Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Айсберг Евгений Давыдович

Н. — У меня такое впечатление, Любознайкин, что ты надо мною смеешься. Как можно себе представить прохождение тока через вакуум, если он еще в большей степени, чем сухой воздух, представляет собой идеальный диэлектрик?

Л. — И тем не менее электроны свободно проходят через вакуум при условии, что их туда выбрасывают. Для этой цели проводник нужно нагреть до высокой температуры. Знаешь ли ты, что происходит в нагретом веществе?

Н. — Конечно. Молекулы вещества приходят в беспорядочные колебательные движения, скорость которых по мере повышения температуры возрастает.

Л. — Совершенно

верно. И наступает такой момент, когда молекулы настолько раскачиваются, что электроны, находящиеся на внешних орбитах и потому слабее притягиваемые ядрами, отрываются и, покидая вещество, вылетают наружу.

Н. — Мне это напоминает наполненный фруктами поднос, который трясут до такой степени, что некоторые фрукты падают.

Л. — Аналогия справедлива. Но ты не спросил меня, как нагревают вещество, чтобы вызвать эмиссию электронов. Это, конечно, можно сделать с помощью пламени горящего угля, бензина или газа. Но если я скажу тебе, что в электронике предпочитают пользоваться электрической энергией, то ты мне поверишь на слово.

На практике пользуются небольшой спиралью, которую протекающий ток накаляет наподобие нити осветительной лампы. Электрическая энергия при прохождении по спирали превращается в тепло. А так как нить накала очень тонкая, ее сопротивление высокое, а масса ничтожная, выделяющиеся на ней калории доводят ее до высокой температуры.

Н. — Таким образом, как я понял, и происходит эмиссия электронов с нити накала в окружающее пространство?

Л. — Да, по крайней мере в лампах с непосредственным накалом, в которых накаленная нить накала эмиттирует электроны (рис. 60).

Рис. 60. Эмиссия электронов катодом с прямым накалом.

Но чаще пользуются лампами с косвенным накалом, в которых нить накала закрыта тонким слоем диэлектрика, на этот диэлектрик надета никелевая трубочка, покрытая эмиссионным слоем, состоящим из различных окислов, способных испускать электроны при не очень высокой температуре, чаще всего здесь используют окислы бария и стронция (рис. 61).

Рис. 61. Эмиссия электронов катодом с косвенным накалом.

Н. — А какой смысл так усложнять устройство, испускающее электроны?

Л. — Благодаря косвенному накалу нить накала электрически изолирована от слоя, испускающего электроны. Это, в частности, позволяет нагревать ее как постоянным,

так и переменным током. Ток накала в данном случае играет лишь второстепенную роль.

Создание ламп с косвенным накалом позволило наладить производство приемников с питанием от осветительной сети. А раньше в приемниках на лампах с непосредственным накалом для получения стабильной эмиссии электронов нити накала нагревали с помощью энергии батарей напряжением 4 В.

В наши дни лампы с косвенным накалом питают переменным током напряжением 6,3 В, получаемым от сети с помощью понижающего трансформатора.

Выпрямление тока и детектирование

Н. — Я хорошо понял, как создают эмиссию электронов, но не вижу, для чего могут понадобиться рассеянные в пространстве электроны. Я даже спрашиваю себя, не будут ли они страдать, разбивая себе носы при столкновении с молекулами воздуха, которые они встретят на своем пути.

Л. — Никакой опасности нет, потому что эмиттер (излучатель электронов) помещается в вакууме, т. е. в стеклянной колбе, из которой откачали воздух, создав в ней почти абсолютную пустоту. Но мы не позволим электронам прохлаждаться в этой пустоте. Напротив нашего электрода, термического излучателя электронов, мы установим пластину из проводника и подведем к ней положительный относительно излучающего электрода потенциал (рис. 62). Что же тогда произойдет?

Рис. 62. В диоде с косвенным накалом на анод подается положительный относительно катода потенциал, что позволяет ему притягивать испускаемые катодом электроны.

Н. — Будучи положительной, пластина притянет к себе вылетающие электроны. И если источник постоянного напряжения включен между испускающим электроны электродом и притягивающей их пластиной, то потечет постоянный ток по цепи, одним из участков которой будет вакуум. Это, однако, потрясающе!

Л. — Так устроен электровакуумный диод. Он имеет два электрода: тот, который излучает электроны и обладает отрицательным потенциалом, называется катодом, а другой, обладающий положительным потенциалом, называется анодом.

В выпускаемых в настоящее время лампах (рис. 63) катод чаще всего располагают на вертикальной оси колбы, а анод, имеющий форму цилиндра, окружает катод со всех сторон.

Рис. 63. Устройство диода.

_{1 — нить накала; 2 — катод; 3 — анод.}

Н. — А для чего может служить диод?

Л. — Представь себе, что ты ошибся: перепутал полюсы при включении батареи для создания напряжения между катодом и анодом. Анод стал отрицательным по отношению к катоду. Что тогда произойдет?

Н. — Став отрицательным, анод вместо того, чтобы притягивать испускаемые катодом электроны, станет их отталкивать. Следовательно, через диод ток протекать не будет.