêng lẻ sẽ có đường đi là 300 m Như vậy, độ dài của mỗi sóng liên quan trực tiếp đến tần số dao động của hệ tạo ra nó. Lưu ý rằng bản thân làn sóng này có tất cả các điều kiện để lan truyền. Mặc dù mỗi môi trường đậm đặc suy yếu sức mạnh của nó ở mức độ này hay mức độ khác, về nguyên tắc, sóng điện từ có thể truyền trong không khí và nước, đi qua gỗ, thủy tinh, thịt người. Tuy nhiên, phương tiện tốt nhất cho nó là chân không. Bây giờ chúng ta hãy xem điều gì sẽ xảy ra nếu có một vật dẫn trên đường truyền sóng điện từ. Rõ ràng, điện trường của sóng sẽ tác dụng lên các êlectron của vật dẫn, kết quả là êlectron bắt đầu chuyển động có hướng, tức là trong vật dẫn sẽ xuất hiện dòng điện xoay chiều, có cùng chu kỳ dao động. và cùng tần số với điện trường tạo ra nó. Như vậy, có thể đưa ra lời giải thích cho hiện tượng cảm ứng điện từ do Faraday phát hiện. Rõ ràng là ví dụ của chúng ta có phần lý tưởng. Trong điều kiện thực tế, trường điện từ do một quả cầu tích điện dao động phát ra sẽ rất yếu và cường độ của nó ở một khoảng cách lớn thực tế bằng không. Dòng điện cảm ứng trong dây dẫn thứ cấp sẽ nhỏ đến mức không có thiết bị nào đăng ký được nó. Vì lý do này, trong suốt cuộc đời của Maxwell, lý thuyết của ông đã không nhận được sự xác nhận thực nghiệm. Nhiều nhà khoa học đã chia sẻ quan điểm của ông và đang tìm cách giúp phát hiện ra sóng điện từ. Các thí nghiệm theo hướng này đã trở thành điểm khởi đầu cho sự phát triển của kỹ thuật vô tuyến. Chỉ đến năm 1886, nhà vật lý người Đức Hertz mới tiến hành một thí nghiệm xác nhận lý thuyết của Maxwell. Để kích thích sóng điện từ, Hertz đã sử dụng một thiết bị mà ông gọi là máy rung, và để phát hiện - một thiết bị khác - máy cộng hưởng.
Bộ rung Hertz gồm hai thanh có cùng chiều dài, được mắc vào các kẹp của cuộn thứ cấp của cuộn cảm ứng. Ở hai đầu thanh đối diện nhau, người ta tăng cường các viên bi nhỏ bằng kim loại. Khi dòng điện cảm ứng đi qua cuộn thứ cấp của cuộn dây, một tia lửa điện nhảy ra giữa các quả cầu, và sóng điện từ được phát ra không gian xung quanh. Bộ cộng hưởng của Hertz gồm một sợi dây được uốn thành vòng, ở hai đầu của nó cũng được tăng cường các viên bi kim loại. Dưới tác dụng của từ trường xoay chiều của sóng điện từ, trong bộ cộng hưởng xuất hiện dòng điện xoay chiều, do đó giữa các quả cầu xảy ra sự phóng điện. Do đó, trong quá trình phóng điện trong bộ rung, người ta quan sát thấy bước nhảy tia lửa giữa các quả cầu cộng hưởng. Hiện tượng này chỉ có thể được giải thích trên cơ sở lý thuyết của Maxwell, do đó nhờ kinh nghiệm của Hertz, sự tồn tại của sóng điện từ đã được chứng minh một cách rõ ràng. Hertz là người đầu tiên có ý thức kiểm soát sóng điện từ, nhưng ông chưa bao giờ đặt cho mình nhiệm vụ tạo ra một thiết bị cho phép liên lạc vô tuyến không dây. Tuy nhiên, các thí nghiệm của Hertz, mô tả về nó xuất hiện vào năm 1888, đã khiến các nhà vật lý trên thế giới quan tâm. Nhiều nhà khoa học bắt đầu tìm cách cải tiến thiết bị phát và thu sóng điện từ. Máy cộng hưởng Hertzian là một thiết bị có độ nhạy rất thấp và do đó chỉ có thể bắt được sóng điện từ do máy rung phát ra trong phòng. Đầu tiên, Hertz đã truyền được khoảng cách 5, và sau đó là - 18 m. Năm 1891, nhà vật lý người Pháp Edouard Branly phát hiện ra rằng mạt kim loại đặt trong ống thủy tinh, khi có dòng điện chạy qua, không phải lúc nào cũng có điện trở như nhau. Khi sóng điện từ xuất hiện gần ống, ví dụ, từ một tia lửa thu được từ cuộn dây Ruhmkorff, điện trở của mùn cưa nhanh chóng giảm xuống và chỉ được phục hồi sau khi chúng bị rung nhẹ. Branly chỉ ra rằng đặc tính này của chúng có thể được sử dụng để phát hiện sóng điện từ.
Năm 1894, nhà vật lý người Anh Lodge lần đầu tiên sử dụng ống Branly mà ông gọi là "coherer" (từ tiếng Latin coheare - để liên kết, liên kết) để ghi lại sự truyền đi của sóng điện từ. Điều này giúp tăng phạm vi thu sóng lên vài chục mét. Để khôi phục độ nhạy của bộ tụ điện sau khi sóng điện từ đi qua, Lodge đã lắp đặt một đồng hồ hoạt động liên tục làm nó lắc liên tục. Trên thực tế, Lodge chỉ phải thực hiện một bước để tạo ra một máy thu thanh, nhưng ông đã không thực hiện bước này. Lần đầu tiên, ý tưởng về khả năng sử dụng sóng điện từ cho nhu cầu liên lạc đã được trình bày bởi kỹ sư người Nga Popov. Ông chỉ ra rằng các tín hiệu được truyền đi có thể có một khoảng thời gian nhất định (ví dụ, một số tín hiệu có thể dài hơn, những tín hiệu khác ngắn hơn) và, bằng cách sử dụng mã Morse, các công văn có thể được truyền mà không cần dây dẫn. Tuy nhiên, thiết bị này chỉ có ý nghĩa nếu có thể đạt được đường truyền vô tuyến ổn định trên một khoảng cách xa. Sau khi nghiên cứu các ống của Branly và Lodge, Popov bắt đầu phát triển một mạch kết nối thậm chí còn nhạy hơn. Cuối cùng, ông đã tạo ra một chất kết dính rất nhạy với các điện cực bạch kim chứa đầy mạt sắt.
Vấn đề tiếp theo là cải thiện quá trình lắc mùn cưa sau khi kết dính với nhau do sóng điện từ truyền qua. Cơ chế đồng hồ được Lodge sử dụng để khôi phục độ nhạy của bộ kết hợp đã không cung cấp hoạt động đáng tin cậy của mạch: sự rung lắc như vậy là thất thường và có thể dẫn đến việc bỏ lỡ các tín hiệu. Popov đang tìm kiếm một phương pháp tự động cho phép khôi phục độ nhạy của bộ kết nối chỉ sau khi nhận được tín hiệu. Sau khi thực hiện nhiều thí nghiệm, Popov đã phát minh ra phương pháp lắc định kỳ bộ kết tụ với sự hỗ trợ của búa chuông điện và sử dụng rơ le điện để bật mạch của chiếc chuông này. Sơ đồ do Popov phát triển có độ nhạy cao, và đến năm 1894, ông đã có thể sử dụng nó để nhận tín hiệu ở khoảng cách vài chục mét. Trong các thí nghiệm này, Popov đã thu hút sự chú ý của thực tế là phạm vi của máy thu tăng lên đáng kể nếu một dây thẳng đứng được kết nối với bộ kết nối. Vì vậy, ăng ten thu được phát minh, sử dụng nó Popov đã cải tiến đáng kể các điều kiện hoạt động của máy thu. Đến năm 1895, ông đã tạo ra máy thu thanh đầu tiên trong lịch sử. Máy thu thanh này được sắp xếp như sau. Ống nhạy cảm với mạt kim loại (coherer) được tăng cường ở vị trí nằm ngang; Một đoạn dây, là ăng-ten thu, được gắn vào một đầu của ống, và một dây nối đất được gắn vào đầu kia. Mạch điện của acquy được đóng qua tụ điện và rơ le điện từ: do mùn cưa trong ống có điện trở cao (đến 100000 ôm) nên dòng điện trong mạch acquy không đủ để hút phần ứng của rơ le. Nhưng ngay sau khi ống tiếp xúc với sóng điện từ, mùn cưa dính lại với nhau, và điện trở của ống giảm đáng kể. Cường độ dòng điện trong mạch tăng thì phần ứng của rơle bị hút. Trong trường hợp này, mạch thứ hai đã được đóng lại và dòng điện được dẫn qua các cuộn dây của rơ le chuông, kết quả là chuông hoạt động. Búa đập vào chuông, và dây xích mở ra. Búa trở lại vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo và đập vào ống, làm rung chuyển mùn cưa. Vì vậy, ống một lần nữa được chế tạo nhạy cảm với sóng điện từ.
Vào ngày 7 tháng 1895 năm 1896, Popov đã chứng minh hoạt động của máy thu thanh của mình trong một báo cáo tại cuộc họp của Hiệp hội Vật lý và Hóa học Nga. Nguồn của dao động điện từ trong các thí nghiệm của ông là máy rung phát của Hertz, chỉ trong máy phát của Popov thì khe hở tia lửa giữa ăng-ten và mặt đất mới được bật lên. Vào tháng XNUMX năm XNUMX, một bài báo của Popov mô tả người kế nhiệm của ông đã được đăng trên tạp chí của xã hội này. Sau đó Popov gắn một thiết bị điện báo Morse vào kế hoạch của mình và ghi vào băng ghi âm. Kết quả là máy đo vô tuyến đầu tiên trên thế giới - một máy phát và máy thu ghi lại các tín hiệu bằng mã Morse.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn thiết bị của anh ấy. Một chìa khóa điện báo Morse được kết nối giữa pin và cuộn dây chính của cuộn dây Ruhmkorff. Khi khóa này được đóng, dòng điện một chiều của pin đi qua các vòng của cuộn dây. Cầu dao có tần số cao đóng và mở mạch, do đó (xem chương "Máy biến áp") dòng điện một chiều được biến đổi thành dòng điện xoay chiều. Do hiện tượng cảm ứng điện từ, trong cuộn thứ cấp của cuộn Ruhmkorff đã xuất hiện dòng điện xoay chiều cao áp. Cuộn dây này đã được đóng lại thành một khe hở tia lửa. Do đó, mỗi lần đóng khóa điện báo sẽ tạo ra các luồng tia lửa trong khe hở tia lửa. Các mạch ngắn hoặc dài hơn tạo ra các luồng tia lửa ngắn và dài tương ứng với các dấu chấm và dấu gạch ngang của mã Morse. Một cực của bộ chống sét được nối đất, và cực còn lại được kết nối với một ăng-ten, bức xạ sóng điện từ do bộ chống sét tạo ra vào không gian xung quanh. Một số sóng này đập vào ăng ten của máy thu và tạo ra dòng điện xoay chiều yếu trong đó. Hơn nữa, khoảng thời gian của mỗi xung dòng điện nhận được tương ứng chính xác với khoảng thời gian của tín hiệu khoảng cách tia lửa. Thiết bị của bộ thu gần giống như trong mô hình trước đó: bộ kết nối được kết nối với pin và nam châm điện, rơ le sử dụng pin cục bộ, kích hoạt thiết bị ghi Morse có trong mạch thay vì chuông. Miễn là cuộn dây không tiếp xúc với sóng điện từ, điện trở của nó lớn đến mức không có dòng điện chạy trong mạch kết hợp. Khi sóng điện từ tác dụng lên cuộn kết, điện trở của nó giảm đi rất nhiều, cường độ dòng điện trong mạch tăng lên rất nhiều nên nam châm điện hút phần ứng của nó, làm mạch điện báo bật. Lực hút này không dừng lại chừng nào sóng điện từ tác động lên chất kết dính. Đồng thời với việc đóng mạch, một chiếc búa hoạt động, đập vào mạch kết dính. Sức đề kháng của cái sau tăng lên. Tuy nhiên, nếu sóng tiếp tục tác động thì vùng kháng cự ngay lập tức giảm trở lại và trạng thái kháng cự nhỏ vẫn tiếp tục dù có rung lắc. Tất cả thời gian này, bộ máy điện báo đã vẽ một đường trên cuộn băng. Và chỉ khi ảnh hưởng của sóng điện từ không còn, hiệu ứng rung chuyển mới được biểu hiện, và điện trở tăng lên giá trị trước đó - thiết bị được tắt cho đến khi một làn sóng mới xuất hiện. Như vậy, dấu chấm và dấu gạch ngang đã được vẽ trên băng điện báo, tương ứng với các tín hiệu của công văn được gửi đi. Vào ngày 24 tháng 1896 năm 250, Popov đã trình diễn thiết bị của mình tại một cuộc họp của Hiệp hội Vật lý và Hóa học Nga và truyền tín hiệu qua khoảng cách XNUMX m. Hình ảnh bức xạ đầu tiên trên thế giới bao gồm hai từ "Heinrich Hertz". Đồng thời với Popov, chàng trai trẻ người Ý Guglielmo Marconi đã tạo ra tác phẩm lắp đặt máy đo vô tuyến của mình. Từ khi còn nhỏ, ông đã say mê nghiên cứu về điện, và sau đó bắt đầu quan tâm đến ý tưởng về máy điện báo không dây. Năm 1896, ông lắp ráp một máy phát và máy thu, có thiết kế rất giống với thiết bị do Popov phát minh. Cùng năm, Marconi mang phát minh của mình đến Anh. Mẹ anh là một phụ nữ Anh, và nhờ những mối quan hệ của bà, anh đã được đón nhận nồng nhiệt ở British Isles. Năm 1896, Marconi nhận được bằng sáng chế tiếng Anh cho máy quay vô tuyến của mình (đây là bằng sáng chế đầu tiên dành cho điện báo không có dây dẫn; do đó, từ quan điểm chính thức, Marconi được coi là người phát minh ra vô tuyến điện, vì ông là người đầu tiên cấp bằng sáng chế của mình. sự phát minh). Vào tháng 1897 năm 23, một công ty cổ phần được tổ chức để áp dụng phát minh của Marconi. Ở tuổi 1898, anh ấy đã thể hiện sự khéo léo và kinh doanh đáng kinh ngạc. Ngay từ những bước đầu tiên, doanh nghiệp của anh đã có được một nền tảng tài chính vững chắc. Bất cứ khi nào có thể, Marconi cố gắng chứng minh những lợi ích của một phương tiện liên lạc không dây mới. Vì vậy, vào tháng XNUMX năm XNUMX, các cuộc đua thuyền buồm truyền thống đã được tổ chức tại khu vực Dublin. Những cuộc đua này luôn thu hút sự chú ý của mọi người. Marconi đến Dublin và đồng ý với một trong những tờ báo lớn của Ireland rằng anh sẽ truyền cho cô bằng radio từ một lò hơi nước trong khu vực đua xe, tất cả thông tin mà công chúng có thể quan tâm sẽ đăng trong các ấn bản đặc biệt của tờ báo. Trải nghiệm là một thành công hoàn toàn. Trong vài giờ, Marconi dẫn đầu cuộc chuyển nhượng, đã được các biên tập viên chấp nhận. Thông tin thu được theo cách này đi trước tất cả những cách khác, và tờ báo đã tăng lượng phát hành của nó một cách đáng kể. Đối với Marconi, đây cũng là một thành công lớn: chỉ trong một thời gian ngắn, vốn cổ phần của công ty anh đã tăng gấp đôi, đạt 200 nghìn bảng Anh. Điều này đã cho anh ta cơ hội để nhanh chóng cải thiện máy đo vô tuyến của mình. Một vài năm sau, anh ta đã đi trước Popov đáng kể về sự phát triển của mình. Một trong những yếu tố chính của máy thu thanh đầu tiên là bộ kết nối. Do đó, điều tự nhiên là những nỗ lực chính của các nhà phát minh, những người tìm cách tăng độ nhạy của các thiết bị tiếp nhận đã hướng chính xác vào việc cải tiến nó. Marconi là người đầu tiên thu hút sự chú ý đến một tính chất quan trọng của bộ kết tụ, đó là sự phụ thuộc của hoạt động của nó vào độ lớn của điện áp dao động tần số cao đặt vào nó. Để thu thập đầy đủ năng lượng của từ trường được tạo ra bởi dòng điện nhỏ không đáng kể gây ra trong ăng ten, cần phải khuếch đại nó. Marconi đã tìm ra một cách đơn giản và khéo léo để giải quyết vấn đề này. Năm 1898, ông đưa vào máy jigger vô tuyến của mình (có nghĩa là "máy phân loại") - một máy biến áp tần số cao, cuộn dây chính của nó được kết nối với cùng một mạch với ăng-ten, và cuộn dây thứ cấp được kết nối với cuộn dây. Trong cùng năm, Marconi đã nhận được bằng sáng chế cho chương trình này.
Các dây dẫn a và b ở đây chỉ định mạch ăng ten mà cuộn dây chính của jigger c đã được đưa vào. Kết quả của sự biến đổi, điện áp của dòng ăng ten yếu trong mạch thứ cấp tăng lên đáng kể. Từ jigger d, tín hiệu đi đến bộ kết hợp j, mà pin b 'được kết nối với rơ le K, bật thiết bị điện báo, như trường hợp trong các mạch trước. Sự đổi mới đơn giản này đã làm cho nó có thể tăng độ nhạy của các trạm thu sóng vô tuyến đầu tiên lên nhiều lần. Phạm vi truyền tải ngay lập tức tăng từ 30 lên 85 dặm. Cũng trong năm đó, Marconi đã thực hiện chuyển nhượng qua eo biển Anh. Một bước cực kỳ quan trọng khác nhằm tăng độ nhạy của máy thu được thực hiện vào năm 1899 bởi Rybkin, trợ lý thân cận nhất của Popov. Trong một thí nghiệm do ông thực hiện, hóa ra do khoảng cách quá xa nên các dụng cụ không hoạt động được. Không chắc chắn về khả năng sử dụng hoàn toàn của chúng, Rybkin đã cố gắng đưa một máy thu điện thoại thông thường vào mạch kết hợp thay vì một rơ le và một thiết bị điện báo và phát hiện ra rằng mỗi lần phóng điện tại trạm đều gây ra một tiếng rắc nhẹ trong điện thoại, do đó bất kỳ công văn nào cũng có thể được dễ dàng tiếp nhận bằng tai. Điều nổi bật nhất ở đây là mạch kết hợp, với sự bao gồm này, không yêu cầu lắc. Hiện tượng này, vào thời điểm đó vẫn chưa hoàn toàn được hiểu rõ, chỉ vài năm sau mới được giải thích. Thực tế là nếu chất kết dính thường hoạt động như một điện trở thay đổi, do kết quả của quá trình thiêu kết các hạt kim loại, hầu như thay đổi từ vô cùng thành một giá trị tương đối nhỏ, thì trong sơ đồ này, nó hoạt động trên một cơ sở hoàn toàn khác và không hơn gì hơn một máy dò theo nghĩa hiện đại của từ này, nghĩa là, một thiết bị chỉ cho dòng điện chạy theo một hướng, có độ dẫn một chiều và biến dòng điện xoay chiều (chỉnh lưu) thành dòng điện một chiều xung. Các dòng ăng ten không đáng kể được chỉnh lưu bởi máy dò hoàn toàn không đủ để kích hoạt rơ le điện báo, nhưng chúng có thể hoạt động trên một thiết bị rất nhạy cảm - màng thu điện thoại, tạo ra sóng âm thanh yếu giống như cách nó ở điện thoại thông thường. Đưa điện thoại lên tai, bạn có thể nghe thấy những tiếng lách cách dài và ngắn, tương ứng với các dấu chấm và dấu gạch ngang của mã Morse. Thiết bị nhận với quá trình chuyển đổi sang điện thoại đã được đơn giản hóa rất nhiều. Không có cơ chế ghi lại các dấu hiệu điện báo, pin giảm và nhu cầu lắc liên tục của bột kim loại đã biến mất. Nếu trong máy thu trước đây, hoạt động trên thiết bị ghi, nhiễu do phóng điện sét thường dẫn đến sai lệch của rơle và làm sai lệch bản ghi, thì việc thu nhận bằng tai với kỹ năng đã biết của điện báo viên đã cho nhiều cơ hội hơn để cô lập các dấu hiệu điện báo xoay chiều một cách chính xác chống lại nền của một sự giao thoa hỗn loạn. Nhưng ưu điểm đáng kể nhất của bộ thu mới là độ nhạy cao hơn. Bước tiếp theo trong quá trình cải tiến máy thu vô tuyến gắn liền với việc tăng tính chọn lọc của chúng, vì những nỗ lực đầu tiên chuyển từ thí nghiệm sang sử dụng thực tế của sóng điện từ để truyền tín hiệu qua một khoảng cách đã cho thấy với tất cả độ sắc nét của chúng rằng sự phát triển hơn nữa của loại hình liên lạc mới này và việc sử dụng rộng rãi nó sẽ chỉ có thể thực hiện được trong trường hợp người ta tìm thấy các phương pháp hiệu quả cho phép một số trạm phát hoạt động đồng thời trên không trung. Đối với trường hợp có kết nối có dây, vấn đề này sau đó đã được giải quyết rất đơn giản. Nó là đủ để kết nối từng thiết bị nhận được đặt tại bất kỳ điểm nào bằng các dây riêng lẻ của chúng với cài đặt truyền tải tương ứng. Nhưng những gì nên được thực hiện trong trường hợp truyền không dây? Các thí nghiệm ở trạm đầu tiên của Popov và Marconi đã ngay lập tức bộc lộ tất cả những khiếm khuyết về mặt này của thiết bị được sử dụng vào thời điểm đó. Việc thu tín hiệu trong vùng phủ sóng của hai trạm hoạt động đồng thời hóa ra hoàn toàn không thể do nhiễu lẫn nhau. Một lối thoát đã được tìm thấy trong quá trình truyền tín hiệu máy đo vô tuyến bằng các sóng có độ dài khác nhau, sử dụng hiện tượng cộng hưởng để cô lập chúng trong thiết bị nhận.
Để hiểu bản chất của phương pháp này, chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn các đặc tính của một cuộn dây cảm ứng và một tụ điện. Hãy tưởng tượng một cuộn dây có nhiều vòng dây, trong đó có dòng điện xoay chiều chạy qua. Một dòng điện thay đổi, như đã đề cập trước đây, tạo ra một từ trường thay đổi trong không gian xung quanh, do đó tạo ra một điện trường thay đổi. Điện trường này tạo ra dòng điện chạy qua cuộn dây, hướng về cuộn dây chính - xảy ra hiện tượng gọi là hiện tượng tự cảm ứng. Bên ngoài, hiệu ứng này được thể hiện, cụ thể là ở chỗ khi đóng mạch, dòng điện trong bất kỳ cuộn dây nào không đạt giá trị cực đại ngay lập tức, nhưng với một số độ trễ so với dây dẫn thẳng thông thường. Khi mạng mở, điện trường thay đổi tạo ra dòng điện trong cuộn dây trùng chiều với dòng điện chính và do đó dòng điện trong cuộn dây vẫn duy trì một thời gian sau khi tắt nguồn. Đặc tính này của cuộn dây để trì hoãn và, như nó vốn có, tự duy trì dòng điện trong một thời gian mà không có bất kỳ ảnh hưởng bên ngoài nào được đặc trưng bởi một giá trị đặc biệt gọi là điện cảm. Mỗi cuộn dây có độ tự cảm riêng, giá trị của nó phụ thuộc vào kích thước của dây dẫn và hình dạng của nó, nhưng không phụ thuộc vào dòng điện chạy qua. Còn tụ điện thường gồm hai bản nằm đối diện nhau rất gần nhau, nhưng ngăn cách nhau bằng một chất điện môi, tức là chất không truyền dòng điện. Các bản của tụ điện được gọi là bản của nó. Nếu bạn kết nối các tấm tụ điện với các cực của nguồn điện một chiều (ví dụ: với pin điện), thì điện tích sẽ tích tụ trên chúng, điện tích này sẽ vẫn còn ngay cả sau khi pin bị ngắt kết nối. Khả năng tích trữ điện tích của tụ điện được xác định bởi điện dung của nó. Mỗi tụ điện có điện dung riêng và giá trị của nó phụ thuộc vào diện tích của các bản, vào khoảng cách giữa chúng và vào các đặc tính của chất điện môi ngăn cách chúng. Nếu các bản tụ điện được nối với một đoạn dây, thì sự phóng điện nhanh chóng của nó sẽ xảy ra - các điện tử từ bản mà chúng đã thừa sẽ chảy sang tấm khác nơi chúng không đủ, sau đó điện tích của mỗi bản sẽ là số không. Chà, nếu tụ điện không tự phóng điện mà thông qua cuộn dây cảm ứng thì sao? Trong trường hợp này, một hiện tượng rất thú vị được quan sát thấy. Hãy tưởng tượng một tụ điện tích điện với một cuộn dây được gắn vào các bản của nó. Rõ ràng, tụ điện sẽ bắt đầu phóng điện, trong mạch xuất hiện dòng điện nhưng cường độ của nó không ngay lập tức đạt giá trị cực đại mà sẽ tăng dần do hiện tượng tự cảm trong cuộn dây. Tại thời điểm tụ điện phóng điện hoàn toàn thì cường độ dòng điện trong cuộn cảm đạt giá trị cực đại. Chuyện gì sẽ xảy ra? Mặc dù thực tế là cả hai bản của tụ điện đã có điện tích bằng không, nhưng dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ tiếp tục, vì do cùng một cảm ứng, nên dòng điện trong cuộn dây không thể dừng ngay lập tức. Nó giống như thể cuộn dây sẽ biến trong giây lát thành một nguồn dòng điện và sẽ sạc tụ điện giống như cách một pin điện đã làm. Chỉ bây giờ điện tích của các tấm mới đảo ngược - tấm trước đó tích điện âm trở thành dương và ngược lại. Kết quả là khi dòng điện trong cuộn dây bằng không, tụ điện sẽ được tích điện trở lại. Tuy nhiên, cùng lúc đó, nó sẽ lại bắt đầu phóng điện qua cuộn dây, và toàn bộ quá trình sẽ được lặp lại theo hướng ngược lại. Nếu không có sự cố mất điện không thể tránh khỏi, việc sạc lại như vậy có thể mất một thời gian dài tùy ý. Hiện tượng được mô tả được gọi là dao động điện, và hệ thống tụ điện-cuộn dây trong đó các dao động này xảy ra được gọi là mạch dao động. Tùy thuộc vào bao nhiêu lần trong một giây mà tụ điện có thời gian để sạc lại, chúng nói về một hoặc một tần số dao động khác. Tần số dao động liên quan trực tiếp đến đặc tính của mạch dao động, chủ yếu là độ tự cảm của cuộn dây và điện dung của tụ điện. Người ta nhận thấy rằng các giá trị này càng nhỏ thì tần số dao động trong mạch càng lớn, tức là trong một giây tụ điện có thời gian nạp nhiều lần hơn. Giống như bất kỳ dao động nào (ví dụ, dao động của một con lắc), các dao động trong hệ thống cuộn dây tụ điện, nếu chúng không được hỗ trợ từ bên ngoài, cuối cùng sẽ dừng lại, vì năng lượng ban đầu sẽ được sử dụng để đốt nóng dây dẫn và bức xạ điện từ. Điều này có nghĩa là với mỗi dao động, dòng điện cực đại trong cuộn cảm và hiệu điện thế cực đại trên các bản tụ điện sẽ ngày càng ít đi. Tuy nhiên, cũng giống như dao động của con lắc trong đồng hồ cơ học, dao động điện có thể được duy trì bằng cách nối tụ điện với nguồn dòng điện xoay chiều bên ngoài. Nhưng dòng điện xoay chiều, như chúng ta nhớ, cũng thay đổi giá trị của nó với một tần số nhất định, hay nói cách khác, có tần số dao động riêng của nó. Bất kỳ mạch dao động nào cũng không phụ thuộc vào tần số dao động mà dòng điện nuôi nó có. Ví dụ, nếu dòng điện này có tần số dao động quá lớn hoặc quá nhỏ so với tần số dao động của chính mạch thì cường độ dòng điện và hiệu điện thế của nó trong mạch dao động sẽ không bao giờ lớn (vì ảnh hưởng bên ngoài này sẽ cản trở với các dao động riêng của nó nhiều hơn là giúp họ). Tuy nhiên, trong trường hợp tần số dao động của dòng điện ngoài gần với tần số dao động riêng của mạch thì cường độ dòng điện và hiệu điện thế của dòng điện trong mạch bắt đầu tăng và đạt cực đại khi các tần số này trùng nhau hoàn toàn. Trong trường hợp này, mạch dao động đã cho là xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Cộng hưởng đặc biệt rõ rệt ở các mạch có điện trở thấp. Trong trường hợp này, điện áp trên tụ điện và cuộn dây có thể lớn hơn nhiều lần so với điện áp cung cấp bên ngoài. Có một loại điện áp tăng hoặc đột biến. Hiện tượng cộng hưởng điện được sử dụng để thực hiện liên lạc vô tuyến chọn lọc. Marconi là một trong những người đầu tiên điều chỉnh các mạch dao động của trạm phát và trạm thu về cùng một tần số. Đặc biệt, đối với điều này, anh ấy đã sử dụng cái jigger của mình, bao gồm một tụ điện song song với cuộn dây thứ cấp của nó và do đó thu được một mạch dao động. Mạch phát cũng được thay đổi để bao gồm cuộn dây cảm ứng và tụ điện trong mạch ăng ten, để mỗi trạm phát có thể phát tín hiệu với một tần số dao động sóng nhất định. Vì bây giờ một số đài phát thanh đang truyền tin nhắn, mỗi đài có tần số riêng, sóng do chúng phát ra kích thích các dòng điện xoay chiều có tần số khác nhau trong anten thu. Nhưng máy thu chỉ chọn những tín hiệu có tần số trùng với tần số dao động riêng của mạch dao động của nó, vì chỉ trong trường hợp này mới quan sát được hiện tượng cộng hưởng. Bộ điều khiển trong mạch này hoạt động như một bộ lọc và không khuếch đại bất kỳ dòng điện ăng ten nào (như trước đây), nhưng tách ra trong số chúng dòng điện có tần số mà máy thu đã cho được điều chỉnh. Kể từ thời điểm đó, mạch cộng hưởng đã trở thành một phần không thể thiếu của cả thiết bị thu và phát.
Vào đầu thế kỷ 1901, hàng chục nhà khoa học ở nhiều quốc gia đã hăng hái tham gia vào lĩnh vực điện báo không dây. Tuy nhiên, những thành công lớn nhất vẫn gắn liền với tên tuổi của Marconi, không nghi ngờ gì nữa, là một trong những kỹ sư vô tuyến lỗi lạc nhất thời bấy giờ. Sau một loạt các thí nghiệm về việc truyền qua một khoảng cách xa, Marconi đã có một khám phá đáng kinh ngạc - hóa ra là phần phình ra của quả địa cầu không gây cản trở ít nhất đến sự chuyển động của sóng điện từ. Điều này đã thúc đẩy ông thử nghiệm với điện báo xuyên đại dương. Vào năm 1800, cuộc truyền tin vô tuyến xuyên Đại Tây Dương đầu tiên trong lịch sử đã diễn ra, trong đó trợ lý của Marconi, Fleming, truyền chữ cái "S" từ trạm tiếng Anh ở Poldu theo mã Morse, và Marconi, người ở bên kia Đại Tây Dương. , trên đảo Newfoundland, nhận được nó ở khoảng cách XNUMX dặm. Điểm quan trọng tiếp theo trong việc cải tiến máy thu là việc tạo ra các bẫy sóng (máy dò) mới. Bộ kết nối của Branly đóng một vai trò quan trọng trong những năm đầu của liên lạc vô tuyến. Tuy nhiên, anh ta quá thất thường và khó xử lý. Ngoài ra, nó phải được lắc liên tục để khôi phục khả năng đáp ứng tín hiệu vô tuyến tiếp theo. Một trong những nhiệm vụ trung tâm là tạo ra một bộ kết nối "tự điều chỉnh". Nỗ lực đầu tiên theo hướng này được thực hiện vào năm 1899 bởi Popov với một chiếc điện thoại. Người thứ hai là Marconi, người đã thiết kế máy dò từ tính của mình vào đầu thế kỷ XNUMX.
Nguyên tắc hoạt động của máy dò từ dựa trên hiện tượng được gọi là hiện tượng trễ. Thực tế là thông thường sắt bị nhiễm từ với một số thời gian trễ. Tuy nhiên, độ từ hóa có thể được tăng cường nếu tại thời điểm tiếp xúc với từ trường bên ngoài, các phân tử sắt gây ra sự rung lắc đáng kể. Điều này có thể được thực hiện bằng cú sốc cơ học hoặc một xung ngắn của từ trường khác. Hiện tượng này đã được Marconi sử dụng. Trong máy dò từ tính của ông, một vòng dây sắt mềm vô tận được kéo căng trên hai đĩa lăn, chuyển động với tốc độ XNUMX inch / giây và đi qua các cực của hai nam châm vĩnh cửu bên trong một ống thủy tinh nhỏ. Các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được quấn trên ống này, và cuộn dây sơ cấp được kết nối với mạch ăng-ten, và cuộn dây thứ cấp được kết nối với điện thoại. Đi qua các cực của nam châm, đầu tiên băng sắt bị nhiễm từ theo chiều ngược lại. Sự đảo ngược từ hóa bản thân nó xảy ra dưới các cực kép ở giữa cùng tên, nhưng không phải ngay lúc băng đi qua chúng mà có phần bị trì hoãn (do tính chất của sắt đã đề cập ở trên). Hình vẽ các đường sức từ phát ra từ các cực và đóng trong dây sắt bị biến dạng, dường như các đường sức từ truyền theo dây có hướng chuyển động. Từ trường tần số cao hình thành bên trong cuộn sơ cấp trong quá trình truyền tín hiệu vô tuyến nhận được ngay lập tức làm suy yếu hiện tượng trễ trong dây sắt và tạo ra hiện tượng tái từ xung kích trong đó. Cấu hình của các đường lực thay đổi đáng kể, và chúng được lắp đặt ở vị trí đặc trưng của chúng khi dây đứng yên. Sự dịch chuyển đột ngột này của các đường sức đã tạo ra dòng điện tức thời trong cuộn dây thứ cấp, gây ra âm thanh trong điện thoại. Thiết bị không yêu cầu rung lắc và luôn sẵn sàng nhận tín hiệu tiếp theo. Cũng trong những năm này, các loại máy dò khác đã được các kỹ sư vô tuyến điện đề xuất. Kể từ thời điểm đó, sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vô tuyến bắt đầu. Năm 1902, sử dụng máy dò từ trường của mình, Marconi đã tiến hành một loạt các thí nghiệm đáng chú ý trên tàu tuần dương Carlo Alberto của Ý. Trong hành trình từ Ý đến Anh và Nga, anh hoàn toàn được tiếp nhận miễn phí ở khoảng cách 2000 km tính từ Poldu, nơi đặt trạm trung chuyển. Vào tháng 1902 cùng năm 1907, liên lạc vô tuyến chính thức được thiết lập giữa Hoa Kỳ và Anh. Tổng thống Roosevelt và Vua Edward VIII đã trao nhau những bức ảnh vô tuyến chào mừng. Và vào tháng 14 năm XNUMX, công ty Marconi đã mở cửa cho công chúng trạm phát sóng vô tuyến đầu tiên trong lịch sử, truyền thông điệp từ châu Âu sang châu Mỹ. Sự quan tâm đến tính mới này là rất lớn - trong ngày đầu tiên, XNUMX từ đã được truyền đi. Tác giả: Ryzhov K.V.
▪ Phòng thí nghiệm không gian Mars Pathfinder
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Động cơ bên ngoài cho hồng cầu ▪ Bo mạch chủ ASUS X99-WS / IPMI với hệ thống điều khiển từ xa ▪ Công nghệ kiến trúc mạng động
▪ phần của trang web Thư mục điện tử. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo Nhấp vào mũi con ngựa cái - cô ấy sẽ vẫy đuôi. biểu thức phổ biến ▪ Bài báo Phô mai có tốt cho sức khỏe không? đáp án chi tiết ▪ bài báo Máy mài lò xo. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài Vận hành song song máy biến áp. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này