Вдумаемся в физику маятника. Например, что происходит при колебании баланса? Пружинка то сжимается, то разжимается соответственно то накапливая в себе механическую энергию, то отдавая. И с балансом аналогично, только он, колеблясь, то накапливает инерцию вращения, то отдает ее. При этом оба накопителя действуют на разных принципах накопления и выделения энергии. Сделай мы часы на одном принципе — например с двумя балансами или с двумя пружинками — часы работать бы не стали. Именно перетекание энергии из разных «хранилищ» друг в друга и создает четкость хода.
А у нас, для электрической реки, есть такие хранилища! Мы изучали конденсатор, который запасает в себе электричество, преобразуя его в электростатическое поле между пластин своих обкладок. И у нас есть обмотка, или катушка с проводом — которая запасает в себе электричество, преобразуя его в электромагнитное поле вокруг и внутри катушки. Значит, можно использовать катушку и конденсатор как аналоги маятника. Электричество из конденсатора будет перетекать в катушку, а из нее обратно в конденсатор именно потому, что хранилища этих энергий разные по принципу хранения. Если поставить два одинаковых конденсатора — то энергия, как в сообщающихся сосудах, просто перетечет из одного конденсатора в другой один раз, и все. А вот если из конденсатора электричество потекло в катушку, то инертность возникновения магнитного поля заставит разрядиться конденсатор полностью, катушка, как бы, высасывает энергию из конденсатора. А потом, пустой конденсатор начинает требовать электричество себе обратно, магнитное поле начинает «разряжаться», и, имея всю ту же «инерцию» — заталкивает электричество назад, в конденсатор, полностью.
Идеальная пара для порождения колебаний электрической реки. Хотя и не единственная, так как можно устроить колебания, например, с парой — «конденсатор-сопротивление».
Плохо только, что любое преобразование энергии из одного вида в другой идет с потерями. Кстати, именно по этому вечные двигатели это фикция, которую, в мое время, перестали рассматривать все патентные конторы. Нельзя преобразовать одну энергию в другую абсолютно без потерь. А значит, если вечный двигатель существует — значит, он просто где-то черпает энергию для компенсации этих самых потерь. Это может быть и хитро спрятанная автором «изобретения» батарейка, но может быть и источник непонятный науке. Всякое бывает — но это уже будет не вечный двигатель, а простой преобразователь из неизвестного вида энергии в известную. В любом случае, нет ничего вечного в этом мире.
И с колебаниями электричества, между катушкой и конденсатором, происходит затухание. Энергия тратиться на нагрев проводников, на излучения электромагнитных волн, на разрядку электростатического поля в атмосферу — много «накладных» расходов у этой колебательной системы, или, как ее еще называют — колебательного контура. Тут-то и нужен триод-анкер, который будет «вбрасывать» в контур свежие порции электричества. Причем, взаимодействие триода и контура можно построить таким образом, что сам контур будет управлять третей ногой триода, заставляя «вбрасывание» происходить вовремя.
Вот и вся схема. Точнее, схем существует огромное множество, но принцип у них один. Далее на эти принципы должны идти усложнения, которые призваны компенсировать неточность «хода» колебательного контура из-за меняющейся погоды, влажности, нагрева и тому подобного. Например, в контур могут добавить кристалл кварца, который работает как конденсатор, но гораздо точнее. Словом, колебательный контур с различными компенсаторами это уже не часы, а морской хронометр, с соответствующей «точностью хода».
Нам пока такие усложнения не по силам — ну будет волна, излучаемая антенной, слегка неточная, что с того? Пока передатчиков мало, это никому не мешает. А потом, доберемся и до кварцев — уж больно много с ними сложностей.
Зацепив вопрос неточности волны, надо сказать и о частотах. Каждая пара конденсатора и катушки, имеют оптимальную частоту, на которой перетекание из одного «хранилища» в другое идет лучше всего. Ведь имея два «амбара» и перетаскивая между ними груз, желательно, чтоб груз полностью помещался то в одном «амбаре» то в другом. Сделать одно хранилище маленьким, а второе большим — нельзя. Надо их «строить» взаимосвязано. Есть целая наука, как строить такие пары для достижения в них резонанса. Вот только память у меня не резиновая. Формулы она хранит обрывочно. Придется много экспериментировать для восстановления утраченных во времени справочников.
Ну, вот подобрали мы колебательный контур, триод к нему подключили, направили колебания в антенну. Все? Да это только начало! Конечно, можно уже и так работать — передатчиком посылать серии импульсов, а на приемнике, с таким же колебательным контуром, как на передатчике, ловить именно эту волну импульсов и пытаться понять послание по серии щелчков слышных в наушниках. Этот метод мы еще используем. Но пока идем дальше.
Вместо выключателя, которым мы заставляли контур то генерировать импульсы, то выключатся, поставим угольный микрофон. Что будет? Выйдет питание контура энергией зависимое от силы криков, что мы издаем перед микрофоном. Ведь если мы крикнем, уголь в микрофоне спрессуется, сопротивление его, протеканию электрической реки, станет меньше, и колебательный контур получит больше энергии, которую он выкинет в антену. Соответственно, тише говорим — энергии в антенне меньше. А ведь наша речь и состоит, то из усиления «крика» то из ослабления. И все это многообразие будет точно наложено на «силу» с которой колебательный контур отправляет потоки электрической реки в антенну. Соответственно, из приемника будут доноситься все те же «крики» и ослабления, которые для нашего слуха сложатся в речь.
Простейший передатчик. Проще просто некуда. Вот только работать он будет плохо, так как через угольный микрофон много энергии не пропустить — это надо микрофон размером метра на два в диаметре. Раз так — надо усилить энергию, идущую от микрофона, с помощью все того же триода. Слабые колебания от микрофона приходят на управляющую ногу триода, и он начинает, согласно этим колебаниям, управлять уже более мощным потоком электричества, идущим от гальванической батареи. Выходит передатчик, состоящий из двух триодов, микрофона, конденсатора, катушки, антенны и гальванического, или любого другого, элемента питания.
Но это в идеале. На самом деле, работу всех этих элементов надо еще согласовать между собой, значит, будут согласующие сопротивления или иные детали. Про стабилизаторы колебательного контура уже упомянул. Одного триода может быть недостаточно для усиления сигнала от микрофона, и придется городить целый каскад таких устройств. Схема передатчика растет как на дрожжах. Благо, несколько схем мне известны, и куда что подбирать более или менее понятно. Другое дело, что характеристики деталей, которые мы сможем сделать, будут далеки от номиналов, по которым строились схемы из моей памяти. Так что, эксперименты, подборы и неудачи на первых порах — нам гарантированны.
Примерно такой была вводная лекция по курсу радио. Нам еще предстояло разбираться с формами электромагнитных волн, излучаемыми антеннами — так называемой, «диаграммой направленности». Обсуждать прохождение радиоволн в атмосфере, затрагивая устройство нашей планеты, распределение волн по частотам и зависимость прохождения волн от частоты.
Обсуждали и аспекты химии с металлургией, так как первые наши опыты с цинкитовым детектором выглядели не лучше, чем у Лосева. Пришлось даже отдельный «чистый» цех организовывать и добиваться, чтоб от одной пробной плавке цинкита к другой — игла находила на поверхности кристалла все больше и больше «активных» точек. Составляли таблицы соотношений конденсаторов и катушек, пользуясь механическим «крутильным» генератором, выводя закономерности и пролонгируя их на более высокие частоты.
Глава 40
Время летело совершенно незаметно. К своему стыду, признаюсь — даже не интересовался, как идет подготовка подарков государю к свадьбе. Дела лаборатории затянули настолько, что потерял счет времени. К марту 1705 в радиолаборатории остались шесть специалистов — остальные предпочли заняться более привычными делами. Зато наша «великолепная» семерка, со мной во главе, ломилась сквозь неизведанное, как слон сквозь фарфоровый завод.
К середине марта заработал цинкитовый триод, выдав «бешенное» усиление, в 1.9 раза по току, хотя аналоги моего времени выдавали этот коэффициент около 50, а то и 250. Но и с двойкой уже можно жить! Хотя, надо дотянуть этот коэффициент, продолжая совершенствовать выплавку кристаллов цинкита, минимум до 10. И дело у нас явно пошло.
Весь следующий день пили, обсуждая, как будем жить дальше. Полупроводниковая рация больше не казалась совершенно нереальной задачей. Пусть цинкитовые триоды требовали периодической замены, так как выходили «из режима». Пусть дальность связи будет в пределах прямой видимости, а потребление энергии от батарей просто сумасшедшее, по меркам моего времени. Пусть! Главное, наш младенчик «поковылял» — и кому, как не мне, знать, в кого он может вырасти.
Вторая половина марта представляла из себя сплошные прорывы. Первый звуковой усилитель, первый передатчик, первая радиостанция, для которой плотники долго строили мачту, первая пробная трансляция и прием ее в поселках на детекторные и гетеродинные, то есть, с усилителями, приемники.
Широкий шаг и большие успехи — если бы не череда нюансов. Рабочий триод у нас выходил один из сотни, все прорывные изделия были в одном, максимум в двух экземплярах, за исключением детекторных приемников, их мы наделали много.
Таким образом, основной работой нового цеха стало изготовление триодов. Штук по 15 в месяц с тенденцией к улучшению ситуации.
Про стоимость каждого рабочего триода и его не особо долгое время жизни — старался даже не думать. Коробочка радиостанции, размерами с толстую книгу, стоила примерно как ее вес в серебре.