КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто! - [7]

Глава 2. Волны электрического моря

«Н»: Ну, поздравляю с выздоровлением. А теперь, может, перейдем к электронике? Кстати, объясни мне разницу между электротехникой и электроникой. Она вообще существует?

«А»: За поздравление благодарю! Но ты задал интересный вопрос. Не претендуя на академическую формулировку, я отвечу так, Спец рассказывал, что в ВУЗах по электронике ключевой является дисциплина под названием «Радиотехнические цепи и сигналы». Так вот: электротехника — это просто наука о функционировании и методах расчета различных электрических цепей, которые, даже будучи достаточно сложными, способны нормально функционировать сами по себе. Например, лампочка, электромотор, трансформатор и т. д. Но если цепь способна самостоятельно реагировать на внешнее воздействие, имеющее в той или иной степени электрический характер (то есть на СИГНАЛ) — то это уже электроника!

«Н»: Так, может, для экономии времени перейдем сразу к рассмотрению сигналов?

«А»: Это уже будет совсем в стиле О. Бендера — «потеря качества при выигрыше темпа!».

Нет Незнайкин, электроника для успешного ее усвоения, требует определенной последовательности изложения. А потому возвращаемся к электрическим цепям. Но уже переменного тока.

«Н»: Объясни мне толково и вразумительно — что такое переменный ток?

«А»: Переменный ток имеет (что естественно) свою причину. И эта причина — переменное напряжение! То есть это такое напряжение, величина и полярность которого имеют периодический характер в функции от времени. Да вот, посмотри на рисунок (рис. 2.1).

На этом графике представлены НЕ ВСЕ, но многие важнейшие характеристики переменного напряжения. Заметь, что зависимость амплитуды U_a переменного напряжения от времени t носит СИНУСОИДАЛЬНЫЙ характер. То есть мы имеем дело с колебательным, ВОЛНОВЫМ процессом.

«Н»: А можно сказать, что этот волновой процесс состоит из положительных и отрицательных полуволн, отмеченных на рисунке, соответственно, плюсами и минусами в кружочках?

«А»: Безусловно, но обрати внимание на характер изменения амплитуды! В течение каждого ПЕРИОДА, то есть временного промежутка, вмещающего в себе одну отрицательную полуволну и одну положительную или, иначе говоря, ОДИН ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПОЛУПЕРИОД и ОДИН ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ПОЛУПЕРИОД — амплитуда переменного напряжения проходит через НУЛЬ не менее (но и не более) ТРЕХ РАЗ!

Физический смысл этого такой. В точке 0 (см. рис. 2.1) никакого напряжения, а значит и тока в проводнике нет! Затем появляется ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ напряжение, достигающее своего максимума через промежуток времени t₁.

«Н»: Этот момент на временной оси соответствует точке А.

«А»: Верно! После этого, в течение временного промежутка t₂ напряжение плавно уменьшается до нуля.

«Н»: …Затем оно возникает снова, но полярность его уже ОТРИЦАТЕЛЬНА!

«А»: Максимум отрицательной амплитуды достигается в точке Б. Затем следует снова плавное уменьшение до нуля (промежуток времени t₄).

«Н»: Судя по рисунку, весь процесс занимает временной промежуток, равный:

t₁ + t₂+ t₃ + t₄?

«А»: Естественно, или просто — Т! Это и есть ПЕРИОД!

«Н»: А величина обратная периоду называется ЧАСТОТА?

«А»: Совершенно верно! Частота показывает, сколько раз в течение ОДНОЙ СЕКУНДЫ переменное напряжение изменило свою полярность! Или же сколько периодов (циклов) переменное напряжение претерпело за одну секунду.

«Н»: Понял! Но почему ты ранее оговорил, что на графике отображены НЕ ВСЕ характеристики переменного напряжения?

«А»: Нарисуем новый рисунок (рис. 2.2). На нем изображен ТОЛЬКО один период…

«Н»: Но я сразу вижу отличие! Что такое U_эфф? И что это за участки, покрытые штриховкой?

«А»: Да в них-то все и дело!.. Заодно отметим равенство двух величин: U_а⁺ и U_а^-. Оно означает, что амплитудные значения напряжения в положительный и отрицательный полупериоды РАВНЫ ПО МОДУЛЮ!

«Н»: Ясно! А заштрихованные части?

«А»: Заштрихованная часть положительного полупериода РАВНА по площади заштрихованной части прямоугольника, в который «вписан» этот полупериод.

«Н»: Что это означает?

«А»: Дело в том, что новый прямоугольник, образованный произведением величин U_эфф и Т/2, по площади ТОЧНО РАВЕН положительному полупериоду! Иными словами, переменное напряжение, имеющее амплитуду U_a, проходя по резистору R выделяет столько же теплоты, сколько ее выделяет за то же время постоянное напряжение, величина которого равна U_эфф!

«Н»: То есть это означает, что для оказания одинакового теплового эффекта, переменное напряжение всегда должно быть больше по максимальной амплитуде, чем постоянное?

«А»: Именно так! Поэтому, когда ты слышишь, что напряжение в электрической сети равно 220 вольт, то не забывай, что речь идет об эффективном напряжении — U_эфф!

«Н»: А какое соотношение между максимальным амплитудным и эффективным напряжениями?

«А»: Вот оно:

U_эфф = 0,707∙U_a

«Н»: Отлично, с переменным напряжением разобрались! Все ясно!

«А»: Прошу прошения, сэр! И что же Вам так ясно?

«Н»: Это элементарно. Ватсон! Взгляни на рис. 2.3. Вот эта вторая синусоида и есть иллюстрация переменного тока. На графике представлена зависимость амплитуды переменного тока от амплитуды переменного напряжения.