Радиолюбительские приборы

Переменный ток. Заряженная аккумуляторная батарея, извлеченная из автомобиля, имеет напряжение около 12 В. Это напряжение на клеммах батареи постоянно в течение длительного времени и может уменьшаться лишь из-за саморазрядки батареи. Если изобразить в виде графика зависимость напряжения батареи от времени (рис. 1), отложив по вертикальной оси значение напряжения (12 В), а по горизонтальной - время в подходящих единицах (fce-кунды, часы), то получится непрерывная линия, параллельная горизонтальной оси.

У «ас дома в электрической сети действует напряжение переменного тока, который «течет» по проводам какое-то время в одном направлении н такое же время - в обратном. Причем этот процесс происходит не скачками, а по синусоидальному закону .я с определенной частотой (см. рис. 1).

Частотой переменного тока называется число волных колебаний этого тока, совершаемых за 1 с. Единица измерения частоты - герц (Гц); 1 Гц - это одно колебание в секунду. Время одного полного колебания называется периодом. Если говорят, что частота переменного тока в сети составляет 50 Гц, то это означает, что 50 раз в секунду его значение изменяется от максимума до минимума и обратно. Один период колебания продолжается 1/50 =0,02 с, или 20 мс. На рнс. 1 показан один период напряжения переменного тока частотой 50 Гц. Напряжение, начинаясь с нуля, достигает через 5 мс наибольшего положительного значения, затем еще через 5 мс спадает до нуля, еще через 5 мс принимает наибольшее отрицательное значение и, наконец, еще через 5 или 20 мс после начала вновь обращается в нуль. Из рисунка, однако, не ясно, какое конкретно напряжение имеется в сети. Если измерить его в момент ti, то получим значение Ui, имевшееся в сети именно в этот момент. Это случайное значение называется мгновенным значением напряжения. Если измерение производить в момент t=5 мс, то получим максимальное положительное значение напряжения. В момент t=15 мс будет наибольшее отрицательное значение на-

.Рис. 1. Электрическое налряжеяие

прязкения. Чтобы определить, какое все же напряжение в электрической сети, исходят из следую-щего.

Имеются различные потребители электрической энергии: электроплитка, осветительные лампы t.MC и пр. Электрический ток, переменный или постоянный, накаливая электроплитку, производит определенную работу. Если производимая работа получается одинаковой при обоих видах тока (например, нагрев плитки до 500 "С), то значение напряжения переменного тока считается равным значению напряжения постоянного тока и называется действующим значением напряжения. Таким образом, когда говорят, что в сети 220 В, то имеется в виду действующее значение напряжения переменного тока. Действующее значение напряжения переменного тока U меньше его максимального значения Umax. Чтобы иметь в сети действующее напряжение 220 В, максимальное значение должно превышать его в 1,41 раза, т. е. Umax=l,41U. Если известно максимальное (амплитудное) значение напряжения, то действующее значение определяется как U=0,7IUmai.

Представим себе две металлические пластины А и Б, установленные на определенном расстоянии друг от друга. Между пластинами на тонкой нитке висит шарик, скатанный из папиросной бумаги, на который наведен отрицательный заряд (например, трением о шерсть). К пластинам приложено напряжение, медленно изменяющееся по синусоидальному закону. Каждая из пластин попеременно будет находиться то под положительным, то под отрицательным потенциалом. Шарик придет в движение: заряженный отрицательно, он начнет качаться подобно маятнику, каждый раз стремясь оттолкнуться от отрицательно заряженной и приблизиться к положительно заряженной пластине. В данном случае шарик качается под воздействием электрического напряжения с удвоенной амплитудой, называемого напряжением размаха Up. Итак, можно заключить, что в электрической сети и на выходе любого источника синусоидального напряжения имеются как бы три значения напряжения: действующее, максимальное (амплитудное) и напряжение размаха. Этн напряжения связаны простыми соотношениями: U=0,71Umax; Umai=I,41U; Up=2,82U=2Umax.

На всех потребителях электроэнергии (нагревательных приборах, осветительных лампах и пр.) в качестве рабочего напряжения указывается действующее значение переменного напряжения. Это обстоятельство следует учитывать при разработке, сборке и налаживании радиоаппаратуры. К примеру, если конденсатор с указанным на корпусе рабочим напряжением 220 В подключить к сети с действующим напряжением, также равным 220 В, то он, возможно, будет пробит, поскольку максимальное напряжение в сети превышает 300 В1

Измерение напряжений, о которых говорилось ранее, осуществляется различными способами. В любительской практике нх наиболее удобно измерять с

помощью осциллографа, наблюдая на экране форму переменного напряжения со всеми его характерными составляющими.

Часто радиолюбителям приходится иметь дело с импульсным напряжением, которое также измеряется с помощью осциллографа.

Диапазоны радио- и звуковых-частот: Диапазон:--радиочавтатуисцользуемы» для бытовых радиоэлектронных устройств, простирается от 100 кГц до 3000-МГц. На этих частотах осуществляются передача и прием радиовещательных и телевизионных программ. Диапазон звуковых частот, воспроизводимых высококачественными усилительными комплексами, составляет 25 Гц... 20 кГц и выше.

Радиоволны, электрические колебания, модуляция, преобразование частоты. Радиоволны - это переменные электромагнитные поля, распростру няю-щиеся в пространстве. Источники радиоволи разнообразны:- Например,,, при коротком замыкании двух проводов с током возникает искра, которая, вспыхнув, испускает радиоволны. Электрическая дуга при сварке является источником радиоволн.

В радиоэлектраниых устройствах для создания радиоволн и последующей передачи с их Помощью той шии иной информации широко используются колебательные контуры. Простейший колебательный конту.р состоит из катушки L с определенным числом ©итков и конденсатора С (ряс. 2,а). Если конденсатор подключить к батарее GB и, после того как он зарядится, замкнуть его выводы отрезком провода, мы услышим звук искрового разряда - конденсатор практически мгновеино разрядится. Если зapяжeнн>[й конденсатор присоединить к катушке, то его разрядка через витки катушки произойдет не мгвовен-ио. Катушка обладает известным качеством - индуктивностью. Индуктивность равнозначна инерции. Присоедннеиный к катушке конденсатор из-за инерции катушки сравеительно медленно отдает свою электрическую энергию катушке, в которой накапливается магнитная энергия. Инерция позволяет катушке на-капЛИвать (получаемую энвргию в течение определенного времени и возвращать ее ковденсатору, как только он разрядится. Так в контуре LC возникают колебания электромагнитной энергии - электрические колебания. В нашем случае

Рис. 2. Электрические колебания:

aJi"*""*"" контур; б - затухающие колебания; в - незатухающие колебания; г - мплитудно-модулированныё колебания; в - частотно-модулированные колебания; е - выделение звуковых колебаний