Сергей Суворов - О чем рассказывает свет

Максвелл опирался на опытные данные, полученные великим английским физиком Михаилом Фарадеем (1791 —1867), Эрстедтом, русским физиком Ленцем и другими. Экспериментального материала к 60-м годам прошлого века накопилось достаточно.

Еще Фарадей полагал, что магнит притягивает железо на расстоянии потому, что магнит создает вокруг себя в пространстве особое состояние — магнитное поле. Он нашел, что при движении магнита, от которого магнитное поле изменяется, в находящихся в этом поле проводниках возбуждается электрический ток. Максвелл обратил внимание на то, что верно и обратное: когда в проводниках быстро изменяются токи, в силу чего в пространстве вокруг изменяется электрическое поле, это изменение приводит к возникновению в пространстве магнитных влияний — магнитного поля. В свою очередь изменение магнитного поля приведет, согласно Фарадею, к новому изменению электрического поля. Новое изменение электрического поля вновь вызовет изменение магнитного. И так процесс будет продолжаться, пока не затухнет.

Рис. 25. Схема излучателя электромагнитных волн. К вибратору А, имеющему в Б разрыв, подведено от повышающего трансформатора Т высокое напряжение. В искровом промежутке Б проскакивает искра

Читатель, вероятно, уже почувствовал, что эта картина напоминает некоторый колебательный процесс. Существенный шаг вперед, который сделал Максвелл, как раз и состоит в том, что резкое изменение электрического поля (электрический импульс) он стал рассматривать как источник электромагнитного колебания, которое создает в пространстве электромагнитные волны.

Простейший способ возбудить электромагнитные волны — создать электрический разряд. Представим себе металлический стержень с шаром на конце, заряженный положительным электричеством, и другой такой же стержень, заряженный отрицательным электричеством (см. рис. 25). Сблизим стержни настолько, чтобы между ними проскочила искра. Искра — это и есть электрический разряд, кратковременный ток через воздух, он длится тысячные доли секунды. При искровом разряде электрические заряды перескакивают с одного стержня на другой, а потом обратно, меняя направление и величину напряжения в шарах миллионы раз в секунду. Оказывается, что при этом в каждой точке пространства миллионы раз в секунду меняется электрическое и магнитное напряжение. Говорят, что каждая точка пространства получает электромагнитный импульс (толчок), или возбуждение, и это возбуждение распространяется вокруг нашего искрового разрядника, как круги по воде от упавшего камня. Это и есть электромагнитные волны.

Грозовая молния — это тоже искра, но в миллионы раз мощнее лабораторной, это — грандиозный электромагнитный -импульс, источник электромагнитных волн в пространстве.

Рис. 26. Ламповый генератор радиоизлучений — автоколебательный контур с обратной связью

Обычно колебания в описанных излучателях быстро затухают. Что сделать, чтобы они не затухали? Очевидно, то же, что делают, когда хотят, чтобы ритмично, не затухая, колебался маятник или качели: давать им в подходящий момент ритмичные толчки.

Значит, для получения незатухающих электрических колебаний нужны две системы: колеблющийся «маятник» и ритмично действующий «толкач».

В качестве колеблющегося «маятника» мы возьмем «колебательный контур» КК (рис. 26), состоящий из емкости Е и индукционной катушки ИК 1.

В качестве ритмичного «толкача» будет служить электронная лампа Л , точнее, пульсация анодного тока в ней. Электронная лампа замечательна тем, что анодным током в ней можно управлять, лампа может «запираться» и «отпираться» для тока. Рассмотрим, как она работает. Через катод К проходит постоянный ток от батареи накала Б н и накаляет его. Из него вырываются электроны. Если на анод лампы А наложить положительный потенциал, соединив его с положительным полюсом батареи Б (в нашей схеме это делается через контур КК), то электроны в лампе понесутся от катода К к аноду А , через лампу пойдет «анодный ток». Но если на его пути поставить сетку С и наложить на нее отрицательный потенциал, лампа будет «заперта», ток через нее не пойдет. Накладывая на сетку то положительный, то отрицательный потенциал, можно заставить анодный ток в лампе пульсировать. Если этот пульсирующий ток пропустить через колебательный контур КК, то он может играть роль «ритмичного толкача» для колебаний в контуре.