Електричний коливальний контур є обов'язковим елементом будь-якого радіоприймача, незалежно від його складності. Без коливального контуру прийом сигналів радіостанції взагалі неможливий.

Найпростіший електричний коливальний контур (рис. 20) являє собою замкнуту ланцюг, що складається з котушки індуктивності L і конденсатора С. При деяких умовах в ньому можуть виникати і підтримуватися електричні коливання.

   

Щоб зрозуміти сутність цього явища, проведи спочатку кілька дослідів з нитяним маятником (рис. 21). На нитці довжиною 100 см підвісь кульку, зліплений з пластиліну, чи інший грузик масою в 20 … 40 м. Виведи маятник з положення рівноваги і, користуючись годинником із секундною стрілкою, порахуй, скільки повних коливань він робить за хвилину. Приблизно 30. Отже, власна частота коливань цього маятника дорівнює 0,5 Гц, а період (час одного повного коливання) – 2 с. За період потенційна енергія маятника двічі переходить у кінетичну, а кінетична в потенційну.

Вкороти нитка маятника наполовину. Власна частота коливань маятника збільшиться в півтора рази і в стільки ж зменшиться період коливань.

Висновок: із зменшенням довжини маятника частота його власних коливань збільшується, а період пропорційно зменшується.

Змінюючи довжину підвіски маятника, добийся, щоб його власна частота коливань становила 1 Гц (одне повне коливання в секунду). Це має бути при довжині нитки близько 25 см. У цьому випадку період коливань маятника буде дорівнює 1 с.

Коливання нитяного маятника є затухаючими. Вільні коливання якого тіла завжди затухаючі. Вони можуть стати незатухающими тільки в тому випадку, якщо маятник в такт з його коливаннями злегка підштовхувати, компенсуючи таким чином ту енергію, яку він витрачає на подолання опору, що чиниться йому повітрям і силою тертя.

Частота власних коливань маятника залежить від його маси і довжини підвіски.

Тепер натягни горизонтально нетовстим мотузку або шпагат. Прив'яжи до розтяжці той же маятник (рис. 22). Перекинь через мотузку ще один такий же маятник, але з більш довгою ниткою. Довжину підвіски цього маятника можна змінювати, підтягуючи рукою вільний кінець нитки. Приведи його в коливальний рух. При цьому першою маятник теж стане коливатися, але з меншим розмахом (Амплітудою). Не зупиняючи коливань другого маятника, поступово зменшуй довжину його підвіски – амплітуда коливань першого маятника буде збільшуватися.

   

У цьому досвіді, що ілюструє резонанс коливань, перший маятник є приймачем механічних коливань, що збуджуються другий маятником – передавачем цих коливань. Причиною, що змушує першому маятник коливатися, є періодичні коливання розтяжки з частотою, рівній частоті коливань другого маятника. Вимушені коливання першої маятника будуть мати максимальну амплітуду лише тоді, коли його власна частота збігається з частотою коливань других маятника.

Власна частота, вимушені коливання і резонанс, які ти спостерігав в цих дослідах, – явища, властиві й електричному коливальному контуру.

Електричні коливання в контурі. Щоб порушити коливання в контурі, треба його конденсатор зарядити від джерела постійної напруги, а потім відключити джерело і замкнути ланцюг контуру (рис. 23). З цього моменту конденсатор почне розряджатися через котушку індуктивності, створюючи в ланцюзі контуру наростаючий по силі струм; а навколо котушки індуктивності – магнітне поле струму. Коли конденсатор повністю розрядиться і струм в ланцюзі стане рівним нулю, магнітне поле навколо котушки виявиться найбільш сильним – електричний заряд конденсатора перетворився в магнітне поле котушки. Струм в контурі деякий час булет йти в тому ж напрямку, але вже за рахунок спадної енергії магнітного поля, накопиченої котушкою, а конденсатор почне заряджатися. Як тільки магнітне поле котушки зникне, струм в контурі на мить припиниться. Але до цього моменту конденсатор-fop виявиться перезарядження, тому в ланцюзі контуру знову піде струм, але вже в протилежному напрямі. У результаті в контурі виникають коливання електричного струму, що тривають до тих пір, поки енергія, запасена конденсатором, не витратиться на подолання опору провідників контуру.

Електричні коливання, збуджені в контурі зарядом конденсатора, вільні, а отже, за-Тухан. Зарядивши знову конденсатор, в контурі мож-но порушити нову серію затухаючих коливань.

Підключи до батареї 3336Л електромагнітні головні телефони. У момент замикання ланцюга в телефонах з'явиться звук, що нагадує клацання. Такий же клацання чути і в момент відключення телефонів від батареї. Заряди від цієї батарей паперовий конденсатор можливо більшої місткості, а потім, відключивши батарею, підключи до нього ті ж телефони. У телефонах почуєш короткий звук низького тону. Але в момент відключення телефонів від конденсатора такого звуку не буде.

У першому з цих дослідів клацання в телефонах є наслідком поодиноких коливань їх мембран при зміні сили магнітних полів котушок електромагнітних систем телефонів в моменти появи і зникнення струму в них. У другому досвіді звук в телефонах – це коливання їх мембран під дією змінних магнітних полів котушок телефонів. Вони створюються короткою чергою затухаючих коливань дуже низької частоти, порушених в. цьому контурі після підключення зарядженого конденсатора.

Власна частота коливань електричних в контурі залежить від індуктивності його котушки і ємності конденсатора. Чим вони більші, тим нижче частота коливань у контурі і, навпаки, чим вони менші, тим вище частота коливань у контурі. Змінюючи індуктивність (число витків) котушки і ємність конденсатора, можна в широких межах змінювати частоту власних електричних коливань в контурі.

Щоб вимушені коливання в контурі були незатухающими, контур в такт з коливаннями в ньому треба поповнювати додатковою енергією. Для приймального контуру джерелом цієї енергії можуть бути електричні коливання високої частоти, індуковані радіохвилями в антені радіоприймача. .

   

Контур в радіопріемнініке. Якщо до коливального контуру підключити антену, заземлення і ланцюг, складену з діода, що виконує роль детектора, і телефонів, то вийде найпростіший радіоприймач – детекторний (рис. 24).

Для коливального контуру такого приймача використовуй котушку індуктивності, намотану тобою ще при проходження третього практикуму. Конденсатор змінної ємності (G2) для плавної і. точного налаштування контура на частоту радіостанції зроби з двох жерстяних пластин, припаявши до них провідники. Між пластинами, щоб вони не замикалися, поклади лист сухий писального або газетного паперу. Ємність такого конденсатора буде тим більше, чим більше площа взаємного перекриття пластин і чим менше відстань між ними. При розмірах пластин 150X250 мм і відстані між ними, що дорівнює товщині паперу, найбільша ємність та?-кого конденсатора може бути 400 … 450 пФ, що тебе цілком влаштує, а найменша кілька пікофарад. Антеною-времянки (W1) може служити добре ізольований від землі і від стін будівлі відрізок дроту завдовжки 10 … 15 м, підвішений на висоті 10 … 12 м. Для заземлення можна використовувати металевий штир, вбитий у землю, труби водопроводу або центрального опалення, мають, як правило, хороший контакт із землею.

Роль детектора (VI) може виконувати точковий діод, наприклад, серії Д9 або Д2 з будь-яким буквеним індексом. В1 – Головні телефони електромагнітні, високо-омні (з котушками електромагнітів опором постійному струму 1500 … 2200 Ом), наприклад, типу ТОН-1. Паралельно телефонами підключи конденсатор (СЗ) ємністю 3300 … 6200 пФ.

Всі з'єднання повинні бути електрично надійними. Краще, якщо вони пропаяни. З-за поганого контакту в будь-якому із з'єднань приймач працювати не буде. Приймач не буде працювати і в тому випадку, якщо в його ланцюгах будуть короткі замикання або неправильні з'єднання.

Налаштування контура приймача на частоту радіостанції здійснюється: груба – стрибкоподібним зраді-ням числа витків котушки, що включаються в контур (на рис. 24 показано штриховою лінією зі стрілкою); плав-ва і точна – зміною ємності конденсатора шляхом зміщення однієї з його пластин щодо іншої. Якщо в місті, краї або області, де ти живеш, працює радіостанція довгохвильового діапазону (735,3 … 2000 м, що відповідає частотам 408 … 150 кГц), то в контур включай всі витки котушки, а якщо станція середньохвильового діапазону (186,9 … 571,4 м, що собтвет -ствует частотам 1,608 МГц. "525 кГц), то тільки частина її витків.

При одночасній чутності передач двох радіостанцій включи між антеною і контуром конденсатор ємністю 62 … 82 пф (на рис. 24 – конденсатор С1, показаний штриховими лініями). Від цього гучність звучання телефонів дещо знизиться, але селективність (вибірковість) приймача, тобто його спог собность відбудовуватися від заважають станцій, покращиться.

Як працює такий приймач в цілому? Модульовані коливання високої частоти, індуковані-в проводі антени радіохвилями багатьох станцій, збуджують в контурі приймача, в який входить і сама антена, коливання різних частот і амплітуд. У контурі ж виникнуть найбільш сильні коливання тільки тієї частоти, на яку він налаштований в резонанс. Коливання всіх інших частот контур послаблює. Чим краще (добротнее) контур, тим чіткіше він виділяє коливання, відповідні коливанням його власної частоти, і більше їх амплітуда.

Детектор також важливий елемент приймача. Володіючи односторонньою провідністю струму, він випрямляє високочастотні модульовані коливання, що надходять до нього від коливального контуру, перетворюючи їх в коливання низької, тобто звуковий, частоти, які телефони перетворять у звукові коливання.

Конденсатор СЗ, підключений паралельно телефонам, – допоміжний елемент приймача: згладжуючи пульсації струму, випрямленого детектором, він поліпшує умови роботи телефонів.

Проведи кілька експериментів.

1. Налаштувавши приймач на радіостанцію, введи всередину котушки товстий цвях, а потім конденсатором змінної ємності подстрой контур, щоб відновити колишню гучність звучання телефонів.

2. Зроби те ж саме, але замість цвяха візьми мідний або латунний стрижень.

3. Підключи до контурній котушці замість конденсатора змінної ємності такий конденсатор постійної ємності (підбери досвідченим шляхом), щоб приймач виявився налаштованим на частоту місцевої станції.

Запам'ятай кінцеві результати цих експериментів. Вводячи всередину котушки металевий сердечник, ти, звичайно, помітив, що власна частота контура при цьому змінюється: сталевий сердечник зменшує власну частоту коливань в контурі, а мідний або латунний, навпаки, збільшує. Судити про це можна по тому, що в першому випадку для підстроювання контуру на сигнали тій же станції ємність контурного конденсатора довелося зменшити, а в другому збільшити.

Контурна котушка з високочастотним сердечником. Переважна більшість контурних котушок сучасних приймачів має високочастотні, зазвичай ферритові, сердечники у вигляді стрижнів, чашок або кілець. Ферритові стрижні, крім того, є обов'язковими елементами вхрдних контурів усіх транзисторних переносних і так званих «кишенькових» приймачів.

   

Високочастотний сердечник як би «згущує» лінії магнітного поля котушки, підвищуючи її індуктивність і добротність. Рухомий сердечник, крім того, дозволяє регулювати індуктивність котушки, що використовують для підстроювання контурів на задану частоту, а іноді навіть налаштовувати контури на частоти радіостанцій. У порядку експерименту зроби приймач з коливальним контуром, налаштованим феритовим стрижнем марки 400НН або 600НН довжиною 120 … 150 мм (рис. 25). Такі стрижні використовують Для магнітних антен транзисторних приймачів. З смужки паперу, обернувши нею стрижень 3 … 4 рази, склей і добре просушіть гільзу довжиною 80 … 90 мм. Всередину гільзи стрижень повинен входити вільно. Виріж з картону 9 … 10 кілець і приклей їх до гільзи на відстані 6 … 7 мм один від одного. На вийшов секціонірованние каркас-намотай 300 … 350 витків лровода ПЕВ, ПЕЛ або ПЕЛШО 0,2 … 0,25, укладаючи його по 35 … 40 витків в кожній секції. Від 35 … 40-го-і від 75 … 80-го витків зроби два відводи у вигляді петель, щоб мати можливість змінювати число витків котушки, що включаються в контур.

Підключи до котушки антену, заземлення і ланцюг детектор – телефони. Чим більше витків котушки буде брати участь у роботі контуру і глибше всередину котушки буде введений феритовий стрижень, тим на більшу довжину хвилі може бути налаштований приймач.

Детекторний приймач працює виключно завдяки електромагнітної енергії, випромінюваної антеною передавача радіостанції. Тому телефони звучать неголосно. Щоб підвищити гучність роботи детекторного приймача, до нього треба додати підсилювач, наприклад транзисторний.

   
Література:
Борисов В. Г. Практикум початківця радіолюбітеля.2-е изд., Перераб. і доп. – М.: ДОСААФ, 1984. 144 с., Мул. 55к.