Техника - молодёжи 1951-02, страница 13

тового потока и увеличивающим его размеры, является и кинопроекционный аппарат. Пучок света, прошедший через маленький кадр, распределяется по большому экрану.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

D радиотехнике находят применение электромагнитные колебания разнообразнейших частот. От токов, период которых больше секунды — частота доли герца, и до токов с частотой в миллиарды герц простирается используемый в радиотехнике диапазон.

В разнообразных радиотехнических устройствах приходится согласовывать сопротивление потребителей и генераторов, приходится изменять соотношение между током и напряжением, менять концентрацию электромагнитной энергии.

Принцип конструкции электромагнитного трансформатора зависит в первую очередь от отношения его размеров к длине трансформируемой электромагнитной волны.

ЧЕРТЫ СХОДСТВА И РАЗЛИЧИЯ

В нижней части нашей таблицы трансформаторов находятся катушки на стальных сердечниках. Размеры этих конструкций во много раз меньше, нежели длины преобразуемых ими волн. В верхней части таблицы помещены линзы, зеркала, которые во много раз превышают длины волн.

Между катушками и зеркалами лйкит область антенн, труб, банок (полых колебательных контуров'). Конструкции в разных областях таблицы трансформаторов на первый взгляд не имеют ничего общего. Но это именно только на первый взгляд. Из всякой части таблицы можно перейти в любую другую постепенной, плавной деформацией конструктивных особенностей.

Есть такая забава: картинки-перевертыши. Рисуется, к примеру, овальная линия — яйцо. К нему добавляется горлышко. Получается кувшин. Сверху пририсовывается кружок поменьше. Ого! Это уже что-то живое. Снизу ноги, сбоку хвост. Готов страусенок. Он стоит и смотрит вбок. Ноги можно укоротить, крылья увеличить. Вот это уже самолет, делающий крутой вираж. Нет границ фантазии изобретательности художника. Изображение утки можно переделать в чайник, банку для простокваши — в котенка, стол и стулья — в корабль или поезд.

Один штрих ничего не меняет, но ряд последовательных штрихов производит чудесные превращения.

Зеркало, предназначенное для трансформации световых лучей, — это гладкая, хорошо отполированная поверхность. Допустимые неровности поверхности зеркала — это доли длины отражаемой волны. Для световых лучей точность полировки поверхности зеркала должна измеряться сотыми долями микрона.

Длина и ширина самых маленьких зеркал, применяемых в световой оптике, в тысячи раз превышает длины отражаемых волн. В оптических зеркалах для лучей видимого света характерно то, что неровности поверхности, как пра

вило, не превышают миллионных долей от размеров самой поверхности.

А теперь рассмотрим ряд зеркал, предназначенных для все более длинных электромагнитных волн. Для сантиметровых волн поверхность зеркала может иметь миллиметровые неровности. Для этих волн зеркало можно сделать из грубо обработанного металлического листа или даже из листа фанеры, покрытого проводящей краской (из металлического порошка). Подобная конструкция уже не может зеркально отражать световые лучи, а будет их рассеивать во все стороны (диф-фузно отражать). Поверхность, зеркальная для сантиметровых волн, может быть матовой для волн световых.

Оптические устройства для сантиметровых волн обычно превышают своими размерами длину волны только в десятки раз. Допустимые неровности отражающей или преломляющей поверхности только в сотни раз меньше ее поперечника.

Уже при переходе от оптики видимого света к оптике сантиметровых волн произошло изменение качества. Иные материалы применяются для изготовления зеркал, иные приемы и методы обработки, иные и правила эксплуатации.

Для дециметровых электромагнитных волн в качестве зеркала уже редко применяют сплошную проводящую поверхность, а обычно берут поверхность, составленную из отдельных тонких металлических полосок или проволок. В подобных конструкциях малы затраты металла, а потери при отражении невелики. Чтобы волна не проваливалась сквозь решетчатую поверхность, достаточно зазоры между отдельными проводниками сделать меньше четверти длины волны. И чтобы коэфициент отражения был близок к единице, достаточно, чтобы ширина каждого проводничка была меньше одной десятой расстояния между ними.

И вот уже отражение — трансформация потока волн —производится сеткой из проводников. При направленной радиосвязи одна сетка из проволок — передающая антенна — излучает волны. Другая подобная сетка — приемная антенна — воспринимает электромагнитный луч.

Чем длиннее электромагнитная волна, тем больше могут быть расстояния между отдельными проводниками и тем больше может быть и отношение расстояния между проводниками к толщине самих проводников без того, чтобы ухудшить коэфициент отражения.

Отражение электромагнитной волны происходит вследствие того, что волна наводит быстропеременные токи в проводниках. Чем длиннее волна и, следовательно, ниже частота наведенных токов, тем меньше потери в проводниках при отражении. Часто нет необходимости применять для отражения сетку. Достаточно, если зеркало обладает электропроводностью в одном направлении — в направлении действия электрических сил. В перпендикулярном направлении, где действуют магнитные силы, электропроводность не нужна. Зеркала для метровых волн обычно выполняются уже не из сетки, а из набора тонких линейных проводников.

Произошло еще качественное изменение при переходе от сантиметровых волн к метровым. И терминология в этой области уже при-меняетс^ иная. Набор токонесущих проводников, направляющих электромагнитную волну, уже чаще называют не зеркалом, а системой вибраторов. Изменяя длину каждого вибратора, можно влиять на циркулирующий в нем ток. В оптике световых и сантиметровых волн, чтобы придать требуемое направление электромагнитному лучу, обычно видоизменяют кривизну поверхности зеркала. Для метровых волн удобно менять не кривизну поверхности, по которой расположены вибраторы, а изменять настройку отдельных вибраторов. Иногда луч направляют перпендикулярно поверхности, по которой расположены вибраторы, а иногда электромагнитный луч направляется вдоль этой поверхности. Действительно, здесь уже не осталось ничего общего .с зеркалами для лучей видимого света.

Для волн длиною в десятки метров направленные антенны составляются из проволок диаметром в несколько миллиметров, отстоящих одна от другой на несколько метров. Световые лучи проходят через такую конструкцию, теряя лишь тысячные доли своей интенсивности.

Для световых лучей эта конструкция совершенно прозрачна. А радиоволны можно отразить на б0«/о. Так отразились бы световые волны от гладкой полированной поверхности.

РЕЗКИИ ПЕРЕЛОМ

Ног да длина электромагнитной волны становится больше размеров передающей и воспринимающей цепей, то излучение электромагнитной энергии уже не имеет места. Передача электромагнитной энергии происходит только индукцией. Расстояние между передающей и воспринимающей цепями должно быть не больше размеров самих этих поверхностей. В пространстве вблизи токонесущих проводников не образуется уже свободных электромагнитных волн.

Передача энергии электромагнитной индукцией происходит с меньшими потерями (при данной затрате меди), если применять не прямолинейные проводники, а свернуть их в спирали.

Снова накопление количественных изменений привело к изменению качества.

В передаче энергии между двумя спиралями участвует только магнитный поток. Электрические же силы в этой конструкции энергии не передают.

Катушечный трансформатор можно сравнить с рычагом. Его первичная и вторичная обмотки - это плечи рычага.

Отношение витков обмоток — это отношение -плеч.

Но само число витков в обмотках зависит еще от частоты тока, от длины электромагнитной волны. При высоких радиочастотах обмотки трансформаторов состоят из немногих витков. При звуковых частотах приходится делать трансформаторы с катушками, состоящими из многих тысяч или даже десятков тысяч витков.

При каждом изменении отноше-

11