Страница:Радио всем 1928 г. №01.djvu/31

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


Б. А. Остроумов.

ПОЧЕМУ ОБЫЧНЫЕ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ НЕ ПРИГОДНЫ ДЛЯ КОРОТКИХ ВОЛН.

Вопрос об измерении силы тока и разности потенциалов, представляющий доныне значительные трудности даже при длинных ^около 1 000 метров; волнах, в случае коротких волн порядка 10—20 метров становится еще труднее, а при ультра-коротких волнах около 1 метра длиной оказывается для радиолюбителя пока почти неразрешимым. Правда, даже самые частые электрические колебания представляют собою все тот же хорошо знакомый переменный ток, по с увеличением частоты выдвигаются и приобретают исключительное значение такие свойства его, которые при низких частотах почти незаметны и которыми мы, обычно, пренебрегаем.

Прежде всего мы должны вспомнить, что с увеличением частоты возрастает индуктивное действие переменного тока, т. е. величина электродвижущей силы индукции, а следовательно, и силы индуктированного тока, появляющегося по закону Фарадея во всех замкнутых проводниках по соседству с источником Коротких волн. По той же причине с увеличением, частоты особенно ярко обнаруживается влияние самоиндукции проводников, т. к. их индуктивное сопротивление сильно возрастает 1). Мало того, кажущееся сопротивление на самом деле оказывается даже больше того, которое получается вычислением. Чем выше частота, тем сильнее сказывается т. н. «скин-эффект»—уплотнение тока у поверхности проводника н уменьшение его в средине. Площадь сечения, по которой в действительности проходит ток, оказывается значительно меньше всей площади сечения, и ироводпик для высоких частот оказывается как будто бы тоньше. При самых высоких частотах почти весь ток проходит лишь по самой поверхности проволоки, не проникая во внутрь ее.

С другой стороны, с увеличением частоты возрастает емкостная проводимость конденсаторов. Даже через небольшие емкости при коротких волнах может протекать весьма сильный переменный ток2). * * *)1) Оно выражается, как известно, формулой В индуктивное = 2к n L, где н—число колебания в секунду и L—коэффициент самоиндукции, выражаемый в гепри. Для прямой проволоки jL вычисляется по формуле

L = 21 (2,3 log — —0,75), если длина проволоки 1, а радиус ее сечения г.

  • ) Кажущееся сопротнвлеиве конденсатора переменному току выражается формулой

R емкости. = 2кпС’ гд0 ^—емкость конденсатора в фарадах.

Если подсчитать, например, кажущееся сопротивление для 3-метровой волны проволоки длиною в 1 метр, а радиусом в 0,01 мм и конденсатора емкостью в 0,001 микрофарады (около 1 000 см), окажется, что проволока имеет кажущееся сопротивление 1350 £2, а конденсатор 15 £2 приблизительно. Между тем при токе в 50 периодов оно будет у проволоки 0,0007 £2, а у конденсатора—30 000 000 £2.

Если, приняв это во внимание, мы посмотрим, как устроены обычные измерительные инструменты, то убедиться в малой пригодности их для коротких волн будет нетрудно. Не забудем, что в этом случае мы будем к тому же иметь дело лишь о слабыми источниками энергии, обычно, всего в несколько ваттов.

Ясно само собой, что о приборах, основанных на электромагнитном действии тока, содержащих целые катушкн проволоки, не может быть и речи. Однако и тепловые приборы, получившие в радиотехнике широкое распространение, оказываются для измерений с короткими волнами малопригодными. Рассмотрим, например, тепловой ваттметр, которым обычпо пользуются при работал с волномером, и который на нервый взгляд кажется наиболее подходящим измерителем силы тока для нужд любителя, работающего о генератором коротких волн длиною 3 метра.

Как известно, главную часть его составляет нагреваемая измеряемым током тонкая проволочка, длиною около 10 см и диаметром 0,05—0,04 мм. Ее омическое сопротивление обычно бывает около 10—20 £2. Подсчет немедленно убедит нас, что кажущееся реактивное сопротивление ее при длинных волнах ничтожное, при волне в 3 метра делается приблизительно 100 £2. Это значит, что будучи включена последовательно,

она начинает действовать как дроссель и требует на концах большей разности потенциалов, чтобы пропустить электрические колебания этой частоты, чем при низких частотах. Взять вроволочку короче и толще нельзя—прибор потеряет чувствительность. Зашувтировать параллельным проводником нельзя—тогда получится своебразный автотрансформатор, состоящий всего из одного замкнутого витка проволоки. При громадном индуктивном действии коротких волн распределение энергии в нем, а следовательно, н нагревание, в зависимости от размеров и формы витка, а также от толщины проволок, из которых он состоит, может оказаться самым причудливым, и показания прибора не будут соответствовать величине измеряемого тока. Каждый любитель, имеющий в своем распоряжении тепловой ваттметр, вероятно, не раз шел случай убедиться в этом на собственном опыте. При неудачном шунтировании можно даже сжечь прибор неожиданно для себя.

Однако эти дело не исчерпывается; ведь с концами нагреваемой проволоки ,в ваттметре соединен целый ряд ме- .таллических частей, а весь прибор 1 обычно помещают в металлический фуг» 1ляр. Роль всех этих кусков металла сво- 'дится в конце концов к тому, что их (можно рассматривать, как маленький конденсатор, шунтирующий нагреваемую проволочку. Правда, емкость его редко превышает 10—20 см, и мы обегано имеем полное право пренебрегать утечкой тока через него до тех пор, пока мы имеем дело с волнами не короче 500 метров, но при переходе к коротким волнам дело совершенно меняется. Емкостная проводамость прибора оказывается соизмеримой с его омической проводимостью, и емкостное сопротивление оказывается порядка 70 £2..

Таким образом и индуктивное сопротивление, с одной стороны, и емкостная проводимость—с другой, заставляют при коротких волнах большую часть энергии миновать нагреваемую проволочку, и только часть измеряемого тока вызывает отклонение прибора. Судить же о силе тока по показаниям прибора и сравнивать ее с силой тока низкой частоты, а тем более с силой постоянного тока невозможно. Для этой, цели нужны приборы особой конструкции, еще слабо разработанные техникой, достать их на рынке нельзя, в любителю можно рекомендовать самому испытать свои силы в постройке хотя бы грубых самодельных приборов, учитывая указанные выше свойства коротких волн.

Если измерение силы тока при коротких волнах оказывается затруднительным, то еще труднее в этом случае измерять разность потенциалов. Дало в том, что напряжения, с которыт приходится иметь дело, оказываются относительно весьма высокими—они бывают,