Фрэнсис Ролт-Уилер - Как мальчик Хюг сам построил радиостанцию

Воздух плохой проводник, как и стекло (хотя и не в такой степени), и он-то и не давал электронам возможности перейти через маленькое пространство между концами проволоки и медной шишечкой; когда же проволока приблизилась еще больше, напряжение достигло такой степени, что электроны могли перескочить. Если продолжить сравнение с канавой, можно сказать, что рабочие начали ее засыпать и нетерпеливый прохожий перешагнул через нее, как только она настолько сузилась, что это стало возможным.

(Еще больше энергии дало бы еще большую искру, как спортсмен перескочил бы более широкую канаву, чем ребенок).

Электрический толчок, испытанный Хюгом, был вызван не одним переходом электронов, а несколькими переходами их взад и вперед. Но как же обстояло дело с искрой? Если вся сила электронов нужна была для первого прыжка, каким же образом, при последующих качаниях, когда количество электронов было меньше, сила их все-таки была достаточно велика еще для одного прыжка?

Ответ на этот вопрос имеет значение в области беспроволочного телефона.

Во время первого прохождения через воздух, электроны его наэлектризовали. Яснее это можно выразить так: стремительные электроны создали в пространстве между проволокой и шишечкой напряженное электрическое поле, в результате чего некоторые молекулы воздуха оказались заряженными, другие же разложились на атомы составляющих их газов. Вследствие быстрых столкновений, электроны многих атомов лишились части своих планетных отрицательных электронов, оказались неполными и заряженными положительно. Такие неполные атомы называются «ионами», воздух же в таком состоянии называется «ионизированным».

Ионизированный воздух такой же хороший проводник электричества, как и медная проволока. Поэтому результат был такой же, как будто цепь была замкнута. В известном смысле ионизированный воздух явился как бы временным мостом через пустое пространство, по которому электроны легко переходили взад и вперед. Когда напряжение ослабело и разность потенциалов достигла нормы, электрическое поле исчезло, кинетическая энергия газов рассеяла ионы, ионизация воздуха прекратилась, временный мост исчез и воздушное пространство стало снова неэлектропроводным. (Быстрая дезионизация воздуха — одна из задач радио).

Среди всего того, что относится к принципам радиопередачи самое важное понять колебания электронов при искровом разряде в лейденской банке. Такой разряд послужил основой для работы с радио в самом начале ее; первая телеграмма по радио через Атлантический океан была послана при помощи искры и до сих пор этот способ наиболее применим на судах. В настоящее время лейденская банка заменена конденсатором, который может иметь самую разнообразную форму, от трубочки величиной с палец до большого воздушного конденсатора (антенна). Мощность его также может быть различна.

Все конденсаторы, как бы различны они ни были, построены по одному принципу: все они являются проводниками, разделенными посередине непроводящим (диэлектрическим) телом. Мощность конденсатора может быть увеличена тремя способами -увеличением размера проводящих пластинок, уменьшением расстояния между ними и применением не проводника с большим сопротивлением, как воздух, масло, обыкновенное стекло, фарфор, специально приготовленное стекло или сухой мрамор- Антенна в радиоаппарате есть не что иное, как лейденская банка или конденсатор, при чем воздушные провода явятся одним проводником соответствующей фольге в банке, земля — другим, а воздух, находящийся между ними, соответствующий стеклу — непроводником.

Как Хюг для соединения внутренней и наружной жестянки в своей лейденской банке применил проволоку, так и в других конденсаторах употребляется проволока, которая может быть длиной в милю или в несколько дюймов.

Если перерезать проволоку и поставить в месте разреза рубильник, то при замыкании посредством его электроны смогут передвигаться, при размыкании же свободное пространство станет слишком большим для их перехода. В любом месте проволоки, между внутренней и наружной стенками лейденской банки или другого конденсатора, может быть включен какой-нибудь электрический прибор, который может быть пущен в ход или остановлен при помощи выключателя. Все операции радио на короткие расстояния могут быть выполнены при помощи лейденской банки.

В горной хижине опыты производились один за другим.

Следуя указаниям учительницы и своему возрастающему опыту, Хюг с каждым днем совершенствовал приемы, пока, наконец, в его распоряжении оказался конденсатор довольно большой мощности, могущий давать сильную искру. Он нашел также способ соединять вместе несколько лейденских банок, посредством включения их параллельно (соединяя их одноименные полюсы), или последовательно (соединяя разноименные полюсы). Результаты этого соединения очень озадачили Хюга: в то время, как при соединении одноименных полюсов мощность конденсаторов возрастала, при соединении разноименных она уменьшалась; ни сам Хюг, ни мисс Фергюсон не имели математических знаний, нужных для того, чтобы понять, каким образом несколько конденсаторов могут быть слабее одного.