Радио - [3]

Неслышимые звуки с частотой ниже 16–20 колебаний в секунду называют инфразвуками, а с частотой выше 16 000-20 000— ультразвуками.

Как же происходит передача звука на расстояние?

Ударьте по натянутой струне, чтобы она начала колебаться. Колебания струны передадутся воздуху. Частицы воздуха также начнут колебаться, и в нем возникнут попеременные сгущения и разрежения, образующие невидимые волны, распространяющиеся в пространстве.

Подобные волны можно наблюдать на поверхности воды, если бросить в воду камень. Расстояние между гребнями соседних волн (рис. 2) называют длиной волны; она тем больше, чем ниже частота колебаний.

^{Рис. 2. Схематическое изображение волны.}

По мере распространения волна как бы растрачивает свою силу и постепенно затухает. Это происходит в результате трения отдельных частиц воздуха друг о друга. Вот почему с увеличением расстояния звук слабеет.

Наталкиваясь на барабанную перепонку уха, звуковые волны заставляют ее колебаться. Именно поэтому звук можно услышать.

Как показывает опыт, звук может распространяться не только в воздухе, но и в других газах, в жидкостях и твердых телах, например в азоте, керосине, воде, железе. В жидкостях, и особенно в твердых телах, звуковая волна движется даже быстрее, чем в воздухе, и затухает значительно слабее. Приложив ухо к железнодорожному рельсу, можно услышать шум приближающегося поезда задолго до того, как он будет слышен «по воздуху». Измерения показали, что при обычной температуре скорость звука в воздухе равна приблизительно 340 метрам в секунду, в воде — 1450 и в железе — примерно 5000.

А будет ли слышен звук в безвоздушном пространстве? Если поместить электрический звонок под стеклянный колпак, то звон будет слышен довольно хорошо. Но стоит только начать выкачивать из-под колпака воздух, как звон станет слабеть. Если бы воздух удалось полностью выкачать, звона совсем не было бы слышно.

Но существуют волны, которые могут распространяться и в безвоздушном пространстве. Это — применяемые в беспроволочной связи электромагнитные волны.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

В природе все вещества (газы, жидкости, твердые предметы) состоят из мельчайших частиц — молекул, а молекулы — из еще более мелких частиц — атомов. Но атом также имеет сложное строение. В его центре находится ядро, размеры которого приблизительно в 100 000 раз меньше размеров всего атома. Вокруг ядра обращаются электроны.

Ядро атома несет в себе положительный электрический заряд; электроны заряжены отрицательно. Заряд ядра по величине равен сумме зарядов электронов, поэтому атом в целом электрически нейтрален.

Электрические заряды взаимодействуют друг с другом. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, а заряженные разноименно — притягиваются.

Если потереть кусок янтаря или стеклянную палочку куском сухого шелка, то часть электронов перейдет от янтаря или стекла к шелку. В результате янтарь и стекло приобретут положительный заряд, а шелк — отрицательный. Избыточный положительный заряд действует на легкие предметы, притягивая их. Значит, в пространстве, окружающем заряженное тело, существуют электрические силы.

В некоторых телах (главным образом это металлы — медь, железо, алюминий и др.) часть электронов не связана с атомами и может переходить от одного атома к другому. Но это движение электронов беспорядочно. Если же к концам металлической проволоки подключить какой-нибудь источник электричества (например, батарейку от карманного фонарика), то под действием электрических сил в проволоке возникнет поток «свободных» электронов, направленный от отрицательного полюса батареи к положительному, то есть появится электрический ток. Электрический ток, текущий в одну сторону, называют постоянным.

Если к проводу, по которому течет постоянный ток, приблизить обычный компас, как это показано на рис. 3, то стрелка компаса отклонится от своего первоначального положения.

^{Рис. 3. Действие магнитного поля.}

Стоит только разомкнуть цепь тока, как стрелка снова начнет указывать север. Значит, электрический ток, текущий по проводу, возбуждает в пространстве не только электрические, но и магнитные силы, отклоняющие стрелку компаса.

Электрические и магнитные силы, возбуждаемые током, представляют собой одно из проявлений особого вида материи — так называемого электромагнитного поля.

Кроме постоянного, существует также переменный ток, направление которого изменяется много раз в секунду. Такой ток течет в осветительной сети. Там он изменяет свое направление 100 раз в секунду: сотую долю секунды течет в одном направлении, затем меняет направление на обратное, спустя сотую долю секунды снова идет в прежнем направлении и т. д. Он все время как бы колеблется, совершая 50 полных колебаний в секунду. Если зарисовать изменение силы переменного тока (она пропорциональна числу электронов, проходящих через какое-либо поперечное сечение проводника в единицу времени) и его направление, то получится картина, показанная на рис. 4. Одно полное электрическое колебание выделено на ней жирной линией.

^{Рис. 4. Кривая переменного тока.}

Число колебаний, совершаемых переменным током в единицу времени, называется его частотой. Таким образом, частота тока в осветительной сети равна 50 колебаниям в секунду. В радиотехнике применяются быстропеременные токи с частотами от нескольких десятков тысяч до сотен миллионов колебаний в секунду.