Юный техник, 2005 № 10

Под действием приходящих радиоволн в ней возникают токи, создающие вокруг антенны собственное поле. Оно действует в непосредственной близости от нее, на расстоянии менее длины волны. Поэтому его называют ближним полем. Если антенна настроена в резонанс с частотой приходящих радиоволн, то ближнее поле как бы увеличивается в размерах, распухает и окутывает антенну. Антенна как бы многократно увеличивается в размерах.

Таким образом, антенна ловит радиоволны не самим проводником, а своим ближним полем, являющимся не чем иным, как полем движущихся по поверхности металла электронов.

Что же касается здравого смысла, то он здесь прекрасно работает. Надо лишь правильно его применять. Антенна, рельс или любой гибкий кусок металла в поле радиоволн всегда обретают ближнее поле, невидимое глазу.

Ненагруженная антенна, настроенная в резонанс с принимаемой волной, сбрасывает «лишнюю» мощность в окружающее пространство. Она переизлучает принятый сигнал по всем направлениям, в соответствии со своей хорошо известной диаграммой направленности — максимум на горизонт и нуль вверх.

Если антенну как-то нагрузить, например, соединить с землей, энергия принятой волны перейдет в тепло, никакого переизлучения не будет. На этом принципе можно осуществить передачу сигнала за счет энергии сигнала принимаемой станции. Опыты в этом направлении были сделаны в 1980 году одним радиолюбителем из Рязани.

К антенне, настроенной на частоту одной из радиовещательных станций, он присоединил один провод обычного угольного микрофона (рис. 1), другой конец которого был заземлен.

Этот микрофон в такт звуковым колебаниям меняет свое сопротивление, причем в тысячи раз. Когда оно максимально, антенна оказывается ненагружена и приходящую к ней радиоволну отражает, а с точки зрения стороннего наблюдателя как бы излучает.

Когда же сопротивление микрофона становится минимальным, то вся принятая ею высокочастотная энергия уходит в землю.

В этом эксперименте в паузах передач, когда станция передавала немодулированную несущую, можно было вести переговоры на частоте этой станции. Поскольку мощность, принятая антенной, составляла сотые доли ватта, то переговоры были слышны в пределах ста метров.

А теперь вернемся к роману «Пылающий остров». Вот как бы мог поступить летчик Матросов. Прежде всего он должен был бы взять два одинаковых отрезка металлической цепи, соединить изолятором и растянуть от стенки до стенки (рис. 2).

Так у него получилась бы антенна типа «симметричный вибратор», настроенная в резонанс на волну, длина которой вдвое больше длины цепей. Если в подвале достаточно сухо, то такая антенна начнет интенсивно переизлучать, отражать приходящие к ней волны в направлении, перпендикулярном цепям. Поэтому их желательно сориентировать так, чтобы излучение шло в направлении приемного центра.

Чтобы это излучение прекратилось, достаточно цепи разъединить или, если технически удобнее, подключить и отключить заземление, подавая сигналы азбукой Морзе. Сегодня на стандартный приемник службы радиоперехвата эти сигналы удалось бы принять за сотни километров.

Отправить сообщение азбукой Морзе можно, повесив вертикально кусок провода и касаясь им заземленного стержня. Тогда радиоволны отражались бы равномерно во все стороны и создавали бы помехи радиоприему на волне, в четыре раза превышающей длину провода.

Внимательные радиослушатели могли бы обнаружить периодическое изменение громкости принимаемой станции и опознать в нем текст сообщения. А вообще-то, судя по иллюстрациям из книги, «передатчик» Матросова мог бы работать на частоте, близкой к 25 МГц, вблизи радиовещательного диапазона 13 м.

А.ВАРГИН

О чем говорят звезды?

Не удивительно, что М.Ю. Лермонтов написал в свое время строки: «И звезда с звездою говорит…» — у поэтов ведь особенный слух. Но разговор звезд можно услышать, даже не обладая поэтическим даром. Тем более что есть сугубо физические основание предположить, что звезды и планеты подают нам голоса.

Вот, например, кольца Сатурна. Как недавно выяснилось, это — рой метеоритов, связанных между собою гравитационными и магнитными полями. Ведут они себя, как упругое тело. При ударе метеорита кольца звучат, как колокол, и модулируют по амплитуде и частоте отражаемый свет. И при помощи простейшего телескопа этот свет можно сфокусировать на фотоприемнике. Усилив его сигналы, мы сможем услышать гудение колец в громкоговорителе.

Схему усилителя вы видите на рисунке.

Фоторезистор R1 служит одним из плеч делителя напряжений, вторым плечом которого служит постоянный резистор R2. С него пока очень слабый, пульсирующий электрический сигнал поступает на вход 3 операционного усилителя DA1. На его выходе 7 стоит эмиттерный повторитель на транзисторе VT1, согласующий сравнительно высокое выходное сопротивление операционника с более низким входным сопротивлением усилительного каскада на транзисторе VT2. Этот каскад обеспечивает «раскачку» выходного каскада на транзисторе VT3, который посредством трансформатора Т1 нагружен на низкоомную пару наушников BF1, работающих в монофоническом режиме.

В качестве датчика R1 использован высокочувствительный фоторезистор типа СФЗ-2Б. Для согласования с ним применен операционный усилитель с входным сопротивлением около 30 МОм и высоким коэффициентом усиления по напряжению, достигающим значения KU = 5 x 104.

Для нормальной работы операционника необходимо, чтобы в отсутствие входного сигнала напряжение на его выходе 7 имело нулевой уровень. Это достигается регулировкой резистором R6.

Если при наличии сигнала на входе возникает самовозбуждение, устраните его подбором емкости конденсатора С2. Фотодатчик смонтирован в центре, на дне пенала от фотопленки. Он одевается на окуляр телескопа после того, как тот уже наведен на объект.

Как видите, на уровне эскизного проекта наше устройство выглядит достаточно простым.

Питание устройства лучше производить от готового двуполярного источника, имеющего хорошую стабилизацию выходного напряжения. В схеме предусмотрены индивидуальные фильтры R3, С1 и R7, С4 в цепях питания делителя R1, R2 и микросхемы DA1. Их назначение — оградить указанные узлы от помех, могущих возникнуть на входе общего источника G1 при работе усилительных каскадов на транзисторах VT1…VT3.

Для нормальной работы этих каскадов их коллекторные токи должны иметь значения, близкие к указанным на схеме. Регулировать их можно подбором номиналов резисторов, стоящих в базовых цепях транзисторов.

В конструкции все постоянные резисторы могут быть взяты типа МЛТ мощностью 0,25 Вт, переменный резистор R6 — типа СП-0,4. Для упрощения подбора емкости конденсатора С2 на его месте удобно использовать подходящий по емкости керамический подстроечный конденсатор.

Трансформатор Т1 готовый, от любого переносного радиоприемника. Заметим, если в вашем распоряжении имеются парные высокоомные наушники типа ТОН-2 либо ТА-56, можно обойтись без трансформатора Т1, включив эти наушники на место его первичной обмотки. В таком случае коллекторный ток транзистора VT3 следует уменьшить до 1,5…2 мА.

Сборку устройства лучше выполнить на односторонне фольгированной плате из стеклотекстолита. По окончании монтажа протрите плату ватным тампончиком, смоченным в спирте — такая чистка монтажа позволит не только заметить лишние перемычки от затеков или разбрызгивания припоя, но и сведет к минимуму паразитные утечки тока, способные нарушить нормальную работу слаботочных цепей.

Закончив все подготовительные операции, можно приступить к поиску и прослушиванию сигналов, доносящихся из космического пространства.

Кстати, кроме Сатурна, кольца есть у всех дальних планет. Кроме того, возможно образование акустических волн на поверхности и в атмосфере Солнца и звезд. Таким образом, собрав электронную приставку к окуляру телескопа, вы, возможно, откроете для себя звучание звезд всей Вселенной.

Ю. ПРОКОПЦЕВ

Дорогие друзья!

В этом году мы писали о ядерной физике, энергетике, успехах механиков, связистов и, конечно, о работах ваших сверстников, любителей науки, техники, моделирования. Всего за год вы прочитали около 400 статей и заметок на самые разные темы.

Но о многом мы не успели написать.

В следующем, 2006 году наши читатели узнают:

— о людях, которые своими руками строили «летающие тарелки»;

— о том, как в Австралии сумели опровергнуть закон термодинамики;

— о школе, на уроках в которой учеников учат летать.

Вы прочтете также о том:

— зависит ли от вас судьба Вселенной;

— можно ли питаться солнечным светом;

— как превзойти Эдисона;

— стоит ли стрелять из пушки по генам;

— зачем металл превращают в стекло;

— когда скрестят капусту с альбатросом;

— понадобится ли компьютеру зеркальце и помада и о многом-многом другом.

Напоминаем! Наши подписные индексы — 71122 и 45963 (годовая) по каталогу агентства «Роспечать» и 99320 по каталогу Российской прессы «Почта России».

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос — ответ

Недавно купил лотерейный билет, стер защитный слой, а там — ничего. Выходит, потратил деньги зря. Интересно, а можно ли узнать, не стирая защитный слой, выигрышный твой билет или нет?

Павел Энкович,

г. Смоленск

Разрабатывая защитное покрытие, специалисты стараются предусмотреть все возможные варианты, которые могут прийти в голову любителям схитрить. Тем не менее, способы увидеть скрытое изображение, конечно, есть. Ими пользуются, например, эксперты картин, криминалисты и работники некоторых других отраслей. Основаны эти методы на том, что лучи по-разному отражаются от покрытия, подложки и самих букв или цифр надписи. Но что это за лучи, какого они диапазона, как проводится сканирование — тайна, разглашение которой влечет за собой наказание.

Иногда про умного человека говорят, что у него семь пядей во лбу. Полагаю, что тут явное преувеличение, гипербола. Но все-таки: что это за мера — «пядь» и откуда пошло данное выражение?

Ольга Калинина,

г. Тверь

В энциклопедии указано, что пядь — старинная мера длины. Причем различались разные пяди. Например, малая пядь равна расстоянию между растянутыми большим и указательным пальцем; в зависимости от величины руки расстояние может быть 17–23 см. Пядь большая измерялась между вытянутыми большим пальцем и мизинцем — тут уж получалось 20–25 см. И наконец иногда еще говорят о пяди с кувырком. Это значит, что к величине малой пяди надо еще прибавить 2–3 длины сустава указательного пальца, что составит в общей сложности около 27–30 см. Однако о какой бы пяди ни шла речь, пусть о самой малой, ясно, что людей с шириной лба более метра не бывает. Так что мы явно имеем дело с гиперболой.

Почему на рассвете и закате солнце кажется большим и красным?

Кирилл Тюркин, 11 лет

г. Щелково-7 Московской обл.

Как утверждают физики, все дело в оптических свойствах атмосферы. Днем, когда солнце находится в зените, его лучи приходят к нам, пробивая атмосферу напрямую, кратчайшим путем, а потому светило кажется желтого цвета и относительно маленьким. А вот утром и вечером солнечные лучи движутся через атмосферу по касательной, им приходится преодолевать больший путь. Воздушный слой при этом, во-первых, срабатывает как линза, зрительно увеличивая видимый диаметр светила. А во-вторых, более толстый слой воздуха работает и как светофильтр, изменяя видимый цвет с желтого на красный или даже на багровый. Последнее, кстати, чаще всего бывает перед наступлением ненастья.

Что такое игра в шахматы «втемную»?

Алексей Пивоваров,

г. Старая Русса

Есть два варианта такой игры. Маститые игроки иногда играют, не глядя на доску, просто мысленно представляя себе все передвижения фигур и называя их перемещения согласно шахматной нотации. Понятное дело, такой способ требует недюжинной памяти и тренировки. Но есть и другой способ, немного проще. Два игрока поворачиваются спинами друг к другу и по очереди переставляют фигуры каждый на своей доске, шепотом, чтобы не слышал противник, называя свои ходы судье. Тот и переставляет фигуры за обоих игроков на третьей доске, не видной обоим, и время от времени сообщает тому или иному игроку, что такой-то ход невозможен.

Таким образом, анализируя положение на своей доске, игрок должен представить себе, какие ходы делает соперник. Тот, у кого это получается лучше, обычно и выигрывает.

ДАВНЫМ-ДАВНО

Германские дирижабли, наполненные водородом, десятками гибли во время Первой мировой войны при попадании зажигательных снарядов. Но осенью 1914 года очередной германский дирижабль попал под огонь английской зенитной батареи. Зажигательный снаряд прошил его насквозь, но дирижабль не вспыхнул, а, истекая газом, отправился обратно.

Военные долго не могли понять, в чем дело. Английский химик Р. Треффол разъяснил, что немецкий дирижабль, вероятно, наполнен единственным абсолютно не горючим и легким газом гелием. Но где немцы могли его взять? На один дирижабль требуется около 50 тыс. м3 этого редкого газа. Теоретически его можно добывать из воздуха, но там его столь мало, что вся химическая промышленность Германии могла бы обеспечить гелием лишь один дирижабль за год работы.

Много гелия содержится в газах, бьющих из глубоких нефтяных скважин, но их в Германии нет.

Как оказалось, задолго до начала войны германские суда, возвращаясь из Бразилии, взяли за обыкновение брать в качестве балласта никому тогда не нужный песок. Но не простой, а монацитовый, в котором, кроме редкоземельных металлов, содержится и гелий. «Краденого» песка им как раз хватило, чтобы сделать негорючим один-единственный дирижабль.

В 30-е годы Германия возобновила строительство дирижаблей. Но гелий в то время имелся лишь в США, и немцам его не продавали. После гибели крупнейшего в мире дирижабля «Гинденбург» Германия начала строительство еще более мощных воздушных кораблей. Для их наполнения химический концерн ИГ Фарбен разработал синтетический негорючий газ со свойствами гелия. Но из-за надвигавшейся Второй мировой войны дирижабли разобрали, а секрет газа был утерян.

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. Представим, электромобили созданы. Что может помешать им вытеснить все обычные машины?

2. Если бы на аппарате типа современного струйного принтера кто-то взялся «печатать» материальный объект размером с кошку, сколько бы времени ему понадобилось — час, недели, год, век? Обоснуйте свой ответ.

3. Можно ли штамповку взрывом вести не в воде, как обычно, а в воздухе?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

«ЮТ» № 5 — 2005 г.

1. При выстреле бронебойной пули большее значение имеет ее скорость при встрече с броней, чем калибр.

2. Самолет на солнечных батареях без аккумуляторов мог бы летать круглые сутки лишь при условии, что поднялся бы выше облаков и развил скорость, равную скорости вращения Земли вокруг своей оси, чтобы постоянно находиться под лучами солнца.

3. Качество сжигаемого газа не будет значительно влиять на КПД воздушно-теплового двигателя, но наличие в газе сравнительно большого количества различных примесей может помешать достаточному нагреву воздуха в теплообменнике и снизит КПД.

* * *

Поздравляем с победой Петра ДЕМЕНЕВА из Екатеринбурга. Правильно и обстоятельно ответив на вопросы нашего конкурса «ЮТ» № 5 — 2005 г., он заслуженно получает приз — радиоконструктор на солнечных батареях.

* * *

_{А почему? Жил ли на самом деле легендарный разбойник Робин Гуд? Давно ли на Земле появились попугаи? Кто и когда впервые прошел Северным морским путем? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».}

_{Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала наш корреспондент пригласит заглянуть в уникальный автомобильный музей в итальянском городе Турине.}

_{Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.}

_{ЛЕВША — Загадка японских автомобилей шестидесятых до сих пор так и не раскрыта. Выпущенный в 1967 году партией в 361 экземпляр прототип автомобиля Toyota 2000GT стал шедевром ушедшего века и вошел в десятку лучших моделей мира. Сегодня эту машину можно увидеть разве что в «японской» киноленте о Джеймсе Бонде, фильме «Живешь только дважды». Модель авто вы можете собрать по нашим эскизам для «Музея на столе».}

_{— Электронщики найдут в журнале описание ультразвукового локатора, с помощью которого можно, словно летучая мышь, научиться ориентироваться в полной темноте. А механики познакомятся с новым вариантом чувствительного сейсмографа.}

* * *