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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
無線電信。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト 無線電信は、無線を介して文字情報を送信（受信）する手段です。 アルファベットの文字は、ドットとダッシュの組み合わせ (モールス信号) で表されます。 現在、この技術は主にアマチュア愛好家によって使用されているだけでなく、さまざまな無線ビーコンの信号にも使用されており、それほど頻繁ではありませんが公式通信にも使用されています。
ワイヤレス無線電信は、人類の進歩の歴史に新しい時代を切り開いた XNUMX 世紀後半の最大の発明であると考えられています。 古い電気電信が電気工学の基礎を築いたのと同じように、無線電信の作成は、無線工学、そして電子工学の発展の出発点となり、その壮大な成功は今ではどこでも見られます。 これら XNUMX つの発明の歴史には、もう XNUMX つの興味深い類似点があります。電報の作成者である Semering と Schilling は、最近発見された好奇心を利用しようとした最初の発明者でした。ポポフとマルコーニの無線電信は、新たに発見された電磁放射の現象に基づいていました。 当時も今も、通信技術は科学の最新の成果を最初に要求し、利用するものでした。 電信では、信号キャリアは電流です。 無線電信では、この搬送波は空間を高速で伝播する電磁波であり、それ自体に配線は必要ありません。 電流の発見と電磁波の発見はちょうど XNUMX 年離れており、それらの例から、今世紀中に物理学が達成した驚くべき成功を見ることができます。 私たちが覚えているように、電流がまったく偶然にガルバーニによって発見された場合、電磁波は、何をどのように探すべきかを完全によく知っていたヘルツによる完全に意図的な実験の結果として最初に現れました。彼の驚くべき発見は、数学的精度を備えた電磁波の存在を偉大なイギリスの物理学者マクスウェルによって予言したことです。 無線電信の原理を理解するために、電界とは何か、磁界とは何かを思い出しましょう。 プラスチック製のボールを取り、ウールの布でこすります。その後、ボールは小さな紙片やゴミを引き付ける能力を獲得します。 彼らが通常言うように、それは帯電します、つまり、その表面に一定の電荷を受け取ります。 前の章の XNUMX つで、この電荷は負にも正にもなり、XNUMX つの等しく帯電したボールは一定の力で互いに反発し、反対の電荷を持つ XNUMX つのボールが引き合うことがすでに報告されていました。 なぜこうなった？ ある時ファラデーは、それぞれの球が自分自身の周りにある種の目に見えない摂動を作り出すことを示唆しました。これを電場と呼びました。 帯電したボールのフィールドは別のボールに作用し、その逆も同様です。 現在、ファラデーの仮説は科学に受け入れられていますが、この分野の性質、それ自体が何であるかについては何も知られていません。 電場が存在するという事実に加えて、その疑いのない特性のうち 300000 つだけが明らかです。電場は、有限ではありますが XNUMX km / s の巨大な速度で荷電物体の周りの空間を伝播し、他の荷電物体に作用します。ある力でそれを引きつけたり押しのけたりして、このフィールドにいることに気づきます。 この効果の変化は、電流と考えることができます。 すでに述べたように、電流は荷電粒子の指向性のある動きです。 例えば、金属では電子の動き、電解質ではイオンの動きです。 これらの粒子が一方向に規則正しく動く理由は何ですか? 答えはわかっています。この力が電場です。 電源の一方の極からもう一方の極までの全長に沿って導体内で回路が閉じられると、荷電粒子に作用する電界が発生し、それらを特定の方法で移動させます（たとえば、電解質内では、正の方向に荷電イオンは陰極に引き付けられ、負に帯電したイオンは陽極に引き付けられます)。 電界について述べられていることの多くは、磁界に起因する可能性があります。 誰もが永久金属磁石を扱ったことがあり、お互いに向いている極が似ているか反対であるかに応じて、互いに引き付けたり反発したりする特性を認識しています。 磁石の相互作用は、それらの周りに磁場が発生し、ある磁石の磁場が別の磁石に作用し、その逆も同様であるという事実によって説明されます。 移動する各電荷の周囲の空間に磁場が発生し、任意の電流 (これを繰り返しますが、荷電粒子の有向流) がそれ自体の周囲に磁場を生成することは既に述べました。 反対の現象、つまり変化する磁場が導体に電流を誘導する電磁誘導の現象についても議論されました。 しかし、なぜこの電流が発生し、磁場が変化したときにのみ発生するのはなぜですか? これを理解しようとしましょう。 上ですでに説明したトランスを見てみましょう。これは、XNUMX つのコアに XNUMX つのコイルが配置されたものです。 トランスの一次巻線をネットワークに接続することにより、二次巻線に電流が流れます。 これは、二次巻線の電子が一方向に動き始めたこと、つまり何らかの力がそれらに作用し始めたことを意味します。 この力の性質は何ですか？ 長い間、科学者と電気技術者はこの問題に直面して行き詰まっていました。 すでに変圧器を使用していたため、変圧器で行われたプロセスを完全には理解できませんでした。 この現象が磁場の作用だけでは説明できないことは明らかでした。 これと他の多くの電気現象を説明する興味深い仮説は、1864年に有名な英国の物理学者マクスウェルによって提唱されました。 それを理解するために、変圧器の二次巻線で発生するプロセスは、閉じた電気回路の任意の導体で観察されるプロセスと非常に似ていることに注意してください-あちこちで電子が方向性を持って動き始めます。 しかし、回路の導体では、これは電界の影響下で発生します。 トランスの二次巻線にも電界が発生しているのではないでしょうか。 しかし、それはどこから来たのでしょうか？ 閉回路では、電流源（バッテリーまたは発電機）が含まれているため、電界が現れます。 しかし、ご存知のように、変圧器の二次回路には外部電流源はありません。 マクスウェルは、変化する磁場の影響下で電場がここで発生することを示唆しました。 彼はさらに進んで、これらの XNUMX つの場は互いに密接に関連しており、変化する磁場は電場を生成し、変化する電場は磁場を生成し、それらは互いに存在しなければまったく存在できないと主張し始めました。 、いわば、単一の電磁場。 マクスウェルの理論は、次の簡単な例で説明できます。 帯電したボールがバネから吊り下げられていると想像してください。 ボールを引き下げて離すと、ボールはある平衡点を中心に振動し始めます。 これらの振動が非常に高い頻度で発生するとします (つまり、ボールは XNUMX 秒間に数百回または数千回上昇および下降する時間があります)。 次に、ボールの近くのある点で電界強度の大きさを測定します。 明らかに、これは一定の値ではありません。ボールが近づくと張力が増加し、遠ざかると張力が減少します。 これらの変化の周期は、明らかにボールの振動の周期に等しくなります。 つまり、この時点で交番電界が発生します。 マクスウェルの仮説に従うと、この変化する電場は同じ周期で変化する磁場を周囲に生成し、後者はすでに電荷からより離れたところに交番電場を出現させる、などと仮定しなければなりません。 したがって、周期的に変化する電場と磁場のシステムがボールの周囲の空間に現れます。 いわゆる電磁波が形成され、300000 km / sの速度で振動する電荷からあらゆる方向に走っています。 ボールが新たに振動するたびに、別の電磁波が空間に放射されます。 いくつの振動、とても多くの波。 しかし、単位時間あたりにいくつの波が放出されても、その伝播速度は厳密に一定です。 ボールが 300000 秒間に 1000000 回振動すると仮定すると、この間、波の「頭」部分は放射線源から 1 km の距離にあります。 周波数が 300000 秒あたり 300 回の振動である場合、これらすべての波は XNUMX 秒で空間を満たし、放射線源から XNUMX km 離れた直線で数えます。 個々の波のシェアは XNUMX m のパスを持つため、各波の長さは、それを生成したシステムの振動周波数に直接関係します。 この波は、いわば、それ自体が伝播するためのすべての条件を持っていることに注意してください。 それぞれの緻密な媒体はその強度をある程度弱めますが、電磁波は原則として空気や水の中を伝播し、木、ガラス、人間の肉を通過することができます。 ただし、そのための最適な媒体は真空です。 次に、導体が電磁波の伝播経路にある場合に何が起こるかを見てみましょう。 明らかに、波の電界は導体の電子に作用し、その結果、方向性を持って動き始めます。つまり、同じ振動周期を持つ交流電流が導体に現れます。そしてそれを生成した電界と同じ周波数。 このように、ファラデーによって発見された電磁誘導の現象を説明することができます。 私たちの例がある程度理想的であることは明らかです。 実際の状況では、振動する荷電ボールによって放出される電磁界は非常に弱く、遠距離でのその強度は実質的にゼロです。 二次導体に誘導される電流は非常に小さいため、デバイスはそれを記録しません。 このため、マクスウェルの生前、彼の理論は実験的に確認されませんでした。 多くの科学者が彼の見解を共有し、電磁波を検出する方法を探していました。 この方向の実験は、無線工学の発展の出発点となりました。 1886 年になって初めて、ドイツの物理学者ヘルツがマクスウェルの理論を確認する実験を行いました。 電磁波を励起するために、ヘルツはバイブレーターと呼ばれるデバイスを使用し、検出には別のデバイスである共振器を使用しました。
ヘルツバイブレータは、誘導コイルの二次巻線のクランプに取り付けられた同じ長さのXNUMX本のロッドで構成されていました。 互いに向き合う棒の端には、小さな金属球が強化されていました。 コイルの二次巻線に誘導電流が流れると、ボールの間で火花が飛び、周囲の空間に電磁波が放出されました。 ヘルツの共振器は、リング状に曲げられたワイヤで構成され、その両端も強化された金属球で構成されていました。 電磁波の交番磁界の作用下で、交番電流が共振器内に誘導され、その結果、ボール間で放電が発生しました。 このように、バイブレータでの放電中に、共振器ボール間のスパーク ジャンプが観察されました。 この現象はマクスウェルの理論に基づいてしか説明できなかったので、ヘルツの経験のおかげで、電磁波の存在は明確に証明されました。 Hertz は、意識的に電磁波を制御した最初の人物でしたが、無線通信を可能にするデバイスを作成するというタスクを自分自身に設定することはありませんでした。 しかし、その説明が1888年に登場したヘルツの実験は、世界中の物理学者に興味を持っていました。 多くの科学者は、電磁波のエミッターとレシーバーを改善する方法を探し始めました。 ヘルツ共振器は非常に感度の低いデバイスであったため、振動器から放出された電磁波を室内でしか捉えることができませんでした。 最初に、ヘルツは5の距離で送信し、次に-18 mで送信しました。 1891 年、フランスの物理学者 Edouard Branly は、ガラス管に入れられた金属の削りくずに電流を流したときに、常に同じ抵抗を示すとは限らないことを発見しました。 たとえば、ラムコルフコイルによって得られたスパークから電磁波がチューブの近くに現れると、おがくずの抵抗はすぐに低下し、わずかに振った後にのみ回復しました。 Branly 氏は、彼らのこの特性を使用して電磁波を検出できると指摘しました。
1894 年、英国の物理学者ロッジは、電磁波の通過を記録するために、ブランリー チューブを初めて使用しました。 これにより、受信範囲を数十メートルまで広げることができました。 電磁波の通過後にコヒーラーの感度を回復するために、ロッジは絶えずそれを揺さぶる連続動作時計仕掛けを設置しました。 実際、ロッジはラジオ受信機を作成するための一歩を踏み出す必要がありましたが、彼はこの一歩を踏み出さなかった. 初めて、通信ニーズに電磁波を使用する可能性のアイデアは、ロシアのエンジニア、ポポフによって提示されました。 彼は、送信された信号に特定の持続時間を与えることができ（たとえば、一部の信号を長くしたり、他の信号を短くしたりできます）、ディスパッチをモールス符号を使用してワイヤレスで送信できることを指摘しました。 ただし、このデバイスは、長距離にわたって安定した無線伝送を実現できる場合にのみ意味がありました。 Branly と Lodge の真空管を研究したポポフは、さらに感度の高いコヒーラーの開発に着手しました。 最終的に、彼は、鉄粉で満たされたプラチナ電極を備えた非常に感度の高いコヒーラーを作成することができました.
次の課題は、おがくずが電磁波の通過によってくっついた後、揺れる過程を改善することでした。 コヒーラーの感度を回復するためにロッジが使用した時計機構は、回路の信頼できる動作を提供しませんでした。そのような振動は不安定であり、信号の欠落につながる可能性がありました. ポポフは、信号が受信された後にのみコヒーラーの感度を回復できる自動方法を探していました。 多くの実験を行った後、ポポフは電気ベルハンマーを使用してコヒーラーを定期的に振る方法を発明し、電気リレーを使用してこのベルの回路をオンにしました。 ポポフによって開発された方式は非常に感度が高く、1894 年には既に数十メートルの距離で信号を受信するために使用することができました。 これらの実験中に、Popov は、垂直線がコヒーラーに接続されている場合、受信機の範囲が著しく増加するという事実に注意を向けました。 そのため、受信アンテナが発明されました。これを使用して、ポポフは受信機の動作条件を大幅に改善しました。 1895 年までに、彼は歴史上最初のラジオ受信機を作成しました。 このラジオ受信機は次のように配置されました。 金属ファイリング（コヒーラー）を備えた敏感なチューブは、水平位置で強化されました。 チューブの一方の端には受信アンテナであるワイヤが取り付けられ、もう一方の端にはアース線が取り付けられていました。 バッテリーの電気回路は、コヒーラーと電磁リレーを介して閉じられました。チューブ内のおがくずの抵抗が高いため (最大 100000 オーム)、バッテリー回路の電流はリレーのアーマチュアを引き付けるには不十分でした。 しかし、チューブが電磁波にさらされるとすぐにおがくずがくっつき、チューブの抵抗が大幅に減少しました。 回路内の電流が増加し、リレーのアーマチュアが引き付けられました。 この場合、XNUMX番目の回路が閉じられ、ベルリレーの巻線に電流が流れ、その結果、ベルが作動しました。 ハンマーがベルを叩き、鎖が開いた。 ハンマーはバネの作用で元の位置に戻り、チューブを叩き、おがくずを揺らしました。 したがって、チューブは再び電磁波に敏感になりました。
7 年 1895 月 1896 日、ポポフは、ロシア物理化学会の会議での報告中に、彼の無線受信機の動作を実演しました。 彼の実験での電磁振動の発生源は、ヘルツの送信バイブレーターであり、ポポフの送信機でのみ、アンテナと地面の間でスイッチが入れられた火花ギャップでした。 XNUMX 年 XNUMX 月、彼の後継者についてのポポフの記事がこの学会の雑誌に掲載されました。 次に、ポポフはモールス電信装置を彼の計画に取り付け、テープに録音を入力しました。 その結果、モールス符号で信号を記録する送受信機である世界初の無線電信機が誕生しました。
彼のデバイスを詳しく見てみましょう。 モールス電信キーがバッテリーとルームコルフ コイルの一次巻線の間に接続されました。 このキーが閉じられると、バッテリーの直流電流が巻線のターンを通過しました。 高周波のブレーカーが回路を開閉し、その結果（「変圧器」の章を参照）、直流が交流に変換されました。 電磁誘導により、高電圧の交流電流がルームコルフ コイルの二次巻線に誘導されました。 この巻線は火花ギャップまで閉じられていました。 したがって、電信キーを閉じるたびに、火花ギャップに火花の流れが発生しました。 ショートまたはロング サーキットは、モールス符号のドットとダッシュに対応する短いおよび長い火花のストリームを生成しました。 避雷器の一方の極は接地され、もう一方の極はアンテナに接続され、避雷器によって生成された電磁波が周囲の空間に放射されました。 これらの波の一部は受信アンテナに当たり、弱い交流電流を誘導しました。 さらに、各受信電流パルスの持続時間は、スパークギャップ信号の持続時間に正確に対応していました。 受信機の装置は前モデルとほぼ同じで、コヒーラはバッテリーと電磁石に接続され、そのリレーはローカルバッテリーを使用して、ベルの代わりに回路に含まれるモールス書き込み装置を作動させました。 コヒーラが電磁波にさらされない限り、その抵抗は非常に大きかったので、コヒーラ回路には電流が流れませんでした。 コヒーラに電磁波が作用すると、その抵抗が大幅に減少し、回路内の電流強度が非常に大きくなり、電磁石が電機子を引き付けて電信回路をオンにしました。 この引力は、電磁波がコヒーラに作用する限り止まりませんでした。 サーキットの閉鎖と同時に、ハンマーが作動し、コヒーラーを叩きました。 後者の抵抗が増加しました。 しかし、波が作用し続けると、すぐに抵抗が再び減少し、揺れても抵抗が小さい状態が続きました。 この間ずっと、電信装置はテープに線を引いていました。 そして、電磁波の影響がなくなったときにのみ、揺れ効果が現れ、抵抗が以前の値まで増加しました-新しい波が現れるまで装置の電源を切りました。 このように、電報テープには、送信された派遣の信号に対応するドットとダッシュが描かれました。 24 年 1896 月 250 日、ポポフはロシア物理化学会の会議で彼の装置を実演し、XNUMX m の距離にわたって信号を送信しました。世界で最初のレントゲン写真は、「ハインリッヒ ヘルツ」という XNUMX つの単語で構成されていました。 ポポフと同時に、若いイタリア人のグリエルモ マルコーニは、彼の無線電信設備を作成しました。 子供の頃から電気に興味を持ち、その後、無線電信のアイデアに興味を持つようになりました。 1896 年、ポポフが発明したものと非常によく似たデザインの送信機と受信機を組み立てました。 同じ年、マルコーニは彼の発明をイギリスにもたらしました。 彼の母親はイギリス人女性であり、彼女のつながりのおかげで、彼はイギリス諸島で好評でした. 1896 年、マルコーニは彼の無線電信の英国特許を取得しました (これは、ワイヤを使用しない電信で取得された最初の特許でした。したがって、正式な観点から、マルコーニは無線の発明者であると考えられています。彼が最初に特許を取得したからです)彼の発明）。 1897 年 23 月、マルコーニの発明を適用するために株式会社が組織されました。 1898 歳のとき、彼は驚くべき創意工夫と積極性を示しました。 最初のステップから、彼の企業は堅実な財務基盤を獲得しました。 マルコーニは可能な限り、ワイヤレス通信の新しい手段の利点を実証しようとしました。 そのため、XNUMX 年 XNUMX 月、伝統的なセーリング レースがダブリン地域で開催されることになりました。 これらのレースは常にみんなの注目を集めてきました。 マルコーニはダブリンに行き、アイルランドの主要な新聞の XNUMX つに、競馬場の汽船から無線で彼女に送信することに同意しました。すべての情報は、新聞の特別版に掲載するために、一般の人々が関心を持つ可能性があります。 経験は完全に成功しました。 数時間、マルコーニが転送を主導し、編集者に受け入れられました。 このようにして得られた情報は他に類を見ないものであり、新聞は発行部数を大幅に増やしました。 マルコーニにとっても、これは大成功でした。短期間で、彼の会社の株式資本は 200 倍になり、XNUMX 万ポンドに達しました。 これにより、彼は無線電信をすばやく改善する機会を得ました。 数年後、彼はすでに開発においてポポフを大幅に上回っていました。 最初の無線受信機の主要な要素の 1898 つはコヒーラーでした。 したがって、受信装置の感度を上げようとした発明者の主な努力が、まさにその改良に向けられたことは当然である。 マルコーニは、コヒーラーの重要な特性、つまり、コヒーラーに印加される高周波振動電圧の大きさに対するその動作の依存性に注目した最初の人でした。 アンテナに誘導されるごくわずかな電流によって生成される磁場のエネルギーを完全に収集するには、それを増幅する必要がありました。 マルコーニは、この問題を解決する簡単で独創的な方法を見つけました。 XNUMX年、彼はラジオジガー（「ソーター」を意味する）に、一次巻線がアンテナと同じ回路に接続され、二次巻線がコヒーラーに接続された高周波トランスを含めました。 同年、マルコーニはこの方式の特許を取得しました。
ここで、導体ａおよびｂは、ジガーｃの一次巻線が組み込まれたアンテナ回路を示す。 変換の結果、二次回路の弱いアンテナ電流の電圧が大幅に増加しました。 ジガー d から、信号はバッテリー b' が接続されたコヒーラー j と、以前の回路の場合と同様に、電信装置をオンにしたリレー K に送信されました。 この単純な革新により、最初のラジオ受信局の感度を数倍に高めることが可能になりました。 送信範囲はすぐに 30 マイルから 85 マイルに増加しました。 同年、マルコーニはイギリス海峡を越えて移籍した。 受信機の感度を上げるためのもう 1899 つの非常に重要なステップは、XNUMX 年にポポフの最も近い助手であるリブキンによって行われました。 彼が行った実験のXNUMXつでは、距離のために機器が機能しないことが判明しました。 リブキンは、コヒーラー回路にリレーと電信装置の代わりに通常の電話受信機を含めようとしましたが、ステーションでの各放電が電話にわずかなパチパチという音を発生させることを発見しました。耳で簡単に受信できます。 ここで最も印象的だったのは、このインクルージョンを持つコヒーラーは振る必要がなかったことです。 この現象は、当時完全には理解されていませんでしたが、数年後に説明されました。 事実、コヒーラーが通常可変抵抗として機能し、金属粒子の焼結の結果として、ほぼ無限大から比較的小さな値に変化した場合、このスキームではまったく異なる基準で動作し、それ以上のものではありませんでしたこの言葉の現代的な意味での検出器、つまり、一方向にのみ電流を流し、片側の導電率を持ち、（整流された）交流を脈動する直流に変えるデバイスよりも。 検出器によって整流されたごくわずかなアンテナ電流は、電報リレーを作動させるには完全に不十分でしたが、一方で、非常に敏感なデバイスである電話受信機の膜に作用し、同じように弱い音波を生成することができました.普通の電話。 携帯電話を耳に当てると、モールス符号のドットとダッシュに対応する長短のパチパチという音が聞こえました。 電話への移行に伴う受信デバイスは大幅に簡素化されました。 電信標識を記録するメカニズムがなく、バッテリーが減少し、金属粉を絶えず振る必要がなくなりました。 以前の受信機は、記録装置として機能していましたが、雷放電による干渉がしばしばリレーの誤ったトリップを引き起こし、記録を歪めましたが、電信技師の既知のスキルを使用した聴覚受信により、正しく交互する電信文字を分離する機会が増えました。干渉の混沌としたパチパチ音の背景。 しかし、新しい受信機の最も重要な利点は、感度が向上したことです。 無線受信機の改善における次のステップは、その選択性の向上に関連していました。これは、実験から距離を越えて信号を送信するための電磁波の実用化へと移行する最初の試みが、この新しいタイプの通信とその広範な使用は、複数の送信ステーションが同時にオンエアで動作できるようにする効果的な方法が見つかった場合にのみ可能になります。 有線接続の場合、この問題は非常に簡単に解決されました。 ある時点にある各受信デバイスを個々のワイヤで対応する送信設備に接続するだけで十分でした。 しかし、無線伝送の場合はどうすればよかったのでしょうか? ポポフとマルコーニの最初のステーションの実験では、当時使用されていた機器のこの点に関するすべての欠陥がすぐに明らかになりました。 同時に動作しているXNUMXつのステーションのカバレッジエリアでの信号の受信は、相互干渉のために完全に不可能であることが判明しました。 解決策は、さまざまな長さの波による無線電信信号の送信にあり、受信装置でそれらを分離するために共鳴現象を使用していました。
この方法の本質を理解するために、誘導コイルとコンデンサの特性をさらに詳しく考えてみましょう。 交流電流が流れる巻き数の多いコイルを想像してみてください。 変化する電流は、前述のように、周囲の空間に変化する磁場を生成し、それが変化する電場を生み出します。 この電界は、コイルのターンに電流を誘導し、メインのコイルに向けます-自己誘導と呼ばれる現象が発生します。 外見上、この効果は特に、回路が閉じているときにコイルの電流がすぐに最大値に達するのではなく、たとえば従来の直線導体と比較していくらかの遅延があるという事実に現れます。 ネットワークが開かれると、変化する電場が主電流と同じ方向の電流をコイルに誘導するため、コイルの電流は電源を切ってもしばらくの間残ります。 外部からの影響を受けずに電流を遅延させ、いわばしばらくの間保持するというコイルの特性は、インダクタンスと呼ばれる特別な値によって特徴付けられます。 各コイルには独自のインダクタンスがあり、その値は導体のサイズとその形状に依存しますが、流れる電流には依存しません。 コンデンサに関しては、通常、互いに非常に近くに配置されたXNUMXつのプレートで構成されていますが、誘電体、つまり電流を伝達しない物質によって分離されています。 コンデンサのプレートは、そのプレートと呼ばれます。 コンデンサ プレートを DC 電源の極 (たとえば、電池) に接続すると、電荷が蓄えられ、バッテリが切断された後も残ります。 コンデンサが電荷を蓄える能力は、その電気容量によって決まります。 各コンデンサには独自の静電容量があり、その値はプレートの面積、プレート間の距離、およびプレートを分離する誘電体の特性によって異なります。 コンデンサのプレートがワイヤで接続されている場合、その急速な放電が発生します-過剰なプレートからの電子が、十分でない別のプレートに流れ、その後、各プレートの電荷がゼロに等しい。 さて、コンデンサがそれ自体では放電されず、誘導コイルを介して放電されるとどうなりますか? この場合、非常に興味深い現象が見られます。 プレートにコイルが取り付けられた帯電したコンデンサを想像してみてください。 明らかに、コンデンサが放電し始め、回路に電流が現れますが、その強度はすぐに最大値に達するのではなく、コイルの自己誘導現象により徐々に増加します。 コンデンサが完全に放電された瞬間に、コイルの電流は最大値に達します。 何が起こるか？ コンデンサの両方のプレートがすでにゼロ電荷を持っているという事実にもかかわらず、同じ自己誘導のためにコイル内の電流は即座に停止できないため、コイルを流れる電流は継続します。 コイルがしばらく電流源になり、電池と同じようにコンデンサを充電するかのようです。 プレートの電荷が逆転するのは今だけです。以前は負に帯電していたものが正になり、その逆も同様です。 その結果、コイルの電流がゼロになると、コンデンサは再び充電されます。 ただし、同時にコイルを介して再び放電が開始され、プロセス全体が反対方向に繰り返されます。 避けられない電気の損失がなければ、そのような再充電には任意の長い時間がかかる可能性があります。 記載されている現象は電気振動と呼ばれ、これらの振動が発生するコンデンサコイルシステムは振動回路と呼ばれます。 コンデンサが再充電する時間があるXNUMX秒間の回数に応じて、コンデンサはXNUMXつまたは別の発振周波数について話します。 発振周波数は、発振回路の特性、主にコイルのインダクタンスとコンデンサの静電容量に直接関係しています。 これらの値が小さいほど、回路の発振周波数が高くなります。つまり、コンデンサにはXNUMX秒間に何度も再充電する時間があります。 他の振動 (振り子の振動など) と同様に、コンデンサ - コイル システムの振動は、外部からサポートされていない場合、最初のエネルギーがワイヤと電磁放射の加熱に費やされるため、最終的に停止します。 これは、各振動で、コイルの最大電流とコンデンサプレートの最大電圧がますます小さくなることを意味します。 しかし、機械式時計の振り子の振動と同じように、外部交流電源にコンデンサを接続するなどして、電気的な振動を維持することができます。 しかし、私たちが覚えているように、交流も特定の周波数でその値を変化させます。つまり、独自の振動周波数を持っています。 発振回路は、それに供給される電流の発振周波数に無関心ではありません。 たとえば、この電流の発振周波数が回路自体の発振周波数に比べて大きすぎるか小さすぎる場合、発振回路の電流強度とその電圧は決して大きくなりません (この外部の影響が干渉するため)。独自の振動でそれらを助ける以上のもの）。 ただし、外部電流の振動周波数が回路の振動の固有周波数に近い場合、回路電流の電流強度と電圧は増加し始め、これらの周波数が完全に一致すると最大値に達します。 この場合、発振回路は共振状態にあると言われます。 共振は、低抵抗の回路で特に顕著です。 この場合、コンデンサとコイルの両端の電圧は、外部電源電圧よりも何倍も大きくなる可能性があります。 電圧のサージまたはサージの一種があります。 電気共鳴の現象は、選択的な無線通信を実装するために使用されました。 マルコーニは、送信局と受信局の発振回路を同じ周波数に調整した最初の人物の XNUMX 人でした。 このために、彼は特に、二次巻線と並列にコンデンサを含むジガーを使用して、発振回路を得ました。 送信機の回路も変更され、アンテナ回路に誘導コイルとコンデンサーが組み込まれ、各送信局が特定の電波発振周波数で信号を送信できるようになりました。 現在、いくつかのラジオ局がそれぞれ独自の周波数でメッセージを送信していたため、それらが放射した波は受信アンテナでさまざまな周波数の交流電流を励起しました。 しかし、この場合にのみ共振現象が観察されたため、受信機は、その周波数がその発振回路の発振の固有周波数と一致する信号のみを選択しました。 この回路のジガーはフィルターとして機能し、（以前のように）アンテナ電流を増幅しませんでしたが、特定の受信機が同調された周波数の電流をそれらの中から選び出しました。 その時以来、共振回路は受信デバイスと送信デバイスの両方に不可欠な部分になりました。
1901 世紀初頭、多くの国で数十人の科学者が無線電信に熱心に取り組んでいました。 しかし、最大の成功は依然としてマルコーニの名前に関連付けられていました。マルコーニは、間違いなく、この時代の最も著名なラジオ技術者の 1800 人でした。 長距離伝送に関する一連の実験の後、マルコーニは驚くべき発見をしました。地球の膨らみが電磁波の動きをまったく妨げないことが判明しました。 これにより、彼は海を渡る電信の実験を行うようになりました。 すでに XNUMX 年に、史上初の大西洋横断無線送信が行われました。その間、マルコーニの助手であるフレミングはモールス信号でポルドゥの英語の駅から文字「S」を送信し、マルコーニは大西洋の反対側にいました。 、ニューファンドランド島で、XNUMXマイルの距離でそれを受け取りました. 受信機の改善における次の重要なポイントは、新しいウェーブ トラップ (検出器) の作成でした。 ブランリーのコヒーラーは、無線通信の初期に重要な役割を果たしました。 しかし、気まぐれすぎて扱いにくかった。 さらに、次の無線信号に応答する能力を回復するために、常に振る必要がありました。 中心的なタスクの 1899 つは、「自己調整」コヒーラーの作成でした。 この方向への最初の試みは、XNUMX 年にポポフによって電話で行われました。 XNUMX 番目は、XNUMX 世紀初頭に磁気検出器を設計したマルコーニです。
磁気検出器の動作原理は、いわゆるヒステリシスの現象に基づいていました。 事実は、通常、鉄は時間の遅れで磁化されるということです。 ただし、外部磁場にさらされた瞬間に、鉄分子の顕著な振動が引き起こされると、磁化を高めることができます。 これは、機械的衝撃または別の磁場の短いパルスによって行うことができます。 この現象は、マルコーニによって使用されました。 彼の磁気検出器では、軟鉄ワイヤーのエンドレス ベルトが XNUMX つのローラー ディスク上に張られ、毎秒 XNUMX インチの速度で移動し、小さなガラス管内の XNUMX つの永久磁石の極の下を通過しました。 一次巻線と二次巻線はこのチューブに巻かれ、一次巻線はアンテナ回路に接続され、二次巻線は電話に接続されました。 磁石の極の下を通過すると、鉄のテープは最初に一方に磁化され、次に反対方向に磁化されました。 磁化反転自体は同名の真ん中の二重極の下で起こりましたが、テープがその下を通過した瞬間にすぐではなく、やや遅れて発生しました（上記の鉄の特性による）。 磁極から出て鉄のワイヤーに閉じこめられた磁力線の図はゆがんでおり、磁力線はワイヤーによって進行方向に運ばれているように見えました。 受信した電波が通過する際に一次巻線内部に形成される高周波磁界は、鉄線のヒステリシス現象を瞬時に弱め、鉄線に衝撃再磁化を生じさせます。 力線の形状が大きく変化し、ワイヤーが静止したときの特徴的な位置に設置されました。 この力線の突然の変位により、二次巻線に瞬間的な電流が発生し、電話に音が発生しました。 デバイスは振る必要がなく、常に次の信号を受信する準備ができていました。 同じ年に、他の無線技術者によって他のタイプの検出器が提案されました。 その時以来、無線工学の急速な発展が始まりました。 1902 年、マルコーニは彼の磁気検出器を使用して、イタリアの戦争巡洋艦カルロ アルベルトで一連の驚くべき実験を行いました。 イタリアからイギリスとロシアへの航海中、彼は送信所があったポルドゥから2000 kmの距離で完全に自由に受信できました。 同年 1902 月、1907 年 14 月、公式の無線通信が米国と英国の間で確立されました。 ルーズベルト大統領とエドワード XNUMX 世国王は、挨拶のレントゲン写真を交換しました。 そして XNUMX 年 XNUMX 月、マルコーニ社はヨーロッパからアメリカにメッセージを送信する史上初の無線電信局を一般に公開しました。 この目新しさへの関心は非常に高いことが判明しました-初日にXNUMX語が送信されました。 著者：Ryzhov K.V.
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