Страница 3 из 75
Н. — И как же все это изменилось?
Л. — Начиная с 1930 г. удалось питать приемники от осветительной сети. В большинстве этих аппаратов использовали принцип преобразования частоты. Это позволило достичь высокой чувствительности, благодаря чему роль антенны смогла выполнять внутренняя рамка. Громкоговоритель также поместили в футляре аппарата.
Н. — Таким образом осуществлялась передача звука. А передача изображения?
Л. — Телевидение, эксперименты с которым проводились с середины 20-х годов, в 30-х годах перешло к регулярным передачам. Но вторая мировая война прервала эти начинания.
Быстрое развитие электроники
Н. — Разумеется, война останавливает прогресс техники.
Л. — Ты ошибаешься, Незнайкин. В интересах войны ученые быстро развили некоторые направления той техники, которая стала называться электроникой. Так, например, возник радиолокатор, использовавшийся для защиты городов от самолетов противника.
Н. — Ты прав. Как говорят, нет худа без добра… Я подозреваю, что после окончания военных действий наша техника пережила новый подъем.
Л. — Да, мой друг. Именно в это время она начала проникать во все сферы человеческой деятельности. А небывалому ускорению прогресса способствовало изобретение в 1948 г. транзистора. Родившаяся вместе с транзистором новая техника полупроводников привела к микроминиатюризации и колоссально расширила возможности практического применения электроники.
Н. — Спасибо, дорогой Любознайкин, за твой рассказ об истории телеграфии без проводов, которая, пройдя этап радио, превратилась в электронику. Твое повествование вызывает у меня большое желание заняться изучением электроники. Не сможешь ли ты изложить мне основные понятия и описать основные области применения электроники, какими являются радио и телевидение?
Л. — С удовольствием сделаю это. Но сначала я попрошу у моего дядюшки профессора Радиоля совета, в какой последовательности обучать тебя этой технике.
Н. — Я полагаю, что он не захотел бы видеть меня слишком несведущим в самых элементарных основах физики и особенно электричества.
Л. — Именно в такое положение попал я, когда мой дядюшка обучал меня основам электроники. Ну ладно, я передам ему магнитную ленту, на которой записан весь наш разговор. Таким образом, он будет точно знать, что нам потребуется. В этом случае электроника еще раз принесет нам пользу.
Комментарий профессора Радиоля
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
Профессор описывает строение молекул и атомов, взаимное притяжение противоположных электрических зарядов, поведение валентных оболочек и то, что характеризует проводники, диэлектрики и полупроводники.
Дорогие Любознайкин и Незнайкин!
Я с большим интересом прослушал вашу беседу, записанную на магнитофоне. Пользуясь этой же магнитной лентой (предварительно стерев вашу запись), я отвечу на столь интересующие вас вопросы.
По моему мнению, прежде чем приступить к изучению собственно электроники, тебе, Незнайкин, необходимо приобрести хорошие познания в области электричества. А чтобы они не оказались поверхностными, нужно углублять знания изучением строения вещества, потому что (как показывает само слово) электроника основана на поведении электронов, входящих в состав всех существующих веществ.
Крошечные размеры молекул
Ты знаешь, что самая малая частица вещества, обладающая всеми его основными характерными свойствами, называется молекулой. В сложных веществах каждая молекула состоит из некоторого количества атомов. Так, например, молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода. Молекулы имеют очень маленькие размеры. Только в одном кубическом миллиметре воды содержится около 40·1018 молекул. Представь себе, что если бы ты захотел расположить их по прямой от Земли до Луны, т. е. на расстоянии 380000 км, то на каждый сантиметр пришлось бы 109 молекул.
Я полагаю, что теперь ты легче проникнешь в этот микромир, который по сравнению с окружающим нас миром столь же мал, как сам этот мир по сравнению со Вселенной, где расстояния измеряются световыми годами. А ты ведь знаешь, что световой год — это расстояние, которое свет, идущий со скоростью 300 000 км/с, проходит за год, т. е. примерно за 32·106 с.
Микромир и макромир
Однако вернемся от макромира, где такие расстояния служат привычной единицей измерения (ведь говорят же о миллионах световых лет), к нашему микромиру, где крохотная молекула состоит из одного или нескольких атомов. Атом — слово греческого происхождения и означает «неделимый». На протяжении веков в самом деле думали; что атом — мельчайшая частица материи.
В микромире это далеко не самая малая частица, так как атом, в свою очередь, состоит из более мелких частиц: ядра и циркулирующих вокруг него электронов. Атом похож на солнечную систему с той, однако, разницей, что наши планеты движутся по орбитам, находящимся почти в одной и той же плоскости, тогда как орбиты электронов проходят по самым различным плоскостям. Если, несмотря на центробежную силу, планеты продолжают свое движение по кругу и не покидают солнечную систему, то причина кроется в гравитационных силах, определяющих взаимное притяжение между телами. Точно так же и электроны вращаются вокруг ядра и не покидают его, потому что имеется удерживающая их сила притяжения. Эта сила по своей природе электрическая. Электроны представляют собой элементарные отрицательные электрические заряды. Ядра же состоят из протонов, представляющих собой элементарные положительные электрические заряды.
Между отрицательными и положительными зарядами существует сила притяжения, удивительно напоминающая гравитационную. Последняя, как известно, пропорциональна массе тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. А у электрических зарядов сила притяжения пропорциональна их величине и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
В ядре атомов кроме протонов находятся еще частицы, именуемые нейтронами (рис. 1), так как они нейтральны, т. е. не имеют никакого заряда. Присутствие этих частиц просто увеличивает массу атома.
Рис. 1. Строение атома. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтронов (последние на рисунке не показаны). Вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные электроны.
Распределение электронов
Я тебе сказал, что в отличие от орбит наших планет орбиты электронов не находятся в одной плоскости. Но это не означает, что эти орбиты расположены беспорядочно. Они могут занимать только семь уровней или, если ты предпочтешь, семь сфер, центром которых служит ядро. Эти сферы обозначают буквами К, L, М, N, О, Р и Q (рис. 2).