Narodna in univerzitetna knjižnica t Ljubljani 94370 PROF-LEOP-ANDREE RADIO taaK PROF. LEOP. ANDREE RADIO OSNOVNI POJMI IZ RADIOTEHNIKE 214 SLIK V LJUBLJANI 1927 ZALOŽILA JUGOSLOVANSKA KNJIGARNA NATISNILA JUGOSLOVANSKA TISKARNA r »oot* ■>»a ft* 94370 Predgovor. Pojem radio obsega vse, kar se nanaša na radi o teh¬ niko, tisti del moderne elektrotehnike, ki se bavi z brez¬ žično telegrafijo in telefonijo. Govorimo o radio-litera¬ turi, radio-aparatih, radio-potrebščinah, imamo radio-amaterje ter ustanavljamo radio-klube. Radiofonija je tisto, kar je v angleščini „broadcasting“ ali nemški „Rundfunk“, ter pomenja dejstvo, da se brezžična telefonija ne porablja samo kot telefon za razgovor dveh oseb, pač pa slišijo tisoči in tisoči na svojih prejemnih aparatih go¬ vorico in melodije, ki jih posreduje oddajna postaja. Zato je radiofonija socialna naprava, ki je posvečena pouku in zabavi. V tej knjigi, ki se kratko imenuje „ Radio “, obrav¬ navam osnovne pojme iz radiotehnike, o čemer sem dve leti zaporedoma predaval v Ljubljanskem radio-klubu. Namenjena je zlasti začetnikom, ki se zanimajo za radio, pa še nimajo obširnejšega fizikalnega znanja. Če se hoče kdo uspešno baviti z radijem, mora poznati poleg specialne radiotehnike tudi nauk o splošni elektriki in o valovanju. Zato sem pričel s splošno elektriko, nadaljeval sem z nihanjem in valovanjem, končno sem pa obravnaval specialno radiotehniko, kolikor je potrebuje za razumevanje radio - pojavov začetnik. Osnovnih pojmov večinoma nisem utemeljeval z računi, temveč s poskusi in praktičnimi pri¬ meri, ker sem pač hotel ustreči začetniku. S knjigo nameravam zbuditi zanimanje za radio, podati osnovne pojme iz radiotehnike, da radio-ama¬ ter lahko zasleduje strokovno literaturo, popisati delovanje enostavnih aparatov ter razložiti, kako se sestav¬ ljajo. Knjiga ni pisana za take, ki bi se zanimali samo za to, kako se prejemni aparat nastavlja, marveč hoče bralca uvesti v IV radiotehniko. Zastonj boš prebiral navodila za sestavljanje pre- jemnih aparatov, če ne poznaš osnovnih pojmov in bistva radio- tehnike, ker golo kopiranje posameznih vezav je navadno le potrata dragocenega časa. Delo je pisano kot uvod v radiotehniko, zato sem vse drugo, kakor nauk o elektriki, nihanje in valovanje, omenjal, kolikor je bilo potrebno za razumevanje glavnega problema, radiotehnike. Trudil sem se, da bi pisal poljudno. Komur bi se zdela snov o splošnem Ohmovem zakonu (na straneh 101.—121.) pre¬ težka, naj jo izpusti in jo predela na koncu, da se vživi v bistvo radiotehnike. Navedel sem tudi nekaj obrazcev kot pregleden izraz fizi¬ kalnih dejstev. Menim, da jih bo razumel vsakdo, če se je le poglobil v vsebino. Ta knjiga je pri nas ena prvih o radiju, zato mi je delala terminologija hude preglavice in ne domišljam si, da je vse povedano najlepše in najbolje. Ko prične spomladi delovati domžalska oddajna postaja, si bo lahko vsak bralec tega dela, ki se je vanj zamislil, sam napravil svoj prejemni aparat ter poslušal koncerte domače postaje. Ljubljana, v septembru 1927. Prof. Leop. Andree. Vsebina Predgovor, vsebina, viri. Slran III—VII I. Nauk o splošni elekiriki. 1. Tvarina, elekfrika, eter. Stran 1 Pozitivna in negativna elektrika. — Molekula, atom, prvine in spo¬ jine. — Ustroj atoma. — Elektroni, konduktor, izolator. — Svetlobni eter. 2. Električni tok, Ohmov zakon. Stran 5 Elektrenina, potencial, kapaciieta. — Jakost in smer loka, nape¬ tost, upor. — Ohmov zakon. — Zaporedno, vzporedno vezanje uporov. — Istosmerni, izmenični in valovni tok. — Zvok, mikrofon. — Toplotni učinki in efekt električnega toka. 3. Električno polje, kondenzator. Stran 21 Električno polje (influenca), nivojne ploskve, silnice. — Enote kapacitete. — Kondenzatorji. — Računanje kapacitete. — Vezanje kondenzatorjev. — Tok in kondenzator. 4. Magnetno polje, indukcijska tuljava. Stran 33 Polje jeklenih magnetov, silnice. — Tokovodnik, njegovo ma- gnelno polje. — Elektromagnet odklon magnetne igle. — Slušalo. — Tokovodnik in magnet. — Indukcija, transformator, induktor. — Spoji¬ tev dveh krogov. — Samoindukcija, vrtinčasti toki, zemeljska indukcija. — Samoindukcijske eno'e. —Tok in samoindukcija. — Samoindukcijske tuljave, njih vezanje. 5. Proizvajanje električnega toka. Slran 58 Magneto-električni in dinamostroji. — Lastnosti izmeničnega toka: efektivna jakost in napetost, faza, efekt. — Etrovi valovi. — Termoelek- Irika. — Elektroliza, galvanski člen, akumulator, usmerjevala izmenič¬ nega toka. II. Nauk o nihanju in valovanju. Stran 80 Mehanična energija tvarine. — Nihanje tvarne (očke, pogoji ni¬ hanja, nihajna doba. — Spo,eru pihali, resonanca. — Postopno trans- VI verzalno in longitudinalno linearno valovanje. — Interferenca valov. Stojno valovanje. Odboj valov. — Interferenca zvočnih valov. Ulri- pan e tona. III. Specialna radiotehnika. 1. Splošni Ohmov zakon, električni nihajni krog. Stran 101 [fokovodnik s kapaciteto. Krožna frekvenca, kapacivni upor. — Tokovodnik s samoindukcijo. Induktivni upor, samoindukcijski kvocient. — Tokovodnik z zaporedno kapaciteto in samoindukcijo. Povprečni upor, resonanca, brezuporni krog. — Tokovodnik z vzporedno kapaci¬ teto in samoindukcijo. Zapiralni krog. — Tokovodnik s kapacileto, samoindukcijo in Ohmovim uporom. Skupni upor, uglaševanje. — Toko¬ vodnik z zapiralnim krogom.) — Ohmov zakon /a izmenični lok. — Električni nihajni krog, samosvoja frekvenca. — Nihajni krog z iskri¬ lom. — Spajanje dveh nihajnih krogov. Zbujanje nihajev s sunki. — Dušenje. Udušeni in neudušeni nihaji. — Osnovni in višji nihaji. Valo¬ vanje etra, dolžina, frekvenca valov. 2. Električno izžarivanje, antena. Stran 129 Ojačenje tona glasbenih vilic. — Odpit nihajni krog. Elektro¬ magnetno polje in valovi. — Antena. — Pojavi na linearni anteni. - Različne anlene. — Glavno nihanje antene. Njeno skrajšanje in podalj¬ šanje. — Efektivna višina antene. Jakost elektromagnelnega polja. Du¬ šenje radi izžarivanja. 3. Proizvajanje visokofrekvenčnih nihajev, od¬ dajna postaja. Stran 143 Generator z brnjačem. — Iskrni generator, glasne iskre. Mar- coni-jeva oddajna poslaja. — Iskrilo z ugašajočimi iskrami. — Teslov transformator in tok. Oddajna postaja s suvalnim krogom. — Popolna oddajna postaja z iskrami, njeno delovanje. — Strojni generator. — Generator in oddajna poslaja z obločnim plamenom. 4. Prejemna postaja na delektor. Stran 154 Elektromagnetno polje, prejemna antena, prejemni aparat. — Prejemna poslaja v principu. — Detektor, njegova karakteristika, de¬ lovanje. — Modulacija. — Vezave aparatov z detektorjem — Telefon, telefonski kondenzator. — Motnje, selektivnost aparata. 5. Osnovni pojmi elektronske cevke. Stran 170 Ionizacija plinov. — Pridobivanje elektronov v katodnih in elektron¬ skih cevkah. — Dvoelektrodna cevka, njena uporaba. — Troelektrodna cevka, njena karakteristika, delovanje. — Podatki cevke, n;ena enačba. VII 6. Elektronska cevka kol ojačevalo. Stran 189 Pojem ojačevanja. — Nizkofrekvenčno ojačevalo z eno cevko, vhodni transformator. — Dvojno ojačevalo s transformatorjem, uporom, zadrgalno tuljavo. — Visokofrekvenčno ojačevalo z zapiralnim krogom. 7. Elektronska cevka kot detektor in a v d i o n. Stran 199 Cevni detektor, njegovo delovanje. — Avdion in mreža. — Pre¬ jetimi aparat z avdionom, njegovo delovanje. 8. Elektronska cevka kot oddajalo in z I o ž e v a 1 o. Stran 204 Cevni generator, oddajna postaja s tujim vzbujanjem. — Reak¬ cija. — Telegrafska oddajna postaja z reakcijo. — Modulacija, tele¬ fonska oddajna postaja. — Mikrofon. — Zloževalo, nihajni avdion. — Večcevni aparati. Dodatek. Pregled oddajnih postaj v Evropi in azijski Rusiji. Stran 227 Stvarno kazalo. stran 255 Popravki. Stran 243 Viri. Prcf. Dr. L. Graetz, Die Elektrizilal 1921. Dr. Ing. Aug. Hund, HochfrequenzmeBtechnik 1922. Dr. Eugen Nesper, Der Radio-Amateur 1925. H. C. Riepka, Lehrkurs fur Radio - Amateure 1925. F. Weichart, Die phys. Grundlagen der Rundfunktechnik 1926. Der Radio-Amateur 1923 — 1926. (Časopis.) Funk 1926, 1927. (Časopis.' I. Nauk o splošni elektriki. 1. Tvarina, elektrika, eter. Vsako telo postane električno, če ga teremo, oziroma drgnemo s primernim telesom, in sicer tako električno kakor steklo, ki ga drgnemo z amalgamiranim usnjem, ali pa tako električno kakor ebonit, če ga teremo s kožuhovino. Na ome¬ njeni način drgnjeno steklo postane pozitivno električno, ebonit pa negativno. Na steklu nastane pozitivna, na ebonitu pa negativna elektrika. S poskusom lahko dokažemo, da se istoimensko električni telesi odbijata, nasprotnoimensko elek¬ trični pa privlačujeta. Med električnimi telesi deluje privlačna ali odbojna sila, ki jo imenujemo elektrostatično silo. Sprva so menili, da ima vsako telo že po naravi obe elektriki v obliki breztežne tekočine, imenovane »električni flui- dum“. V neelektričnem telesu sta fluida v enakih množinah in enakomerno pomešana, da se izven telesa uničujeta v učinkih. (Symmrova dualistična hipoteza.) Telo je pozitivno električno, če smo mu s trenjem odvzeli nekaj negativne elek¬ trike, in obratno. Oba fluida sta v telesu v neizčrpnih, a enakih množinah. Danes mislimo o bistvu elektrike drugače in priznavamo posebno teorijo, po kateri je elektrika v tesni zvezi s tvarino vseh teles. Po svojih čutih zaznavamo okoli sebe različna telesa, ki so trdna, kapljiva ali plinasta, .kakor n. pr. žveplo, voda in zrak. Vsako telo je iz neke tvarine ali snovi. Andree: Radio. 1 2 Tvarina je deljiva, se da razdeliti v manjše dele. Najmanjši del tvarine, ki je za naše čute nezaznaten, pa ima še vsa bistvena svojstva snovi in ga ni mogoče izpremeniti fizikaličnim potem, se imenuje molekula tiste snovi. Tvarina obstaja torej iz molekul. Molekule so prav majhne; v 1 cm 3 plina je v normal¬ nih razmerah (760 mm pritiska in 0° C) 27’2 trilijonov (27'2.10 18 ) molekul. — Vsako molekulo je mogoče razdeliti kemičnim po¬ tem v še manjše delce, ki se imenujejo atomi in so med seboj enaki ali pa različni. Atomov premer meri največ eno sto- milijonino (10 8 ) mm. 5,000.000 atomov ima komaj debelino človeškega lasu. V fiziki navadno izražamo števila kot potence števila 10, n. pr.: 10 3 = 1000 , 10 f> = 1 , 000 . 000 , 10 1 1 ——, 10 - 3 =- - - 1000 100 , 000.000 i. t. d. Potenčni eksponent je enak številu ničel. Kemija pozna dosedaj 85 različnih snovi, pri katerih razpada molekula v enake atome. Te snovi se imenujejo prvine ali elementi, kakor so n. pr. žveplo, železo, živo srebro, vodik, kisik, dušik i. t. d. Atomi istega elementa so med seboj enaki, različnih elementov pa različni, zlasti v absolutni teži. — Snovi, ki so sestavljene iz različnih elementov, imenujemo spo¬ jine; njih molekule razpadajo v različne atome. Molekula je navadno sestavljena iz dveh, pa tudi več atomov. Tako ima molekula žvepla (S), nad 1000° C segreta, 2 atoma, pod 1000° C 4 atome, pri sobni temperaturi pa sestavlja najbrž 8 atomov eno molekulo žvepla. — Molekula vode ( H 2 O ) ob¬ stoji iz 2 atomov vodika (H) in 1 atoma kisika (O). — Zrak je zmes kisika (21%) in dušika (79%). Dolgo je imela kemija atome za najmanjše delce ele¬ mentov. V novejšem času se uveljavlja naziranje, da ima atom vsake prvine nekako jedro, ki ga obkrožuje (kakor luna zemljo) eden ali več majhnih delcev, lun. Teža atomovega jedra, število in način gibanja malih lun so značilni za tisti element. 3 Slika 1. kaže ustroj vodikovega atoma. Premer celega atoma meri po prejšnjem 10 ~ 8 / 77 / 77 , jedro je veliko manjše in nekoliko večja je krožeča luna. Ako si lje, je njegovo jedro tako veliko kakor majhna žoga in Sl. 1. Nevtralni atom vodika, luna ima velikost večje stavbe. V atomu je torej prav malo snovi, največ je praznega prostora. Luna obkrožuje z velikansko hitrostjo svoje jedro. Iz tega sledi, da mora biti sila, ki veže luno na jedro in ji brani, da se ne oddalji od njega, zelo velika. Dokazano je, da so krožeče lune različnih elementov med seboj vse enake in so najmanjši delci posebne snovi, ki jo imenujemo elektriko. Iz česa so atomova jedra, nam dosedaj ni nič znanega. Elektrika je torej sestavni del vseh prvin, je nekaka prasnov. Po Helmholtzu imenujemo najmanjše delce elektrike elektrone. Krožeče lune v atomih so torej elek¬ troni. — Vsak tvarni atom ima svoje jedro, čigar snov nam je še neznana, in določeno število elektronov, ki v enem ali več tirih urno obkrožujejo atomovo jedro. Tako uči moderna elek¬ tronska teorija. Vsak atom nam predstavlja v majhnem cel svet s svojim solncem in krožečimi planeti. Kakor so v našem osolnčju planeti vezani na svoje solnce po težnosti, tako so v atomu elektroni vezani na svoje jedro po posebni sili, ki jo moremo sedaj natančneje določiti. Elektroni so kot najmanjši delci iste snovi, elektrike, med seboj vsi enaki. Ce jih imamo v zmislu prejšnjega naziranja o elektriki za negativno električne, mora biti atomovo jedro pozitivno električno. Elektroni so torej vezani na svoje jedro po elektrostatičnih privlačnih silah, ki so precej velike, ker krožijo elektroni z veliko hitrostjo okoli svojega jedra. Sila, ki bi iztrgala elektron iz atoma ali pa vrinila atomu nov elektron, bi morala biti prav velika. po Graetzu v mislih povečamo atom do velikosti naše zem- i* 4 Atomi se združujejo v molekule in molekule v telo. Posebne sile zabranjujejo, da ne razpade telo zopet v manjše dele; ime¬ nujemo jih kohezijske sile. Vendar pa so atomi in molekule po našem mnenju še vedno nekoliko gibljive in nihajo okoli svoje povprečne lege. Radi tega gibanja sklepamo dalje, da morajo biti med posameznimi atomi in molekulami večji prostorni presledki. Nekatera telesa, zlasti kovine, imajo v omenjenih presledkih elektrone, ki ne pripadajo nobenemu atomu in so popolnoma prosto gibljivi; imenujemo jih proste elektrone. Ce se prično prosti elektroni iz kateregakoli vzroka gibati v eno smer, govo¬ rimo o električnem toku. Telo, ki ima mnogo prostih elek¬ tronov, se imenuje dober provodnik elektrike ali konduk- tor; slab provodnik elektrike ali i z o la t o r pa je ono telo, ki nima nobenih prostih elektronov. Mislimo, da ima izolator poleg vezanih elektronov še elektrone, ki so deloma vezani, ker se ne morejo od atoma oddaljiti, imajo pa včasih v njem posebno lego, zato se morajo gibati z večjim ali manjšim trenjem le v njem. Moderna fizika uči, da je precej sličnega med pojavi svetlobe, elektrike in magnetizma; vsi ti pojavi se vrše v istem sredstvu. O prostoru, v katerem nastanejo električni pojavi, ne da bi bili v njem dobri provodniki elektrike, pravimo, da je napolnjen z etrom. Etra mogoče v resnici niti ni, obstaja pa v naši domišljiji, da moremo pojasniti nekatere pojave, ki bi bili za nas sicer nerazumljivi. Eter si predstavljamo kot neskončno fino, breztežno in zelo prožno snov. Mislimo si ga povsod v svetovnem prostoru in v vsakem telesu. Po etru prehaja solnčna svetloba skoz sicer prazen svetovni prostor na našo zemljo in zato navadno govorimo o s v e 11 o b n e m etru. V etru se širijo valovi brezžične telegrafije in telefonije. Vsi svetlobni, električni in ma¬ gnetni pojavi se vrše v etru. Elektron posreduje med telesom in etrom, ki ga obdaja. 3 2. Elekirični tok, Ohmov zakon. Elektronska teorija uči, da obstoji elektrika iz negativnih elektronov, ki so istočasno del tvarine. Po tej teoriji imamo le prosto negativno elektriko, proste pozitivne elektrike ni; ta elektrika je vezana vedno na snov, in sicer na atomovo jedro. — Za elektron se rabi tudi izraz „električni elementarni kvant". Več elektronov ali elementarnih kvantov tvori množino elektrike ali, kakor pravimo krajše, elektrenino E. 6'37.10 18 elektro¬ nov da enoto elektrenine, ki jo imenujemo 1 c o u- lomb (izgovori kulon! 1 C). Če prenesemo večje število elektronov na izoliran kon- duktor, pravimo, da smo ga naelektrili. Naelektreni konduktor se zopet lahko razelektri in postane neelektričen. Kakor vsako telo, ima iudi zemlja elektrone. Izračunali so, da znaša elektrenina naše zemlje 43.10 i coulombov. Naelektreni konduktor ima elek¬ trone le na svojem površju, ker se odbijajo v njem elektroni kolikor mogoče daleč. Zbero se na površju, ki ga pa ne morejo zapustiti, ker jih ovira pri tem dober izolator, obdajajoč zrak. Ako ima telo na svojem površju več elektronov kakor zemlja na enaki ploskvi, je negativno električno, ako ima prav toliko elektronov, je neelektrično, če pa ima manj elektronov, je pozitivno električno. Pozitivno električno telo ima premalo elektronov, negativno jih ima preveč. Ker nimamo čuta za električne pojave, rabimo posebno pripravo, s katero ugotavljamo, ali je telo električno ali ne. Tako napravo imenujemo elektroskop. Listni elektroskop je v bistvu tanka kovinska palica, ki je izolirano pritrjena v grlu steklenice. Na spodnjem koncu nosi palica dva lahka listka iz aluminija, na zgornjem pa kovinsko ploščo ali kroglico, ki se imenuje zbiralo. Če se zbirala dotaknemo z električnim telesom, postaneta listka istoimensko električna in se razmakneta. Čim bolj se listka oddaljita s prostima koncema, tem bolj je telo električno, tem višji je njegov potencial P, kakor pravimo. — Električni potencial je sličen pojav kakor temperatura 6 telesa. Če dovajamo telesu toploto, se zviša njegova tempera¬ tura, če pa mu dovajamo eleklienino, se zviša njegov potencial. Na površju naelektrenega konduktorja se porazdeli elek- trenina tako, da ima telo povsod isti potencial, sicer bi se mo¬ rala gibati elektrenina z mest višjega potenciala k mestom nižjega toliko časa, da bi nastalo ravnotežje. — Če je potencial kon¬ duktorja velik, se konduktor sam od sebe razelektri. To se prav lahko zgodi, če ima konduktor ostre robe ali konice. V steklenico moremo naliti določeno množino vode, na izoliran konduktor pa se more nanesti poljubna elektrenina. Telo ima zmožnost, sprejemati elektrenino; pravimo, da ima elek¬ trično kapaciteto K. Električnemu slučaju se bolj pribli¬ žamo, če nadomestimo steklenico s popolnoma zaprto gumijevo posodo; čim več vode vtisnemo v njo, tem bolj se posoda raztegne. Slično moremo gumijev obroč pri avtomobilu več ali manj napihniti. Čim več zraka je v njem, tem večja je njegova napetost. Obroč poči, če ga preveč napihnemo. Na konduktor moremo nanašati vedno več elektrenine in njegov potencial neprestano raste, dokler končno ne preskoči električna iskra na bližnji konduktor. Iskra preskoči tem kasneje, čim večja je površina konduktorja. Kapaciteta je torej največ odvisna od površine in oblike konduktorja. Čim večjo kapaciteto ima telo, tem večjo elektrenino mo¬ ramo nanj nanesti, da dobi to telo določen električni potencial. Telo določene kapacitete dobi tem večji potencial, čim več elektrenine smo nanj nanesli. Med elektrenino, potencialom in kapaciteto telesa je naslednja odvisnost: (D Kapaciteta konduktorja je nekaj konstantnega in je odvisna, če je telo dovolj oddaljeno od drugih teles, le od njegove površine in oblike. E = PK. 7 Ako se razločujeta potenciala dveh naelektrenih konduk- torjev in če ju provodno spojimo, nastane v spojni žici elek¬ trični tok, in sicer toliko časa, da se potenciala izenačita. Če konduktorjema neprestano dovajamo elektriko z influenčnega kolovrata, imamo v spojni žici (leseni palici) trajen tok, dokler kolovrat vrtimo. — Na influenčnem kolovratu proizvajamo s trenjem in ojačevanjem več elektrenine kakor z drgnjenjem ste¬ klene ali ebonitne palice. Pri električnem toku je važna njegova jakost I; elek- trenina, ki steče v eni sekundi skoz vsak prerez spojne žice, se imenuje jakost toka. V žici ali tokovodniku imamo pov¬ sod isto jakost, sicer bi se tok nekje zajezil. Enota jakosti toka se imenuje 1 amper (1 A). Če steče vsako sekundo skoz pre¬ rez žice 1 coulomb, ima tok jakost 1 ampera. 1 amper = = 1 coulomb v 1 se k. Da moremo večje ali manjše enote kratko imenovati, rabimo tele znake: M = Mega = 10 i; X, m — mili = 10~ 3 X, K = Kilo = 10 3 X, V- = mikro = 10~® X. N. pr. 1 mA = 1 miliamper = 1 p. C = 1 mikrocoulomb = 1000 1 1 , 000.000 A, C. V starejši elektrotehniki so označevali smer toka od pozitivnega pola skoz provodno žico k negativnemu polu (kon- duktorju). To se ne ujema z elektronsko teorijo, kajti elektroni so vsi negativni in teko od negativnega pola (veliko elektronov!) k pozitivnemu (malo elektronov!). Iz navade pa označujemo smer toka še vedno na starejši način, čeprav vemo, da je v resnici smer nasprotna. jakost toka v žici, ki veže dva konduktorja različnih poten¬ cialov, je odvisna od razlike njihovih potencialov in snovi spojne žice. Razliko potencialov kratko imenujemo električno na¬ petost V. 8 Različne snovi propuščajo pri isti napetosti različno jake toke, kakršen je že njihov električni upor U. Tako ima železo skoro sedemkrat večji upor od bakra ; manganin (zlitina bakra, niklja in mangana) in nikelin (zlitina bakra, cinka, niklja in železa) imata celo petindvajsetkrat večji upor kakor baker in zato jih rabimo kot upore v reostatih. Med vsemi snovmi provaja tok najbolje srebro. Skoro vse kovine so dobri provodniki električnega toka. Slabše provaja oglje in še slabše različne tekočine. Enota upora je upor živosrebrne nitke, ki ima prerez 1 mm 2 in je dolga 106'3 cm, in sicer pri 0°C; imenuje se lohm (1 Q). Reostat je naprava, s katero moremo električni tok po potrebi ojačiti ali oslabiti, ne da bi ga bilo treba pri tem pre¬ kiniti. (Pomikalni, ročični, čepovni in žarnični reostat.) Pri mer¬ jenju rabimo normalne upore v obliki čepovnih reostatov. Slika 2. kaže, kako rišemo izpremenljiv upor simbolično. V radiotehniki rabimo netilni (žarilni) upor, s katerim izpre- minjamo netilni tok, da nitka primerno žari, ne preveč ne pre¬ malo. Rabimo tudi zelo velike upore 10.000 Q —10 Mi2, za kar nam služijo silitne pal¬ čice (iz silicijevega karbida). Da se ne izpremeni ta upor radi vlažnosti, je silit zaprt v brezzračni cevki. Uvedeni so že tudi izpremenljivi visokoohmski upori, napolnjeni najbrž z glice¬ rinom. Poskusi kažejo, da je upor provodnika premo sorazmeren njegovemu specifičnemu uporu k in dolžini provodnika / (v m) in obratno sorazmeren njegovemu prerezu q (v mm 2 )-. ( 2 ) Specifični upor provodnika je oni upor, ki ga ima prevod¬ nik v obliki žice z dolžino 1 m in prerezom 1 mm 2 pri 0°C. ^vuin^uvuiP-^ Sl. 2. Izpremenljiv upor. 9 Specifični upor je konstanta, ki je pri stalni temperaturi odvisna le od snovi provodnika. V naslednji tabeli navajamo specifične upore nekaterih snovi, ki se največ rabijo : aluminij 0'03—0'04, baker 0’0175, bron 0018—0’056, cink 0'06, kositer 0’1—0’15, med 0'07—0'09, nikelj 0'08—0'13, platin 0‘09—0'14, srebro 0'016, svinec 0'2, volfram 0'055, zlato 0'023, železo 0'1—0'15, živo srebro 0‘95, manganin 0'41—0'46, nikelin 0'41— 0'46, konstantan 0'47—0'49, grafit 13, plinsko oglje 50. Naslednja računska primera kažeta, kako se računa upor provodnika po enačbi (2). Primer. Kolik je upor tuljave, ki ima 100 m bakrene žice z debelino 0’3 mm ? / 0-0175.100.4 " q ~ 0’3.0‘3 n 0'3 22 2 r = 0'3 / 77 / 77 , r — —, q = r 2 n, n ' 3'14159 ‘ —. (Znak pomenja: približno enak.) 0 0175 . 100 . 4 . 7 ~0-3 . 0 3 . 22” 24 Sl. Primer. Koliko m nikelinske žice z debelino 0’1 mm da upor 1000 Lil U — k l Q ’ 1000 = 0-42/ . 4.7 0-1 . 0'1 . 22 ’ / = 18’7 m. Pripomniti je treba, da se upor skoro vseh snovi izpre- minja s temperaturo. Kovinam" rastp s temperaturo njih upor, 10 oglju in tekočinam pa pojema. Manganinu in nikelinu se upor s temperaturo prav malo izpreminja, zato se rabita v reostatih. Železu se upor s temperaturo precej izpremeni, zaradi tega iz¬ delujejo iz železa netilne upore (avtolimite), ki samodelno regu¬ lirajo jakost toka. Skoz provodnik stalnega upora teče tem jačji tok, čim večja je napetost na njegovih koncih. Pri stalni napetosti je jakost toka tem večja, čim manjši je upor provodnika. V tej enačbi je izražen Ohmov zakon, ki velja za isto- smerne toke. r V , , napetost /= 77>' jakost =-. U upor 11 Iz enote za jakost toka in upor provodnika izpeljemo enoto za električno napetost. Za enoto napetosti imamo ono napetost, ki propušča skoz upor 1 Q jakost 1 A, in jo imenujemo 1 volt (1 V). V največ slučajih je napetost konstantna in tedaj je jakost električnega toka odvisna le od upora, in sicer je obratno so¬ razmerna uporu, kajti večji upor propušča slabši tok. Na sliki 3. smo nanesli na vodoravno os različne upore, na navpično os pa jakosti, ki odgovarjajo omenjenim uporom pri stalni napetosti 150 1/. Narisana krivulja je hiperbola. S slike spoznamo, da dobimo pri majhnem uporu veliko jakost, nad 150,4, kar od¬ govarja kratkemu stiku. Na omrežni tok, kakor nam ga daje elektrarna, ne smemo nikdar skleniti aparata z majhnim uporom, sicer se nam radi nastalega jakega toka aparat pokvari in utegne nastati ogenj. Kako važen je Oh¬ mov zakon, spoznamo iz naslednjih primerov. Kako jak je netilni tok, ki ga potrebuje Philip- sova elektronska cevka A 409 na sliki 4., če rabimo štirivoltni akumulator in ima ves katodni krog (tokovod- nik) 67 ii upora? Po Ohmovem zakonu dobimo: / = r = A U 67 0-06/1. Amperometer A, sklenjen v tokovodniku, kaže 0'06 A ali 60 m A, voltmeter V pa 4 z akumulatorjem. Sl. 4. Merjenje jakosti in napetosti netilnega toka. V. Voltmeter sklenemo vzporedno 12 (4) Ohmovemu zakonu moremo dati tudi naslednjo obliko: „ V U = j\ upor = napetost jakost Po tem obrazcu računamo upor provodnika. Če vemo, da po¬ trebuje Philipsova elektronska cevka A 409 pri 37 V napetosti nelilni tok 0'06zl, najdemo po obrazcu (4) upor nitke: 57 006 ' 62 a (5) Tretja oblika Ohmovega zakona se glasi: V = /U; napetost = jakost X upor. Po tem obrazcu potrebuje provodnik z uporom U nape¬ tost V, da teče po njem tok z jakostjo /. Pravimo, da napetost pada, da se zmanjšuje v uporu U za V = IU, in tolika je tudi razlika poten¬ cialov na koncih pro¬ vodnika, sicer bi tok ne tekel. Če teče po uporu 1 12 tok z ja¬ kostjo 1 A, se zmanjša Sl. 5. Merjenje porabljene napetosti v uporu napetost za 1 V. v u P° ru U ■ (Slika 5.) Imamo že imenovano cevko A 409, štirivoltni akumulator in izpremenljiv netilni upor. Kako dosežemo, da se uniči v uporu 0'3 V, ki jih daje akumulator več, kakor jih potrebuje cevka (37 P)? Netilni tok ima jakost 0'06 A, torej je 0'3 = 0'06a", če pomenja x potrebni netilni upor, in dobimo: 05 0'06 30 6 = 512. Navedeni primeri kažejo, da se neprestano rabi Ohmov zakon, kadar imamo istosmerni tok. 13 Ohmov zakon je veljaven tudi za sestavljen provodnik. Ako spojimo več uporov zaporedno (slika 6.), da teče tok U-I u* u> k-v-s Sl. 6. Zaporedno spajanje uporov. skoz vse, tedaj je skupni upor U s enak vsoti vseh delnih uporov a vsak upor pa porabi le delno napetost skupne napetosti V. Pri zaporednem spajanju uporov velja: (6) Us = U t + U% + č/g + Posamezne upore moremo sklepati tudi vzporedno (slika 7.). V tem slučaju se razdeli tok / s v delne toke I h L>, h ■ ■ na vseh uporih pa obstaja ista napetost V. Delne toke izračunamo po Ohmovem za¬ konu : V V V 7l = Ut /a ~ U 2 ’ /s _ U s ' Ce zaznamujemo skupen upor z U s , dobimo za skupen tok h — A + h + h + V in L = U s S + v+ v + ... u U, T u B Sl. 7. Vzporedno spajanje uporov. Za vzporedno spajanje uporov velja torej: J_ _ J_ 1 U s ~ Ut (7) 14 Na sličen način spajamo žarnične upore pri polnjenju akumulatorjev. Anodne akumulatorje polnimo, da vklenemo pred nje žarnico s kovinsko nitko, ker se polnijo akumulatorji s slabim tokom Sl. 8. Polnjenje anodnih Sl. 9. Polnjenje katodnih akumulatorjev. akumulatorjev. (slika 8.). Katodne akumulatorje polnimo za žarnicami z ogljeno nitko, ki so vzporedno spojene (slika 9.), ker se polnijo aku¬ mulatorji s precej jakim tokom; čim več žarnic sklenemo, tem jačji tok propuščajo. Navadno se računa pri polnilnem toku {4 na 1 cim 2 pozitivne plošče akumulatorja. Najceneje polnimo akumulator, ako porabljamo žarnice istočasno za razsvetljavo. Imamo dvoje slušal po 4000 & in eno za 2000 Q. Kolik je skupen upor, če jih spojimo zaporedno? U s = Ui + U, + U 3 = 4000 + 4000 + 2000 = 10.000 & Kolik je skupen upor, če jih spojimo vzporedno ? 1 1,1,1 1,111 Z/7 = ?77 + Z77 r Z77 = 4000 + 4000 1 2000 “ 1000 : U s = 1000 Q. Skupen upor se je pri vzporednem spajanju precej zmanjšal. Nadaljnja praktična uporaba razdvojenega tokovodnika je pri¬ prava, s katero odvzemamo omrežnemu istosmernemu toku anodni tok. Tako si prihranimo posebno anodno baterijo, ki je najdražji 15 levilo sveč), od- ■ , in B napetost .I ^^ •iklopna na- \Jr del prejemnega aparata. Na sliki 10. so I , II. in III. zaporedno staknjene žarnice z ogljeno nitko. Ako ima omrežje napetost 150 K in so žarnice enake (imajo enako število sveč), od¬ vajamo pri A 50 V. Taka pri ki o p i prava še ni popolna, ker slišimo v slušalu preglasno strojni ton; izpopolnili jo bomo kasneje. Kake toke razločujemo in kako jih rišemo? Tok imenujemo isto- Sl. 10. Priklopni aparat na omrežje, smeren, ako ne izpreminja svoje smeri in jakosti. Tok je izmeničen, če neprestano in v enakih presledkih izpreminja svojo smer. Popuščajoči ali valovni tok se imenuje tok, ki teče sicer v isto smer, a izpreminja neprestano svojo jakost. Tokovodna tuljava poteguje železno jedro v sebe, ako je jedro obešeno na prožni žični špirali in sega z enim koncem deloma v tuljavo. S tem pojavom se bomo še natančneje bavili Tuljava potegne jedro tem globokeje v sebe, čim jačji tok jo obkrožuje. Lahko kazalce, ki je pritrjeno na jedro, se pomakne pri tem ob empirično (s poskusom) določeni skali navzdol in določi ja¬ kost toka v tuljavi. To je princip amperometra z železnim jedrom (slika 11.). Kazalce nadomestimo s pisalnim klinčkom, ki sega do enako¬ merno krožečega bobniča, prevleče¬ nega s papirjem. Klinček riše pri tem po papirju črto. Ko razvijemo papir v ravnino, kaže narisana črta, S! lt p rinc j p amperometra kakšen tok teče v tuljavi. z železnim jedrom. 16 J Če sklenemo koncem prve sekunde istosmerni tok z jakostjo 2 A in ga po četrti sekundi zopet prekinemo, zariše klinček črto 1-— a — b —4; če zravnamo papir, ki smo ga odvili od bobniča, dobimo sliko 12., ki nam predstavlja istosmerni tok. Nastalo sliko imenu¬ jemo karakteristiko toka. Riše¬ mo jo, če nanašamo na vodoravno (abscisno) os enake daljice, ki pred¬ stavljajo trajanje toka v sekundah, na navpično (ordinatno) os pa jakost uporabljenega toka v amperih. Vodo¬ ravna os se imenuje v našem slučaju časovna os, navpična pa os ja- istosmernega toka je vzporedna s splošno, je karakteristika (krivka, v času. (Karakteristika tempera- 1 2 3 Sl. 12. Istosmerni tok. kosti toka. Karakteristika časovno osjo. Če povemo krivulja) slika dogodka, ki se vrši ture za mrzlico bolnega človeka; na časovno os se nanaša čas [zjutraj, opoldne, zvečer], na navpično os pa odmerjena tempera¬ tura.) — Slika 13. predstavlja izmenični tok, ki počasi izpre- minja svojo smer. Izmenični tok rabi napetost, ki tudi neprestano izpreminja svojo smer. Nastala kriva črta se imenuje sinusova krivulja. Slika 14. predstavlja valovni tok, ki nastane, ako se pri stalni napetosti upor tokovodnika neprestano izpreminja. Če naraste upor, se zmanjša jakost in obratno. — Take upore rabimo v tehniki v obliki mikrofonov. Mi¬ krofon je akustična naprava. Omenimo najvažnejše iz aku¬ stike ! Zvok se imenuje vse, kar slišimo. Da nastane zvok, mo¬ ramo imeti telo, ki se trese, tako- zvano zvočilo, posredovalno sredstvo, z vok o vod, ki je za nas navadno zrak, in zdravo u h o. 17 Sl. 14. Valovni tok. Kot zvočilo omenjamo glasbene vilice, ki jih bomo še več¬ krat rabili. Te so zavita prožna jeklena palica z ročajem, ki je navadno pritrjena na reso¬ nančni skrinjici. Ce uda¬ rimo po enem roglju, se pri¬ bližujeta roglja drug drugemu in zopet oddaljujeta; konca roglja nihata najjače (nihalni vrh!), koleno pa se giblje na¬ vzgor in navzdol in prav tako se giblje tudi ročaj. Točki A in B v kolenu mirujeta in tvorita vozla. Pravimo, da valujejo milice stojno. Pri tem se zrak okoli vilic neprestano zgo- sčuje in razredčuje. Te zgoščine in razredčine zraka se ■razširjajo s hitrostjo 340 m na sekundo na vse strani in zadenejo naše uho, kjer povzročajo zaznavanje zvoka. Tako zaznava naše uho človeški glas, ton glasbila in različne ro- pote, šume, poke i.t. d. O zraku pravimo, da valuje postopno, in sicer longitu¬ dinalno, t. j., posamezni delci nihajo v smeri valovnega razširjanja. V glasbenih vilicah nihajo posamezne točke transver- salno, pravokotno na palico. Ako deluje zvok na prožno ploščo, opno (membrano), niha ta kakor zrak. Bistveni deli mikrofona so: prožna ogljena membrana, ogljen valj z eno ali več zarezami in ogljena zrnca, ki so med tema deloma. Ogljen valj obdaja klobuče¬ vina (slika 16.). Ako govorimo proti mikro¬ fonu, opna niha in ogljena zrnca se v taktu nihanja zgoščujejo in zopet rahljajo. Pri tem se izpreminja upor mikrofona in isto- smerni tok, ki pri A vstopa in pri B izstopa, postane valovni tok. Istosmerni tok je nosilec valovnega toka (sl. 17.). Karakte- Andree: Radio. 2 18 ristika valovnega toka odgovarja krivki zvočnega valovanja. Obroč iz klobučevine preprečuje, da ne izpadajo ogljena zrnca, in udušuje nihanje membrane, da ne zveni. Omenimo toplotne učinke elek¬ tričnega toka! Če kroži tok po tokovodniku, se ta radi svojega upora prehodu toka upira in posledica tega je, da se tokovodnik se¬ greje. Radi električnega toka tokovodnik lahko zažari (žarnica), pri dovolj jakem toku pa se celo stali (varovalo). Tu sem spada tudi električna obločna luč. Ako gre primerno jak tok skoz ogljeni ali kovinski palici, ki se prvotno dotikata, zažarita konici. Če palici nekoliko razmak¬ nemo, nastane med njenima konicama sve¬ tel obločni plamen, ki sveti v karak¬ teristični barvi kovine. Pri železnih palicah (elektrodah) ima plamen svetlobelo barvo in se iskri; bakreni elektrodi dasta zelenkast plamen (strelovod v obliki rogov za jake toke). Obločni plamen nastane tudi med različnima elektrodama, n. pr. med bakrom in aluminijem. Ta pojav imamo pri cestni železnici. Ena elektroda je nad vozom napeta bakrena žica, druga je na strehi voza pritrjena palica iz aluminija, ki jo močno pero dviga po¬ konci in tišči na bakreno žico. Ako se palica in žica le nekoliko oddaljita, nastane med njima obločni plamen in močno iskrenje, ki hudo moti prejemanje radiokoncertov v mestih. Segrevanje toko- a J vodnika po električnem toku si razlagamo s tre¬ njem prostih elektronov pri njih gibanju ob tvar- nih atomih. Nastala to¬ plota je tem večja, čim večji upor ima tokovod¬ nik in čim jačji tok se Sl. 16. Mikrofon. Sl. 17. Mikrofonov valovni tok. 19 po njem pretaka. Kakor kaže poskus, raste toplota s kvadratom jakosti uporabljenega toka in je razen tega tudi odvisna od časa, v katerem kroži tok po tokovodniku. Čas zaznamujemo s /. Nastala toplota je izražena z Joulovim (izgovori Zavlovim!) zakonom. __ (8) Toplota = 0'24 PUt (kal). S „kal“ zaznamujemo malo kalorijo, ono toploto, ki jo potrebuje 1 1 g vode, da se segreje za 1° C. Mala kalorija je .■—— Kal velike kalorije. 1000 \W' Toplotni učinek elek¬ tričnega toka se porablja za merjenje jakosti toka v merskem aparatu s segrevajočo se žico. Princip tega apa¬ rata kaže slika 18. Med A in B je napeta zelo drobna (0‘03 mm) kovinska nitka, navadno iz platiniridija, ki jo segrevamo z istosmer- nim ali izmeničnim tokom. Slabo gibanje središča nitke C se poveča z nitko CD, posebno pa še z nitko EF, kije ovita okoli kolesca G s kazalcem in pritrjena na prožnem peresu F. Žica postane radi toka daljša in prožno pero jo potegne navzdol in zavrti pri tem kazalec v zmislu pri¬ stavljene puščice. Kazalec se giblje ob empirično določeni skali in kaže jakost uporabljenega toka v amperih. Skala ima neenake dele, ker raste nastala toplota s kvadratom jakosti toka. S tem amperometrom moremo meriti jakost istosmernih in izmeničnih tokov, kajti oba toka segrevata in podaljšujeta žico. Sl. 18. Amperometer s segrevajočo se žico. 2 ’ 20 Toploto moremo proizvajati z delom. Nakovalo in kladivo se segrejeta, če tolčemo po nakovalu s kladivom. Enota dela je kilogrammeter (kgm), delo, ki ga opravimo, ko dvignemo 1 1 kg lm visoko. Delo, ki je približno enako — kgm, torej delo, ki ga opravimo, če dvignemo 10 dkg 1 m visoko, imenujemo 1 j o ul e. V zgoraj omenjenem Joulovem zakonu je nastala to¬ plota izražena v malih kalorijah. Ce izrazimo toploto z enako¬ vrednim (ekvivalentnim) delom, in sicer v joulih, dobi Joulov zakon naslednjo obliko: D = I°-Ut. Po Ohmovem zakonu je IU = V, zato smemo pisati: ( 9 ) V mehaniki imenujemo delo, ki ga opravimo v časovni enoti (sekundi, uri), učinek ali efekt. Enota učinka sta sekundni kgm in sekundni joule, za kar rabimo izraz watt (IV). 75 sekkgm imenujemo 1 konjsko silo (1 k. s.) Učinek električnega toka je torej:_ /j m učinek = V.L Ta produkt iz jakosti toka in njegove napetosti se meri v wattih (ali wattskih urah, t. j., 3600 wattov na sekundo ali 1 watt na uro). Višje enote so: hektowatt 1 hW = 100 IV, kilowatt 1 kW— = 1000 IV, hektowattska ura 1 h Wu = 100 IV ur in kilowattska ura 1 k Wu = 1000 ur. Enota učinka (efekta) =1 V. 1 A = 1 w a 11 = 1 IV. Že večkrat omenjena Philipsova elektronska cevka A 409 potrebuje E = 3‘7 . 0'06 = 0’222 IV. V navadi so žarnice z 10, 16, 25, 32, 50 i. t. d. normalnimi svečami. Normalna sveča (1 n. s.) je parafinova sveča, ki ima premer 20 mm in gori s 50 mm visokim plamenom. Iz števila sveč, s katerimi sveti žarnica, je mogoče izračunati njen upor. Žarnica z ogljeno nitko potrebuje 3'5 W na svečo, žarnica s 21 kovinsko nitko le 1'2 W. Pohvattne žarnice so napolnjene z in¬ diferentnim plinom, ki ne pospešuje gorenja in tudi sam ne gori, n. pr. z dušikom, neonom ali argonom, in potrebujejo le pri več svečah (nad 100) en pohvatt na svečo, pri nižjem številu sveč pa se ne razločujejo v porabi toka od navadnih žarnic s kovin¬ skimi nitkami. Primer. Koliko upora ima šestnajstsvečna žarnica z ogljeno nitko pri 150 P napetosti? Za eno svečo potrebujemo 3‘5 W, 16 sveč potrebuje 3'5.16 — — 56 W — 150 I. I — ---—- = 0'37 A; po Ohmovem zakonu je 150 0-37 406 a Primer. Koliko upora ima šestnajstsvečna žarnica s ko¬ vinsko nitko pri 150 V napetosti? Za eno svečo potrebujemo 1’2 IV, 16 sveč potrebuje 1’2.16 = 19 - 2 V 150 = 19-2 117=150/. I=-^r = 0’i3 A; U = v = —- = 1153 <1 150 / 013- Da ima žarnica z ogljeno nitko manj upora od žarnice s kovinsko nilko, nas ne sme presenetiti, če pomislimo, da je kovinska nitka daljša od ogljene, da s temperaturo kovinam upor raste, oglju pa pojema. Izračunani upor velja za žarečo nitko. 3. Električno polje, kondenzator. Izolirano kovinsko kroglo naelektrimo negativno. Cim več elektronov smo zbrali na krogli, tem teže je prenesti nanjo še večje število elektronov, ker so elektroni istoimensko električni >n se odbijajo. Odbojna sila odbija vse elektrone, od katerekoli strani se bližajo krogli. Če jih le prenesemo na kroglo, moramo premagati odbojno silo, opraviti torej neko delo. To delo ni izgubljeno. Ko se krogla razelektri, opravi enako veliko delo, n. pr. predre papir, steklo, vžge 'plin i. t. d. V prostoru okoli na- 22 elektrene, izolirane krogle se iorej zbuja neka sila, ki odbija v tem prostoru elektrone, in sicer tem jače, čim bliže krogle so elektroni. Ves prostor, v katerem se čuti odbojna sila, se ime¬ nuje električno polje naelektrenega telesa. V svojem polju vpliva naelektreno telo na električna in neelektrična telesa. Istoimensko električna telesa naelektreno telo odbija, raznoimensko električna pa privlačuje. Telesa se prično v omenjenem zmislu gibati, če so prosto gibljiva. Telesi se pri¬ vlačujeta in končno dotakneta, odbijata pa se do skrajnih mej električnega polja. Pri dotiku se nasprotni elektrenini nevtrali¬ zirata. — Vsako neelektrično kovinsko telo postane električno, če ga zadostno približamo naelektrenemu telesu. Na bližnjem koncu postane telo raznoimensko električno, na oddaljenem pa istoimensko, kakor je naelektreno telo. Raznoimenska elektrika je pri tem pojavu vezana, se ne da odvesti, jstoimenska pa od¬ vodna, ker se istoimenski elektriki odbijata. Če odvedemo isto¬ imensko elektriko s tem, da se telesa dotaknemo z roko, in ga odstranimo iz bližine (polja) naelektrenega telesa, ostane telo raznoimensko električno. Ta pojav se imenuje električna influenca. Telesu, ki je povzročilo influenco, pravimo razde- ljevalno telo, telo pa, ki je postalo električno po influenci, imenujemo influirano. Če nanesemo na izolirano kovinsko kroglo s polmerom r elektrenino E, dobi krogla potencial P, ki je odvisen od £■ njene kapacitete K. E PK in P = —. Račun dokazuje, da je A kapaciteta krogle enaka njenemu polmeru K — r, tako da je potencial krogle Ploskev, v kateri leže točke enakega potenciala, se imenuje nivojna ploskev. Površina naelektrene krogle je torej nivojna ploskev. Potencial merimo v voltih kakor napetost, ki je enaka razliki potencialov v dveh točkah električnega polja. 23 Polje naelektrene izolirane krogle lahko narišemo. Skoz vsako točko električnega polja gre nivojna ploskev, ki je dolo- E cena po enačbi ■— = P, kjer pomenja E elektrenino, r razdaljo r SL 19. Električno polje naelektrene krogle. točke od središča in P potencial krogle v tisti točki. Ni- vojnih ploskev je brez števila veliko; v našem primeru so ni- vojne ploskve istosrediščne krogle. Recimo, da ima krogla polmer r, ki meri 1 cm, in smo jo naelektrili s toliko elektrenino E, da je dobila potencial 6 V, 24 potem ima krogla v razdaljah 1, 1'2, 1'5, 2, 3, 6 cv;; potenci¬ ale 6, 5, 4, 3, 2, 1 E in šele v neskončni razdalji je njen po¬ tencial 0. Slika 19. kaže, da leže nivojne ploskve, v katerih raste potencial za 1 K, vedno bolj skupaj proti skupnemu središču. Če premikamo elektron v isti nivojni ploskvi, ne oprav¬ ljamo nobenega dela. Naelektrena krogla odbija^ elektrone s silo, ki deluje pravokotno na nivojno ploskev. Črta, ki seče vse nivojne ploskve pravokotno, nam kaže smer odbojne sile in se imenuje električna silnica. Skoz vsako točko elek¬ tričnega polja vodi ena silnica. Silnice se ne sečejo in ne kri¬ žajo in vodijo v našem primeru od središča naelektrene krogle radialno na vse strani. Silnice so premice. Če je naša krogla tik ob zemlji, so njene nivojne ploskve na strani proti zemlji stisnjene in površina zemlje nam pred¬ stavlja nivojno ploskev potenciala 0 V. Tudi sedaj sečejo silnice nivojne ploskve pravokotno in so proti zemlji ukrivljene. Ako naelektreno telo ni krogla, niso njegove nivojne ploskve krogle in silnice so vse krive črte, ki pa sečejo nivojne ploskve vedno pravokotno. Kak pomen imajo silnice? Obdajajoči zrak zabranjuje, da ne morejo zapustiti elektroni naelektrene krogle. Če bi jo pa iz kateregakoli vzroka mogli zapustiti, bi se gibali v njenih električnih silnicah. Elektroni bi se gibali, ker jih negativno naelek¬ trena krogla odbija in obenem pozitivno naelektrena zemlja (z ozirom na negativno električno kroglo) privlačuje. Silnice so torej tiri prostih elektronov. Kakor smo omenili, nastane okoli vsakega naelektrenega telesa električno polje, kjer se javljajo električni učinki. Razno- imensko električni telesi se privlačujeta, istoimensko električni pa odbijata, neelektrično kovinsko telo pa postane v električnem polju električno. Ti učinki v daljavo so mogoči, ker obdaja vsa telesa svetlobni eter, ki posreduje med njimi. Po etrovem po¬ sredovanju nastane električno polje. Po obrazcu A" = ima telo enoto kapacitete, če 25 dobi potencial 1 volta, ko ga naelektrimo z 1 c o u- 1 o m bo m. Ta enota se imenuje 1 farad (1 f) in je zelo 1 velika, zato uporabljamo ^ qqq qqq F = \ VF in jo imenujemo 1 mikrofarad. Tudi ta enota je za radiotehniko prevelika. Za manjšo enoto kapacitete so si izbrali kapaciteto krogle s pol¬ merom 1 cm, ki prosto visi v prostoru. To enoto imenujemo 1 cm 1 900.000 V-F. Po tej razlagi ima 1 \>F = 9.10 3 cm in 1 F = 9.10 11 cm. Krogla ima kapaciteto 1 \>F, ako meri njen polmer 9 km, in krogla s kapaciteto 1 E ima polmer 9,000.000 km, pri tem ko meri polmer naše zemlje le 6370 km. Kapaciteta prosto stoječega kovinskega telesa je prav majhna, kajti če telo naelektrimo, se zberejo elektroni le na njegovem površju, njegova notranjost pa ostane neelektrična. Zaradi tega rabimo votla telesa, da prihranimo na snovi. Kapa¬ citeta telesa se da povečati, ako primerno izrabljamo električno influenco. Raznoimenska elektrika influiranega telesa vpliva namreč na elektrone razdeljevalnega telesa in jih veže. Poten¬ cial razdeljevalnega telesa se pri tem zmanjša in je mogoče namestiti na telo več elektronov, da se doseže prejšnja nape¬ tost. Kapaciteta naelektrenega telesa se torej zveča, če je v njegovi bližini dober provodnik elektrike, in se poveča še bolj, če je ta provodnik zvezan z zemljo, da more istoimenska elektrika odtekati.^ Med razdeljevalnim in influiranim telesom je navadno zrak. Če nadomestimo zrak s kakim drugim izolatorjem (n. pr. ebonitom, steklom ali sljudo), se kapaciteta razdeljevalnega telesa še bolj zveča. Slika 20. kaže v prerezu električno polje dveh kovinskih plošč, ki stojita blizu skupaj in imata različna potenciala. Plošča L je izolirana, plošča D pa zvezana z zemljo, med obema pa je zrak. Silnice so izvlečene, nivojne ploskve pa črtkane. Med 26 D 4- /z ploščama teko silnice vzporedno. Tako električno polje ime¬ nujemo homogensko. Zrak zabranjuje, da se potenciala ne moreta izenačiti. Na plošči L se zbere več elektronov, da se doseže določena napetost, če je v njeni bližini plošča D, kakor pa, če je ni. Pri¬ pravo, ki obstaja iz dveh ali tudi več blizu stoječih plošč, ločenih po izolatorju, ime¬ nujemo kondenzator (zgoščevalo elek¬ trike). Opisani aparat je ploščni kon¬ denzator. Slična naprava je listni konden¬ zator (sl. 21.), ki ga porabljamo v iskrnih induktorjih. Med sosednjima listoma stanijola leži parafiniran papir, da se lista nikjer ne dotikata. V radiotehniki rabimo stalne in i z p r em en 1 j i v e kondenzatorje. Sim- Sl. 20. Električno po- bolično jih rišemo, kakor kaže slika 22. Ije ploščnega konden- Stalen kondenzator je sestavljen kakor listni, zalorja. j e p a veliko manjši in pripravnejši; za izolator služi navadno sljuda. Izpremenljiv kondenzator ima več stalnih, negibljivih plošč (s tat or), ki so v dobri (kovinski) zvezi med seboj. Med nje je mogoče zavrteti bolj ali manj gibljive plošče (rotor), ki so tudi med seboj zvezane, in s tem se da izpreminjati kapaciteta kondenzatorja. Gumb na rotorju je izoliran in nosi obenem skalo, ki nam kaže, za koliko stopinj smo rotor zavrteli. Ne da bi bilo treba tok prekiniti, mo¬ remo kapaciteto izpre¬ minjati. Pri kondenza- “ tor j ih z natančno nastavo (regulacijo) se kapaciteta polagoma izpreminja. Poleg rotor- Sl. 21. Listni kondenzator. 27 jevih plošč ima lak kondenzator navadno še eno gibljivo ploščo, ki jo lahko samo vrtimo. Ko so gibljive plošče popolnoma med negibljivimi, ima kondenzator največjo kapaciteto, najmanjšo pa ima tedaj, kadar je rotor izven statorja. Prvotno so bile vse plošče izpremenljivega ali vrtilnega kon¬ denzatorja polkrogi, sedaj pa izde¬ lujejo ledične kondenzatorje, kjer imajo gibljive plošče obliko na pol prerezane ledice. Se ožjo obliko imajo gibljive plošče pri frekvenč¬ nih kondenzatorjih. Le pri pol¬ krožnih gibljivih ploščah se izpreminja kapaciteta kondenza¬ torja sorazmerno z vrtenjem rotorja, kar pa ni vedno ugodno. Kapaciteta kondenzatorja se že izpremeni, če se mu pri¬ bližamo z roko. Tako povečanje kapacitete preprečujemo, če vdelamo kondenzator v kovinsko posodo in jo zvežemo z zemljo, ali če zvežemo rotor z zemljo. Pri enostavnih kondenzatorjih moremo njih kapaciteto iz¬ računati. Gotovo je kapaciteta tem večja, čim večje so plošče kondenzatorja in čim bliže so med seboj. Kapa¬ citeta pa je odvisna tudi od izolatorja (dielektri- ka), ki je med ploščami. Ako porabljamo name¬ sto zraka sljudo, se po¬ veča kapaciteta konden¬ zatorja sedemkrat, pri steklu petkrat, parafinu, olju dvakrat i. t. d. Ta pojav nam po¬ jasnjujejo s svojim gi¬ banjem deloma vezani elektroni, ki so v izo- Sl. 23. Dielektrična polarizacija. Sl. 22. Stalen in izpremen- Ijiv kondenzator. 28 latorju, kakor smo že omenili. Slika 23. nam predstavlja ploščni kondenzator, čigar plošči imata različna potenciala, kroglice med ploščama pa tvarne atome uporabljenega izola¬ torja. Njegovi deloma vezani elektroni se gibljejo le v atomu, zaradi večje preglednosti pa jih rišemo, kakor bi obkro- ževali svoje atome. V nenapolnjenem kondenzatorju zavze¬ majo omenjeni^ elektroni najrazličnejše lege med ploščama kondenzatorja. Če pa napolnimo kondenzator in dobita njegovi plošči različna potenciala, se razvrste na atome vezani elek¬ troni, kakor kaže slika, ker jih negativno naelektrena plošča odbija in pozitivno naelektrena privlačuje. Na zunaj delujejo le elektroni, ki pripadajo atomom na mejnih ploskvah izo¬ latorja, v njegovi notranjosti pa so elektroni vezani. Učinek dielektrika je torej isti, kakor da smo zmanjšali razdaljo med ploščama. Ta vpliv električnega polja na dielektrikum imenujemo električno polarizacijo. Ker nimajo vsa dielektrika ena¬ kega števila deloma vezanih elektronov, ki se gibljejo z različnim trenjem v atomih, je kapaciteta kondenzatorja odvisna od nje¬ govega dielektrika. Pravimo, da imajo različna dielektrika raz¬ lične dielektrične konstante e. Dielektrična konstanta izo¬ latorja je število, ki pove, kolikokrat se poveča kapaciteta kon¬ denzatorja, če porabljamo v njem namesto zraka omenjeni izolator. Slede dielektrične konstante izolatorjev, ki se navadno rabijo: 20 steklo 5—8, sljuda 5—8, voda (destilirana) 80. Kapaciteto stalnega kondenzatorja, ki ima le dve plošči, računamo po obrazcu: ( 12 ) K — j F 4 itd' Kondenzator, ki ima n plošč, smemo šteti za (n 1) enostavnih kondenzatorjev po obrazcu (12), kajti skrajni plošči delujeta le na notranji strani, vse ostale plošče pa na obeh. Največjo ka¬ paciteto vrtilnega kondenzatorja nam nudi torej naslednji obrazec: K = s ( n — 1) F 4 itd ( 13 ) Če ima plošča kondenzatorja F cm 2 ploščine in meri razdalja med stalnima, ozir. med stalno in gibljivo ploščo, d cm, izraču¬ namo kapaciteto K v cm ; n pomenja število stalnih in gibljivih plošč in x je razmerje med obodom in premerom kroga (Ludolfovo število) ter je jz 3-14150 = y. Primer 1. Kolika je kapaciteta leydenske steklenice, če znaša njen premer 10 cm in višina 40 cm, če 10 cm širok rob ni obložen ter je debelina stekla 2 mm in njegova dielek- trična konstanta e 5'6? F = 10 k . 30 + 25 x — 325 * cm 2 in F 5-6 . 325 K — 4 itd 4 .0-2 2275 cm. Primer 2. Narediti hočemo stalen kondenzator s kapaci¬ teto 500 cm ; stanijolni listek meri 2X3 cm 2 in sljuda (s = 6) ima debelino 0‘2 mm. Koliko plošč je potreba? s (/7 — 1) F (n — 1) . 6.6 (/j — 1) . 6 . 6 . 7 ~_-y D F . , nn __ (n 4 r.d ’ 50 4 it. 0-02 4 . 22 . 0-02 30 500 144 1 • 5. Primer 3. Vrtilni kondenzator ima 18 polkrožnih plošč s premerom 10 cm in plošče so po 1 mm narazen. Kolika je največja kapaciteta kondenzatorja ? (n - 1) . F 17.25' K 4 r.d 2.4 r> . 0-1 = 530 cm. Več kondenzatorjev spajamo kakor upore vzporedno ali zaporedno. Ker je kapaciteta odvisna od površine plošč, se pri vzporednem spajanju kon¬ denzatorjev (slika 24.) njih kapa¬ citete seštejejo, kajti tako spojeni kon¬ denzatorji sestavljajo en kondenzator z večjimi ploščami. ( 14 ) K S = K,+ Sl. 24. Kondenzatorja vzporedno. 41 Sl. 25. Kondenzatorja zaporedno. Pri tej vezavi je na vseh kondenza¬ torjih ista napetost. Kondenzatorja na sliki 25. sta spojena zaporedno. V tem slučaju se skupna napetost P — -j- P 2 porazdeli na posamezna kondenzatorja, in sicer dobi konden¬ zator tem manjši potencial, čim večja je njegova kapaciteta, oba kondenzatorja pa dobita enako elektrenino E, tako da je E E P,=- in P,-^. Če imamo namreč na zgornji plošči kondenzatorja /Ti elektrenino + E, nastane po influenci na drugi plošči tega kondenzatorja — E, istoimenska elek- trenina + E pa se odbija na zgornjo ploščo drugega kondenzatorja /f 2 . Po influenci zopet nastane na drugi plošči — E, elektrenina -j- E pa odhaja v 31 žemljo. — Kondenzator, na katerem nastane napetost P, če ga naelektrimo z elektrenino E, lahko zaporedno zvezana konden¬ zatorja nadomešča in njegovo kapaciteto zaznamujemo s K s . Zanj velja P E_ K s = Pl + p z = Jr + Jr ali 1 K, ( 15 ) Primer. Če sta kondenzatorja K x = 300 cm in K 2 = 500cm vzporedno zvezana, dasta skupno kapaciteto K= 300 + 500 = 800 cm, zaporedno zvezana pa dasta kapaciteto: 1 1 K’ ~ 300 J_ = _A_. K ’ 500 1500’ 187 cm; skupna kapaciteta je torej manjša od kapacitete najmanjšega kondenzatorja. Enaka kondenzatorja K x = K 2 dasta vzporedno zvezana še enkrat večjo kapaciteto K = 2K U zaporedno zvezana pa polovico kapacitete enega kondenzatorja K’ = Kondenzatorje spajamo vzporedno, da dosežemo večjo kapaciteto, kakor jo imajo posamezni kondenzatorji. Ker pa je pri tej vezavi na vseh kondenzatorjih ista napetost, ne sme biti ta napetost prevelika, da jo more vsak posamezen kondenzator vzdržati. Kondenzatorjev ne spajamo zaporedno, da bi dosegli manjšo kapaciteto, kakor jo imajo posamezni kondenzatorji, marveč največ zato, da smemo dati kondenzatorjem napetost, ki bi je en sam kondenzator ne vzdržal. Kondenzator ne propušča istosmernega toka, ki napolni le eno njegovo ploščo z elektroni, drugo ploščo pa zapusti enako število elektronov. Spočetka je polnilni tok velik in nape¬ tost majhna, potem pa tok urno pojema, napetost pa raste 32 Sl. 26. Tok in napetost pri kondenzatorju. in doseže svojo največjo vrednost V, ko je jakost polnilnega toka 0; tedaj je kondenzator napolnjen (slika 26.). Nadaljnji istosmerni tok je prekinjen (blokiran). V tokovodnikih imamo večkrat stalne konden¬ zatorje, da nam prekinjajo istosmerni tok. To lastnost kondenzatorja porabljamo, da preskušamo, če kondenzator ne propušča toka, če se nje¬ govi plošči ne dotikata. Na omrežju istosmernega toka (slika 27.) sklenemo zapo¬ redno žarnico Z in konden¬ zator K; žarnica ne sveti, če je kondenzator dober. Pri izmeničnem toku se plošči kondenzatorja naelektrujeta pozitivno in negativno, kakor izpreminja tok svojo smer. Prvi polnilni tok se izpreminja v izpraznjevalnega, ta zopet v polnilnega i. t. d. Izmenični tok teče torej nemoteno skoz kondenzator, le njegova napetost se nekoliko zakasni za tokom, kajti najprej teče polnilni tok in potem šele doseže napetost v kondenzatorju svojo največjo vrednost. Kondenzator moremo primerjati naslednji mehanični pripravi _ (slika 28.). Steklena cev je v sredi razširjena in predeljena z opno v dva dela. V prvem delu cevi zgoščujemo> in razredčujemo zrak v enakih pre¬ sledkih ; membrana prične nihati in zgoščuje ter razredčuje zrak tudi v drugem delu cevi, ne da bi prišlo pri tem kaj zraka iz prvega dela v drugi del. Plamen sveče plapola. Izmenični tok povzročuje premi¬ kanje deloma vezanih elektronov v dielektriku kondenzatorja. Radi dielek- 0 SI. 27. Preskušanje kon¬ denzatorja. 53 Irične polarizacije nastane v izolatorju premi kalni tok, ki se upira izmeničnemu toku. Tega upora ne smemo šteti za upor v Ohmovem zmislu, ker ga izmenični tok obide; upor je le navidezen. Sicer pa se kondenzator izme¬ ničnemu toku tem manj upira, čim hi¬ treje izpreminja tok svojo smer in čim večja je kapaciteta kondenzatorja. To po¬ kaže omenjena me¬ hanična priprava. Cim Sl. 28. Delovanje kondenzatorja, hitreje zgoščujemo in razredčujemo zrak v cevi in čim večja je opna, tem živahneje plapola plamen sveče. 4. Magnetno polje, indukcijska tuljava. Pričnimo z magnetnim poljem jeklenih magnetov! jeklena palica je magnetična, če privlačuje železo ali jeklo in ga potem na sebi obdrži. Nekatere železne rude, posebno magnetovec in magnetni kršeč, imajo tako lastnost; imenujemo jih prirodne magnete. Vsi drugi magneti so dobili to lastnost umetnim potem, zato govorimo o umetnih magnetih. Navadno jim damo obliko palice, podkve ali igle, ki se vrti okoli vertikalne osi ali pa visi na niti. Pri vsakem magnetu razločujemo dva pola, v katerih magnet najjače deluje, magnetno raz¬ ni ej o, kjer nima magnet nobene jakosti, in magnetno os, premico skoz oba pola. Ako obesimo magnet, da se more prosto gibati v vodoravni ravnini, kaže z enim polom približno proti severu naše zemlje, z drugim pa proti jugu. Prvi se imenuje severni, drugi pa južni pol- magneta. — Istoimenska pola se odbijata, raznoimenska pa privlačujeta. Andree: Radio. 34 Prostor okoli magneta, kjer deluje magnet na železo, jeklo ali drug magnet, se imenuje njegovo magnetno po¬ lj e. To polje se da dokazati, če pokrijemo magnet s papirjem in ga posipljemo z že¬ leznimi opilki, ki se razvrste v po¬ sebne črte, imeno¬ vane magnetne silnice. Slika 29. kaže magnetno po¬ lje paličastega in slika 30. polje pod¬ kvastega magneta. Silnice so deloma Sl. 29. Magnetno polje paličastega magneta. ravne, večinoma pa krive črte. Med krakoma podkva¬ stega magneta te¬ ko silnice deloma vzporedno; tam je magnetno polje homogensko. Kakega po¬ mena so silnice? Nad vodo v široki in globoki posodi obesimo dolg paličast ma¬ gnet vodoravno. Skoz ploščo iz plute vtaknemo dolgo omagneteno iglo tako, da igla plava na vodi in moli svoj severni pol iz nje. Ker je igla dolga, deluje Sl. 30. Magnetno polje podkvastega magneta. 35 magnet na njen južni pol prav slabo; v magnetnem polju imamo skoraj prost severni pol. Če postavimo iglo k severnemu polu magneta in jo izpustimo, se giblje po silnici k južnemu polu. Če obesimo v polje močnega magneta kratko magnetno iglo, ki se more prosto gibati, se ta postavi v tangencialno lego na silnico skoz svojo os; če tako iglo odklonimo, se povrne, ker vpliva nanjo magnet, v prejšnjo lego nazaj. S svojim sever¬ nim polom kaže igla proti južnemu polu magneta. Silnicam pripisujemo določeno smer. Pravimo, da izvirajo v severnem polu magneta, tečejo zunaj njega po zunanjem magnetnem polju in izginjajo v južni pol. Mislimo si, da so silnice sklenjene krive črte, ki se v magnetu, v njegovem notranjem polju, vračajo od južnega pola k severnemu. One se ne sečejo in ne križajo; skoz vsako točko magnetnega polja vodi ena sama silnica. Prosto gibljiv severni pol magnet z enim polom odbija, z drugim pa privlačuje. Te dve sili dasta neko rezultanto, ki jo Sl. 31. Silnice med različnima poloma. 3 ’ 36 imenujemo magnetno silo. Zaradi magnetne sile se pol giblje po silnici. — Magnetni sili, s katerima deluje magnet na posamezna pola kratke magnetne igle, sta enaki in nasprotni, zato se igla v magnetnem polju ne giblje. Magnetna sila deluje tangen¬ cialno na silnico in se izpreminja od točke do točke. — Iz gostote silnic sklepamo na jakost magnetne sile. Slika 31. kaže silnice med dvema različnima poloma in slika 32., kako potekajo silnice, če je blizu pola kos mehkega železa. Železo zgosti silnice in jih potegne v sebe, ker jih bolj vodi ali propušča ko zrak. Železo ima za magnetne silnice večjo propustljivost (permeabiliteto) od zraka. Igla magnetnica zavzame povsod na zemlji določeno lego, četudi ni blizu magneta, njena os se ujema s približno smerjo od juga proti severu naše zemlje; igla se povrne v to lego, če jo iz nje odklonimo. Sklepamo, da je zemlja velik magnet, ki uravnava s svojim poljem magnetno iglo. Govorimo o zemelj¬ skem magnetizmu. V prejšnjem oddelku smo omenili, da nastane okoli vsakega izoliranega naelektrenega konduktorja, okoli mirujočih elek¬ tronov, po posredovanju etra električno polje, da je vsak elektron 37 začetek električnih silnic e, ki vežejo posamezna električna telesa. Električno polje je pojav mirujočih elektronov. Silnice so tiri Sl. 33. Elektron in eter. prostih elektronov, ki se v resnici gibljejo od negativnega kon- duktorja proti pozitivnemu. Iz navade pa govorimo o nasprotni smeri silnic in jih bomo v vseh nadaljnjih slikah tudi tako risali. Tudi okoli gibljivih elektronov nastane električno polje in Sl. 34. Silnice ravnega tokovodnika. se neko drugo polje m, ker vsak gibljiv elektron močno vznemirja obdajajoči eter (slika 33.). 38 Omenjeno polje okoli tokovodnika lahko narišemo s silnicami in dokažemo z železnimi opilki. Slika 34. kaže perspekti- vično polje ravnega tokovodnika; silnice so istosrediščni krogi s skup¬ nim središčem v tokovodniku. Smer silnic določa tole pravilo: Primi z desno roko toko- vodnik, naredi^ pest in stegni palec (slika 35.)! Če kaže palec smer toka, kažejo prsti smer silnic okoli tokovodnika. Slika 36. kaže polje v krog zvitega tokovodnika (krožne žice) in slika 37.polje fokovodne tuljave, skupine več krožnih žic. V notra¬ njosti tuljave teko silnice skoraj vzporedno, tvorijo torej homogen- s k o polje. silnic. Med poljem tokovodnika in magneta ni posebnega razločka. Magnet deluje na železo, jeklo in drug magnet v svojem ma¬ gnetnem polju. Železo postane začasno magnetično, dokler je v bližini močnega magneta, jeklo pa trajno (magnetna influenca). Sl. 36. Silnice krožnega lokovodnika. 39 Gibljiv magnet zavzame v magnetnem polju drugega magneta določeno lego. Ako moremo dokazati, da ima tokovodnik v svoji okolici enake učinke, smemo trditi, da nastane okoli njega magnetno polje. Če vtaknemo železo ali jeklo v lokovodno tuljavo, se oba omagnetita. Jeklo postane pri tem trajno magnetično. Tako izdelujemo umetne magnete iz jekla. Železo postane začasno magnetično, dokler teče po tuljavi lok. Trše železo' obdrži še nekaj magnetizma, če tok tudi preneha (remanentni magnetizem).Tu¬ ljava z železnim jedrom tvori elek¬ troni a g n e t. Jakost elektromagne¬ ta raste z jakostjo toka in s številom ovojev (amperski ovoji). Severni pol je na onem koncu palice, ki ga obkrožuje tok v nasprotnem zmislu, kakor se giblje kazalec na uri, če gledamo na magnet v smeri njegove osi. Južni pol nastane na nasprotnem koncu palice; tok jo obkrožuje v smeri, kakor se premika kazalec na uri (slika 38.). Navadno se izdelujejo podkvasti elektromagneti. V tokovodnikovi bližini se igla magnetnica odkloni, če nima tokovodnik pravokotne smeri na njeno os. Magnetnica se Sl. 38. Pola elektromagneta. 40 skuša postaviti pravokotno na tokovodnikovo smer, torej tangen¬ cialno na njegove silnice, pa se ji to le deloma posreči, ker deluje nanjo še vedno zemeljski magnetizem. Odklon igle moremo določiti vnaprej z Amperovim plavaškim pra¬ vilom. Če si mislimo človeka, ki plava s tokom in je obrnjen proti igli, se odkloni njen severni pol proti njegovi levici. Ta pojav porabljamo praktično v galvanoskopih in galvano- m etrih, s katerimi spoznamo, če teče po provodniku tok in kakšna je njegova smer in jakost. Praktična uporaba elektromagnetov je prav velika. Omenimo najenostavnejše, ki jih rabimo tudi v radiotehniki! Na sliki 39. vidimo, kako je narejeno avtomatično pre¬ kinjalo toka. Prožno pero P tišči železno kotvico od elektromagneta stran proti konici K; električni tok je sklenjen in elektromagnet potegne kotvico nase. Brž ko se odmakne kotvica od konice, se tok prekine, elektromagnetnem preneha in prož- Sl. 39. Avlomatično prekinjalo, no pero potisne kotvico zopet na konico. Opisani pojav se ponavlja, dokler je baterija sklenjena. Kotvica udarja pri tem glasno na elektromagnet in konico ter povzroča neko ropotanje. Če pritrdimo na kotvico kladvece in je v primerni razdalji od nje zvonec, naredimo iz opisanega prekinjala električni zvonec. — Če sta pri prekinjalu pero in kotvica prav kratka, se tok prekinja velikokrat, tisočkrat ali še večkrat na sekundo. Pri tem ne nastane več ropotanje kakor prej, marveč neko brnenje, neki ton določene višine. Opisana naprava se rabi velikokrat v radiotehniki in se imenuje brnjač. Nadalje omenimo Morsejev telegraf (slika 40.)! Če skle¬ nemo na oddajni postaji ključ K, teče tok po ovojih elektromagneta M na prejemni postaji. Elektromagnetu nasproti visi na eni ročici dvokončnega vzvoda kotvica iz mehkega železa, ki nosi na drugi 41 ročici pisalni klinček ali v barvo namočeno kolesce. Ko potegne elektromagnet kolvico nase, se pritisne klinček na papirnat trak, ki ga vleče kolesje enakomerno med dvema valjema. V papir vtiskuje klinček pike ali črtice, kakor pač ključ sklene baterijo za krajšo ali daljšo dobo. Iz pik in črtic je sestavljena tele¬ grafska abeceda. Ce sklenemo namesto pisalnega stroja brnjač in pritiskamo na ključ kakor prej, proizvaja brnjač fone daljše ali krajše dobe, ki jih slišimo. Tako pre¬ jemanje po posluhu je običajno v radiotelegrafiji. Slično se porablja elektromagnet pri relais-ju (izgovori rele! —slika 41.), ki se vklene, kadar je tok iz oddaljene postaje (linijski lok) preslab, da bi zadostno omagnetil elektromagnet pisalnega stroja. Relais more biti tako občutljiv, da deluje pri skrajno slabem linijskem toku. Ko pritegne elektro¬ magnet kolvico relais-ja, se sklene s tem lokalna baterija, ki oskrbuje pisalni stroj A, 42 Dosedaj smo govorili o magnetnem polju tokovodnika, po katerem teče istosmerni tok. Njegovo magnetno polje traja dotlej ko tok in se ne izpreminja. Ce pa teče po toko- vodniku izmenični tok, ki neprestano izpreminja svojo smer, se tudi magnetno polje vedno menja. Magnetne silnice izhajajo iz tokovodnika in rastejo, dokler ne dosežejo velikosti, ki od¬ govarja jakosti izmeničnega toka. Ko pa tok pcjema, se silnice zopet zmanjšujejo in izginejo končno v tokovodniku. Magnetno polje nastane in izgine tolikrat v sekundi, kolikrat izpremeni tok svojo smer. Okoli tuljave, ki teče po njej izmenični tok, je torej zelo živahno. Govorimo o izmeničnem magnet¬ il e m polju. Slično deluje valovni tok. Silnice rastejo in se zmanj¬ šujejo, kakor se izpreminja jakost loka, magnetno polje pa ne izgine popolnoma. Praktično porabljamo magnetno polje v telefonu ali slušalu. Slika 42. kaže moderen telefon, kakor se sedaj rabi. Na vsakem roglju močnega pod¬ kvastega magneta je pritrjena kot- vica iz mehkega železa, ki je ma- gnetična, in na vsako kotvico je na¬ taknjena žična tuljava (telefonska tuljava). Tako opremljen magnet je v majhni cinkasti dozi, ki je pokrita s prožno membrano iz mehkega železa. Razdalja med opno in kot- vicama je prav majhna in se da pri večjih telefonih nekoliko izpre- minjati. Ce kroži po telefonskih tuljavah istosmerni tok, se ojači ali pa oslabi magnetno polje, kakor je že smer toka. Pri sklenjenem toku membrana miruje, pri sklepanju in prekinjanju pa jo magnet priteguje in odbija. Ce držimo telefon na ušesu, slišimo klokotanje membrane. V radiotehniki se rabi dvojen 43 telefon kot slušalo. Telefon pritrdimo na glavo, da imamo roke proste. V dvojnem slušatu sla posamezna telefona zvezana zaporedno (upor je velik) ali pa vzporedno (upor je majhen.) Slika 43. kaže, kako rišemo simbolično slušalo, in slika 44., kako preiskujemo tokovodnik, n. pr. tuljavo, če ni njena žica kje pretrgana. Omenjenega klokotanja ne slišimo, če žica ne provaja. Če kroži po telefonu izmenični tok, se magnet¬ no polje v telefonu neprestano ojačuje in oslabljuje. Pri vsa¬ kem ojačenju se membrana pritegne, pri oslabljenju pa izpusti, da naredi toliko nihajev, koli- krat izpremeni izmenični tok svojo smer na sekundo. Ker preveč nihajev naše uho ne zaznava in jim tudi membrana radi svoje vztrajnosti ne more slediti, zato lahko rabimo v telefoniji le izmenične toke, ki razmeroma počasi izpreminjajo svojo smer. Slično deluje v telefonu valovni tok. V žični telefoniji imamo na oddajni postaji mikrofon in baterijo, na prejemni postaji pa telefon. Obe postaji veže žica in omenjeni aparati so zvezani zaporedno. Če govorimo v mikrofon, se izpreminja nj.egov upor, kakor smo že omenili. V žici kroži valovni tok, ki izpreminja magnetno polje slušala, da niha njegova membrana in zbuja s tem zvočne valove. V žični telefoniji imajo telefonske tuljave 100—200 Q upore, v radiofoniji pa se rabijo telefoni s 1000—4000 fž upora. Slušalo z debelejšo membrano in lijakom se uporablja kot zvočnik. Slika 46. kaže, da deluje magnet na tokovodnik v svojem polju slično, kakor dejujela med seboj dva magneta. Magnet privlačuje ali odbija tokovodnik, kakor je pač smer nje¬ govega toka. Gibanje tokovodnika določimo vnaprej po pra- Sl. 43. Sl. 44. Preskušanje loko- Slušalo. vodnika s telefonom. 44 vilu leve roke (slika 45.). Če držimo prve tri prste leve roke tako, da tvorijo med seboj prave kote, položimo kazalec v smer magnetnih silnic in sredinec v smer toka, pokaže palec smer nastalega gibanja. Praktična poraba navedenega delovanja magneta na loko- vodnik je galvanometer z vrtljivo tuljavo (slika 47.). Med poloma podkvastega magneta leži žični okvir z več ovoji, ki ga dve prožni spirali spajata s privijali. Kadar teče po ovojih tok, se okvir zavrti, spirali ga pa vlečeta nazaj; okvir zavzame lego, ki jo kaže kazalec na lestvici. S pri¬ mernimi upori se da opisani galvanometer izpremeniti v volt- meter ali amperometer. — Na¬ daljnja praktična poraba je električni motor, o katerem bomo kasneje govorili. Sem spada tudi tokovodna tuljava, ki vleče železno cevko, obešeno na prožni spirali, tem globokeje v sebe, čim jačji tok Sl. 47. Galvanometer z vrtljivo tuljavo. 45 kroži po tuljavi. Opisani aparai je merska priprava z meh¬ kim železom, ki smo jo že omenili na strani 15. Zelo važno je, da moremo na sliki 46. označeni poskus obrniti. Ravno bakreno žico spojimo z galvanoskopom in jo po sliki 48. naglo dvignemo izmed polov močnega magneta. Igla na galvano- skopu se odkloni. Ko potisnemo žico naglo med pola, kaže galvanoskop tok nasprotne smeri, ki traja le en trenutek. Če pomikamo v magnetnem polju sklenjen provodnik tako, da seče magnetne silnice, nastane v njem vedno trenuten tok; imenujemo ga indukcijski tok, opisani pojav pa se imenuje indukcija. Učinek je večji, če pomikamo v magnetnem polju žični okvir. Tudi sedaj se da določiti smer indukcijskega toka po pravilu desne roke (slika 49.) že naprej. Če držimo prve tri prste desne roke tako, da tvorijo med seboj prave kote, položimo kazalec v smer magnetnih silnic in palec v smer premikanja žice, nam sredinec pokaže smer nastalega indukcijskega toka. Indukcijske toke dobimo v sklenjenem provodniku tudi s tem, da mu približujemo in zopet oddaljujemo močan jeklen magnet tako, da seče provodnik magnetne silnice. Trenutna toka, ki na¬ staneta pri bližanju in oddaljevanju magneta, imata nasprotni smeri. 46 Opisani pojav se nič ne izpremeni, če nadomestimo jeklen magnei s tuljavo, v kateri kroži istosmerni tok, kajti okoli tuljave nastane tudi magnetno polje. Najjačje indukcijske toke pa dobimo, če približujemo sklenjenemu provodniku elektromagnet in ga zopet oddaljujemo od provodnika, kajti silnicam tokovodne tuljave se pridružijo še silnice omagnetenega železa. Pri opisanem poskusu ni treba premikati tuljave, če kroži po njej izmenični tok. Poskus kaže, da nastane v sklenjenem provodniku vedno indukcijski tok, ki traja toliko časa, dokler seče provodnik ma¬ gnetne silnice ali se izpreminja okoli provodnika magnetno polje. Zaradi izprememb magnetnega polja nastane indukcijski tok. Napetost induciranega toka je tem večja, čim jačji je magnet, oziroma tok v tuljavi, čim več ovojev ima sklenjen provodnik in čim hitreje se izpreminja magnetno polje okoli provodnika. O smeri induciranih tokov nas pouči tudi Lenzov zakon, ki se glasi: Inducirani toki imajo vedno tako smer, da ovirajo posto¬ panje, ki so zaradi njega nastali. Praktična poraba indukcije je transformator. Eno¬ staven transformator ima dve tuljavi različnih dimenzij, tako da moremo eno vtakniti v drugo. Na notranjo tuljavo je navita v nekaj ovojih debela bakrena žice, širša tuljava pa ima veliko ovojev iz prav drobne bakrene žice. Če teče po notranji tuljavi izmenični tok, nastane po indukciji tudi v širši tuljavi enak tok. Tok, ki ga hočemo s transformatorjem pretvoriti, se kratko ime¬ nuje primarni tok, in tuljavo, ki kroži po njej primarni tok, imenujemo primarno tuljavo. Po transformatorju pretvorjeni tok se imenuje sekundarni tok in kroži po sekundarni tuljavi. Primarni tok povzroča okoli svoje tuljave izmenično magnetno polje. Če imata obe tuljavi transformatorja tako medse¬ bojno lego, da sečejo vse silnice primarne tuljave sekundarno, potem je razmerje med napetostma primarnega in sekundarnega toka enako razmerju ovojev primarne in sekundarne tuljave: 47 —L — Ir Ks n s ( 16 ) če kratko zaznamujemo z V p napetost primarnega, z F s nape¬ tost sekundarnega toka in z n p , oziroma n s , število ovojev na primarni, oziroma sekundarni tuljavi. Ako ima primarna tuljava 10 in sekundarna 1000 ovojev in ima primarni tok izmenično napetost 100 V, se inducira v sekundarni tuljavi izmenični tok z napetostjo 10.000 V. Kako je razmerje med jakostma primarnega ( I p ) in se¬ kundarnega toka (A), izračunamo iz števila wattov, ki jih potre¬ buje primarni tok. Če se na neizogibne izgube ne oziramo in se nič silnic ne izgubi, more imeti sekundarni tok kvečjemu isto število wattov kakor primarni, nikoli pa ne več, ker nam transformator ne more povečati energije. Ako ima primarni tok (efektivno) jakost 5 A in napetost 100 K, tedaj je njegov efekt 5 X 100 = 500 W. Prav tolik more kvečjemu biti efekt sekun¬ darnega toka, torej 500 = 10.000 x, če pomenja x jakost sekun¬ darnega toka. x = —— = 0'05 A = 50 mA; sekundarni tok se y 100 je torej zelo zmanjšal. Jakost induciranega toka se zmanjša v istem razmerju, kakor se zveča njegova napetost. Jakost in na¬ petost induciranega toka sta torej obratno sorazmerni: ( 17 ) V opisanem transformatorju smo izpremenili primeroma jak izmenični tok z nizko napetostjo v slabši tok z zelo veliko na¬ petostjo ker ima sekundarna tuljava veliko več ovojev od pri¬ marne (transformiranje navzgor). Ce pa bi imela sekun¬ darna tuljava manj ovojev od primarne, bi imel inducirani tok večjo jakost, a manjšo napetost od primarnega toka (trans¬ formiranje navzdol). 48 Na opisani način moremo transformirati le izmenični tok, ki povzroča v svoji okolici izmenično magnetno polje. — Islo- smernega toka ne moremo tako lahko pretvarjati, ker je njegovo magnetno polje stalno. V sekundarni tuljavi se inducirajo trajni toki, če v primarni tuljavi istosmerni tok urno sklepamo in pre¬ kinjamo, kar se doseže z iskrnim induktorjem (slika 50.). Zaporedno so zvezani baterija, avtomatično prekinjalo V—Z in primarna tuljava z železnim jedrom. Sekundarna tuljava objema primarno in njena pola vodita do električnega ventila; en pol je zvezan s konico in drug pol s ploščo, ker iskre laže preska¬ kujejo s konice na ploščo kakor pa obratno. Navadno je vijak V zvezan z enim polom in železna kotvica Z z drugim polom večjega listnega kondenzatorja K. S tem se doseže, da ne na¬ stanejo na prekinjenem mestu predolge iskre, ki podaljšujejo primarni tok in ovirajo njegovo prekinjenje. Primarni tok se hitreje prekinja, kakor pa sklepa (tudi zaradi samoindukcije), 49 zato prevladuje indukcijski tok, ki nastane ob prekinjanju, in imata pola sekundarne tuljave vedno isto polariteto. Napetost sekundarnega toka je odvisna od razmerja med številoma ovojev primarne in sekundarne tuljave in od hitrosti, ki se z njo pre¬ kinja in sklepa primarni tok. Cim hitreje deluje prekinjalo, tem boljši je učinek induktorja. V transformatorju se prenaša električna energija iz primar¬ nega kroga v sekundarni krog po indukciji s pomočjo nastalega magnetnega polja. Pravimo, da sta kroga spojena med seboj, in govorimo o spojitvi obeh krogov; tako spojitev imenujemo magnetno ali induk¬ tivno (slika 51.). Spojitev je ohlapna, če sta kroga precej narazen in imata prav malo skupnih silnic. Spojitev je tesna, če sta kroga blizu skupaj. Prav tesna postane spojitev, če vtaknemo v primarno tuljavo železno jedro, ker nastane tedaj dvojno magnetno polje, ki veže oba kroga, namreč polje tokovodnika in omagnetenega železa. Inc | uktivna spojitev. Tako nastane transformator z želez¬ nim jedrom; tak transformator je iskrni induktor. Izmenični tok z majhno frekvenco, z majhnim številom nihajev v sekundi se da s takim transformatorjem dobro pretvarjati. Andree: Radio. 4 50 Železno jedro v transformatorjih ima največkrat obliko okvira, ki vodi magnetne silnice, da se ne razpršujejo. Na eno stranico okvira je navita primarna tuljava, sekundarna pa na nasprotno (slika 52.). Se tesnejšo spojitev dobimo, če navi¬ jemo sekundarno tuljavo na primarno in sta obe tuljavi na isti stranici okvira (slika 53.). Govorimo o transformatorju z železnim okvirom ali o železno sklenjenem trans¬ formatorju. Slaba stran transformatorja z železnim jedrom je, da izgu¬ bimo zaradi neprestanega magnetenja v nasprotnem zmislu veliko energije. To napako popravimo, če rabimo po¬ sebno vrsto železa, silicijevo železo. V masivnem železu nasta¬ lo ki, ki pomenjajo tudi izgubo energije, slišali, zmanjšujemo te toke, če ne porab¬ ljamo masivnega železa, marveč železno ploče¬ vino, ki iz nje sestavimo okvir; posamezni deli pločevine so med seboj izolirani. Pri visoki frekvenci izmeničnega toka pa nam železno jedro v transformatorju več škoduje ko koristi, ker železo ne reagira tako hitro na izmenični tok. Te toke pretvarjamo s trans¬ formatorji brez železnega jedra. Kot primer takega transformatorja bomo omenili Teslov transformator. Pri induktivni spojitvi se izrablja ma¬ gnetno polje; tudi električno polje se da porabiti za spajanje dveh krogov. Tako na¬ stane električna ali kapacitivna spo¬ jitev (slika 54.). Poleg omenjenih imamo še direktno ali galvanično spojitev dveh krogov (slika 55.). AB predstavlja tuljavo, ki je vsa ali pa le njen del skupen dvema krogoma; nastalo magnetno polje veže oba kroga. Spojitev je tesna, če zvežemo C z A, in jajo vrtinčasti Kakor bomo kmalu Sl. 54. Kapacitivna spojitev. Galvanična spojitev. 51 ohlapna, če se približuje C točki B. — Če nadomestimo tuljavo AB z Ohmovim uporom, imata točki B—C manjšo razliko v napetosti od točk B A, med katerima je vsa napetost pri¬ marnega kroga. Z izpreminjanjem lege točke C odvzemamo skupni napetosti manjši del, ki povzroča slabši tok v sekundar¬ nem krogu. S tem potenciometrom lahko napetost brez presledka in skoka izpreminjamo (sli¬ ka 56.). Tudi stična plošča je nekak potenciometer. Nadaljevali bomo z indukcijo. Pri tokovodni tuljavi inducira vsak ovoj v sosednjih ovojih trenuten tok, ako se v tokovodniku izvrši z jakostjo toka kaka izprememba. Ta pojav se imenuje samoindukcija in v lastnem tokovodniku induciranim tokom pravimo ekstratoki. Po Len- zovem pravilu je pri nastanku prvot¬ nega toka ekstratok nasproten, pri prekinjanju pa istosmeren s prvotnim tokom. — Samoindukcija se zbudi tudi v ravnem toko¬ vodniku, je pa slaba. Ta pojav nam pojasnjuje magnetno polje, ki nastane, oko¬ li tokovodne tuljave. Ko damo tuljavi na¬ petost (v trenutku t„ po sliki 57.), teče po njej tok, čigar jakosl urno narašča in zbu¬ ja okoli tuljave ma¬ gnetno polje. Pri tem Sl. 56. Potenciometer. Sl. 57. Tokovodnik s samoindukcijo. Ko naj¬ večjo vrednost in jo tudi obdrži, ker se potem magnetno polje se porablja energija, ki jo daje tok na škodo svoji jakosti, zraste magnetno polje (/ ( >), doseže jakosl toka svojo r 52 nič več ne izpreminja. Če vzamemo (4) tuljavi napetost, preneha s tokom tudi magnetno polje, čigar silnice zginjajo in inducirajo pri tem v tuljavi ekstratok. Slika 58. kaže, kako dokazujemo ekstratoke. Zaporedno zvežemo baterijo B, telegrafski ključ K in tuljavo T, ki ima že¬ lezno jedro; G pomenja galvano- meter. Ko potisnemo vzvod ključa urno navzdol, se baterija izloči, pri tem pa pokaže igla na gal- vanometru, ki je sedaj vzporedno sklenjen s tuljavo, s svojim od¬ klonom močan indukcijski tok. S poskusom lahko poka¬ žemo, da se tok ne inducira samo v sklenjenem provodniku, marveč tudi v vsakem razsežnem kovin¬ skem telesu, če se ta giblje v bližini magneta ali tokovodnika. Govo¬ rimo o vrtinčastih tokih. Po Lenzovem pravilu imajo ti toki tako smer, da skušajo ovirati medse¬ bojno gibanje provodnika in magneta. Vrtinčasti toki so navadno škodljivi, ker kovino segrejejo in se porabi del energije, da se zbude. Preprečujemo jih, da razsežnih kovinskih delov ne izde¬ lujemo masivnih, pač pa jih sestavljamo iz posameznih žic ali ploščic, ki so med seboj izolirane in zložene pravokotno na smer toka. Z uspehom pa porabljamo vrtinčaste toke v galvano- metrih, da ovirajo gibanje magnetne igle, ki niha v razsežni bakreni stročnici in se radi nastalih vrtinčastih tokov hitreje ustavlja (udrževanje). Tudi zemeljsko magnetno polje inducira toke v sklenjenem provodniku, ki seče njegove silnice; zato govorimo o zemelj¬ ski indukciji. Ker je samoindukcija v radiotehniki poleg kapacitete naj¬ važnejši pojem, se moramo z njo obširneje baviti, kakor smo to storili dosedaj. V ravnem tokovodniku se zbujajo ekstra- 53 toki z majhno napetostjo, v tokovodnih tuljavah pa niore biti napetost ekstratokov precej velika in je tem večja, čim več ovojev ima tuljava in čim bliže so ti ovoji. Pri isti tuljavi je napetost ekstratokov premo sorazmerna s hitrostjo, s katero se izpreminja jakost prvotnega toka. Kvocient iz napetosti ekstratoka in hitrosti, s katero se jakost toka v tuljavi izpreminja, imenujemo samoindukcijski kvocient ali samoindukcijo ( L ) tuljave. V splošnem je samoindukcija tuljave približno enaka . n 2 £> 3 ( 18 ) kjer pomenja n število ovojev, D premer in / dolžino tuljave. Samoindukcija pa ni enaka temu izrazu. Da bi dobili samo¬ indukcijo tuljave, bi morali ta izraz pomnožili še z nekim fak¬ torjem, ki je odvisen od razmerja — med dolžino in premerom tuljave. Iz obrazca spoznamo, da je samoindukcija tuljave od¬ visna le od njene oblike in velikosti, ne pa od jakosti toka, ki kroži po njej, torej je samoindukcija nekaj stalnega, kakor je n. pr. upor pri žicah. Upor žice je odvisen od njene snovi. Pri samoindukciji pa se ne upošteva snov žice, ki je navita v tuljavo, pač pa je važna izolacija. Tuljave, ki smo jih navili z bakreno, medeno, aluminijasto ali kako drugo žico, imajo pri enakih dimenzijah enake samoindukcije. Železne žice ne smemo naviti v tuljavo, ker se železo po toku omagneti. Za merjenje samoindukcije rabimo posebne enote. Enoto samoindukcije ima ona tuljava, v kateri nastane ekstratok z na¬ petostjo 1 V, kadar se izpremeni jakost toka v sekundi za 1 A ; imenujemo jo 1 Henry (1 H). Ker je ta enota v radiotehniki prevelika, so uvedli manjše enote. •• 1 //=1000 mil = 1,000.000 [z/7 = 10'» cm in 1 vil 1000 cm. 54 Samoindukcijo in njeno enoto (1 H) bomo natanko določili kasneje. Da dobimo priličen pojem o samoindukciji tuljav, navajamo naslednja primera. Tuljava z eno vrsto ovojev, ki je 8 cm široka, 5 cm dolga in ima 42 ovojev, ima samoindukcijo 130.000 cm. Če je sicer enaka tuljava 16 cm široka, je njena samoindukcija 370.000 cm. Nadaljnje primere kaže slika 59., kjer imamo tokovod- nike različne oblike, a enake dolžine (1 m). — Zadnja slika kaže, kako se preprečuje samo¬ indukcija v tuljavah. Žico je treba naviti bifilar- no (dvojno), da ima prvotni tok v sosednjih ovojih nasprotni smeri in se nastala ekstrafoka medsebojno uničujeta, 'v ker sta nasprotna in * 0 sta tudi nastali ma¬ gnetni polji nasprotni. Tako navijamo stalne upore v reostatih. Dosedaj smo obravnavali pojave samoindukcije pri isto- smernem toku. Spoznali smo, da se tok pri sklepanju zaradi samoindukcije nekoliko zakasnjuje, pri prekinjanju pa podaljša, a pri sklenjenem toku se samoindukcija ne pojavlja, ker je nastalo magnetno polje stalno. — Vse bolj živahno deluje samoindukcija pri izmeničnem toku, ki urno izpreminja svojo smer, in čigar magnetno polje neprestano raste in zopet izginja. Samoindukcija se trajno pojavlja in ovira izmenični tok, da se njegova jakost ne izpreminja istočasno z napetostjo, mar¬ več nekoliko kasneje. Radi samoindukcije se jakost izmeničnega toka zakasni za svojo napetostjo. Samoindukcijska tuljava učin- obseg 4 m L «1'06 |iH L Sl. 59. Enostavne samoindukcije. 55 kuje nasprotno od kondenzatorja, kajti radi kondenzatorja pre¬ hiteva izmenični tok svojo napetost. Istosmerni tok prekinjamo s kondenzatorjem. Kako pa prekinjamo izmenični tok? Samoindukcijska tuljava ovira izmenični tok, in sicer tem bolj, čim večja je njena samoindukcija in čim večjo frekvenco ima tok. Ta induktivni upor^ kakor ga imenujemo, ne segreva tokovodnika in je le navidezen. Če vtaknemo v tuljavo, ki ima sicer malo Ohmovega upora, železno jedro, se njena samoindukcija še poveča, kajti neprestano v nasprotnem zmislu omagneteno železo inducira s svojim poljem tudi toke v tuljavi, ki ovirajo prvotni tok. Taka tuljava ne propušča izmeničnega toka, istosmernemu pa se upira le s svojim Ohmovim uporom. Imenujemo jo zadrgalno tuljavo. Na strani 15. ome¬ njeno priklopno na¬ pravo, s katero odvzema¬ mo istosmernemu omrežju anodni tok, lahko sedaj iz¬ popolnimo (slika 60.). Raz¬ lične motnje toka, ki nasta¬ nejo radi konstrukcije stroja, smemo imeti za izmenični tok nizke frekvence. Vzpo¬ redno zvezana kondenza¬ torja in Ko sklepata ta tok kratko, če imata zadosti veliko kapaciteto, istosmernega toka pa ne propuščata. Ravno nasprot¬ no delujeta zadrgalni tuljavi Z 1 in Z 2 , ki propuščata nekoliko oslabljen istosmerni tok, ne pa izmeničnega. K s sklepa anodni krog. Vsa naprava deluje kakor nekako silo, vendar pa propušča večje motnje, ki jih p.pvzročajo cestna železnica in stroji, ki se iskrijo. A B Sl. 60 . Priklopni aparat na omrežje. 56 Samoindukcija tuljave je največ odvisna od števila njenih ovojev in raste po obrazcu (18) s kvadratom tega števila. Zato ima tuljava z 20 ovoji večjo samoindukcijo kakor dve enaki tuljavi, ki imata po 10 ovojev. Slika 61. kaže, kako simbolično rišemo samoindukcijske tuljave. Razločujemo stalne in iz p Te¬ rn enlj iv e tuljave. Tudi samoindukcija tuljave se da izpre- minjati, ne da bi bilo treba pri tem prekiniti tok. V radio- tehniki se rabijo tuljave najrazličnejših oblik, kakor valjaste, satovne, ploščnate, Ledion-tuljave in prosto sto¬ ječe tuljave, pri katerih je dušenje prav majhno, zlasti, ker niso navite na poseben predmet, kakor n. pr. ploščnate tuljave na lepenko. Vse navedene tuljave so stalne in tako pri- Sl. 61. Stalna in izpremenljiva samoindukcija. Sl. 63. Premika Ina tuljava. rejene, da jih lahko urno zamenjamo. Pri večdelnih (sli¬ ka 62.) in premikalnih tuljavah (slika 63.) se izpreminja samoindukcija skokoma. Trajno in enakomerno izpreminjamo samoindukcijo v različnih variometrih, ki obstoje iz dveh ali tudi treh zaporedno ali vzporedno vezanih tuljav, katerih med¬ sebojna razdalja se da izpreminjati. Rabijo se tudi variometri, pri katerih se ena tuljava vrti v drugi. Dve provodno zvezani tuljavi daleč narazen ali dve tuljavi, katerih osi stojita pravo¬ kotno druga na drugi, delujeta kot posamezni tuljavi. Dve blizu 57 stoječi zvezani tuljavi z vzporednima osema delujeta kot ena tuljava. Najenostavnejši variometer obstaja iz dveh valjastih tuljav, pri katerih vtikamo ožjo v širšo. (Sliki 64. in 65.) Samoindukcijo posamez¬ nih tuljav zaznamujemo z in L 2 - Če sta tu¬ ljavi v nasprotnem zmi- slu naviti, se izpreminja v variometru samoinduk- cija od 0 do + L 2 , kakor daleč sta tuljavi pač narazen. Največjo samoindukcijo dobimo, če objema širša tuljava ožjo in sta tuljavi v istem zmislu naviti, ker se tudi medsebojno in¬ ducirata. Dve tuljavi, ki nista provodno zvezani, sta med seboj spojeni. Ce teče po eni izmenični tok, nastane okoli nje magnetno polje, ki in¬ ducira tudi v drugi tuljavi lok. Če sta tuljavi blizu skupaj, je spojitev tesna, sicer pa ohlapna. Za variometer. Več tuljav lahko provodno zvežemo in določimo skupno samoindukcijo, če tuljave s svojim magnetnim poljem ne vplivajo druga na drugo. Pri spojenih tuljavah dobimo slične obrazce za končno samoindukcijo kakor pri spojenih Ohmovih uporih, saj niso tuljave nič drugega ko nekaki upori. Sl. 64. Variometer iz tuljav, v nasprotnem zmislu navitih. Sl. 65. Variometer iz tuljav, v istem zmislu navitih. spajanje tuljav smemo porabljali tudi 58 L Ll fr -V\AA/V-*V\/VWV * Sl. 66. Samoindukcijski luljavi zaporedno. Zaporedno spajanje (slika 66.): ( 19 ) L Z) -j- L^-}- -j-... Vzporedno spajanje (slika 67.): ( 20 ) l L 1 Sl. 67. Samoindukcijski luljavi vzporedno. 5. Proizvajanje električnega toka. Električni tok je neke vrste energija in opravlja različna dela. Segreva tokovodnik, magneti železo in jeklo, odklanja iglo magnetnico, povzroča kemične izpremcmbe v tekočini, ki ga provaja i. t. d. Električna energija se da pretvoriti v toplotno, magnetno, mehanično in kemično energijo. Pridobivamo jo lahko le iz kake druge energije, kajti energije ne moremo proizvajati, temveč le izpreminjati eno v drugo. V električno energijo se pretvarja kemična v galvanskih členih, toplotna v termskih členih, a mehanično energijo pretvarjamo z indukcijo v za to pripravnih strojih v električno energijo. Pričnimo z zadnjim primerom! V homogenskem magnetnem polju močnega jeklenega magneta se vrti žični okvir (slika 68.). Konca okvirjeve žice sta provodno spojena z dvema kovinskima obročema a in b, ki se vrtita z okvirom vred okoli skupne osi 59 in sta medsebojno ter od osi na obodu tišči kovinsko pero, sta po zunanjem pro- vodičju zvezani med seboj. Ako se vrti okvir v zmislu nari¬ sane puščice, seče macjnetne silnice in v njem se inducirajo toki, ki se jim da smer določiti po pra¬ vilu desne roke. Na¬ petost induciranih to¬ kov se neprestano iz- preminja (slika 69.). Ko stoji okvir pravo¬ kotno na silnicah, je napetost v njem 0 (točka 0), ker se giblje okvir v smeri zavrti za 90°, seče že v pozitivnem izolirana. Vsakega obroča se ki se imenuje ščetka. Ščetki Sl. 68. Princip proizvajanja izmeničnega toka. magnetnih silnic in jih največ silnic (točka A) i zmi¬ slu največjo vrednost yA AM. Pri 180° ne seče okvir nobenih silnic; v točki B je napetost 0. Pri nadaljnjem vr¬ tenju se izpreminja smer silnic z ozirom ] na okvir; napetost raste v nasprotnem zmislu in doseže pri 0 270° naj večjo nega¬ tivno vrednost CN. Pri 360° je napetost ne seče. Ko se i napetost dose- Sl. 69. Izmenična napetost in jakost. 60 zopet 0. Če vrtimo okvir enakomerno in zdržema, se napetost neprestano in enakomerno (periodično) izpreminja; taka napetost se imenuje izmenična napetost. Slika 69. predstavlja sinusovo krivuljo. Izmenična napetost se izpreminja kakor sinusova krivulja. Izprememba na¬ petosti, označena s krivuljo O M B N D, se imenuje nihaj ali perioda in čas, ki se porabi za eno periodo, imenujemo periodno dobo T ter jo merimo s sekundami. Število n, ki pove, kolikokrat se na omenjeni način izpreminja napetost v eni sekundi, se imenuje frekvenca izmeničnega toka. Za frekvenco se rabi po fiziku Hertzu tudi izraz „Hertz“ (//) in govorimo o kilo- Hertzih (kil), miria-Hertzih i. t. d. Čim hitreje se izpreminja napetost, tem krajša je doba periode. Frekvenca in periodna doba sta obratno sorazmerni količini: Če sta odvodni ščetki med seboj spojeni, povzroča izme¬ nična napetost v zunanjem provodičju izmenični tok, ki ima tudi obliko sinusove krivulje (slika 69.). Učinek magnetnega polja je mnogo večji, če enoovojni žični okvir zamenimo z večovojnim, ki ima v sredi železno jedro, ker železo zaradi svoje večje propustljivosti zbira silnice. Jedro z okvirom vred se imenuje kotva stroja. Tako je nastal m a g n e t o-e 1 e k t r i č n i stroj. Napetost nastalega toka je od¬ visna od jakosti magnetnega polja, od razdalje kotve od polov, od vrtilne hitrosti in od števila ovojev na kotvi. Jeklene magnete so kmalu nadomestili z elektromagneti. Da se zbudijo, je potrebna posebna akumulatorska baterija ali poseben stroj, vzbujevalni dinamo, ki proizvaja istosmerni tok. Tako so nastali moderni generatorji za izmenični tok. Teže je po navedenem principu proizvajati istosmerni tok. Iz žičnega okvira dobimo istosmerni tok, če zvežemo njegova konca s kovinskima segmentoma plošče, ki je po sredi 61 izolirana in se vrti z okvirom med ščetkama (komutator, slika 70.). Ščetki se morata tako postaviti, da zamenjata segmenta, ko stoji okvir pravokotno na silnicah in jih ne seče. Nastali tok ima obliko, kakor jo kaže slika 71., in se imenuje popuščajoči tok ali usmerjeni izmenični tok. Ta tok izboljšamo in povečamo D > t Sl. 70. Komutalor. Sl. 71. Popuščajoči lok. njegovo napetost, če vrtimo v magnetnem polju več okvirov, ki imajo v sredi železno jedro in tvorijo kotvo stroja. Na kotvi je ko lektor, t. j., izoliran valj, ki ima na svojem plašču toliko med seboj izoliranih, kovinskih listov (lamel), kolikor koncev imajo žični okviri. Če teče tak tok po telefonu, slišimo radi iz- prememb v njegovi napetosti strojni ton, ki se da odstraniti z zadrgalnim krogom, kar smo omenili pri opisovanju priklopne naprave na omrežni tok. Tudi v tem stroju so kmalu zamenili jeklen magnet z elek¬ tromagnetom in W. Siemens je dokazal, da je baterija za zbu¬ janje elektromagneta nepotrebna, če primerno zvežemo elektro¬ magnet s kotvo. Siemens je izrekel dinamoelektrično načelo, ki se glasi: Radi remanentnega magnetizma je železo vedno nekoliko magnetično. Če nadomestimo jeklen magnet z mehkim železom in ga ovijemo z žico, ki spaja ščetki kolektorja, inducira železo v ovojih kotve sprva slab tok. Ta tok ojačuje magnetizem železa in inducira v ovojih jačji tok i. t. d. Pri takem stroju sprva ni magneta v navadnem pomenu besede in mehanično delo 62 (vrtenje kotve) se pretvarja skoraj vse v električno energijo. Tak stroj se imenuje dinamostroj. Če spojimo dva dinamostroja in vrti kotvo enega stroja mehanična sila (vodna turbina, parni stroj, plinski motor), se proizvaja v prvem stroju električni tok, ki obkrožuje kotvo dru¬ gega stroja in jo vrti v nasprotnem zmislu (Lenzovo pravilo). Prvi stroj se imenuje generator, drugi elektromotor. Z generatorjem spojeni motor lahko opravlja mehanično delo in tako se pretvarja električna energija zopet v mehanično. Z izmeničnim tokom, ki ima večji praktični pomen od isto- smernega in ga proizvajajo vse novejše elektrarne, se mo¬ ramo natančneje baviti, kakor smo se dosedaj. Omeniti moramo vse one njegove lastnosti, v katerih se bistveno razlikuje od istosmernega toka. Jakost izmeničnega toka merimo po onih njegovih učinkih, ki niso odvisni od neprestanega izpreminjanja njegove smeri. Med drugimi imajo toplotni učinki to lastnost, kajti tokovodnik se segreje, če teče v njem tok v eni ali drugi smeri. Izmenični tok, ki ima trenutno jakost /, proizvaja v tokovodniku z uporom U po Joulovem zakonu toploto f-U. Njegova jakost pa se izpreminja od 0 do naj večje pozitivne vrednosti (-{- lmax ) in pojema zopet do 0, potem pa narašča v negativni smeri, doseže na j večjo negativno vrednost (— I m ax) in se zmanjšuje zopet do 0. V dobi ene periode T nastane po toku določena množina toplote, določeno število kalorij. V istem uporu U povzroča istosmerni tok z jakostjo /, v enakem času enako množino toplote. Njegova jakost je mera za jakost izmeničnega toka. Imenujemo jo efektivno jakost izmeničnega toka in jo zaznamujemo z f e /. Kakor se da matematično dokazati, je 0'707 Inax in obratno ( 23 ) l max V2. fe/ = 1‘41 d / (/ . 63 Efektivna vrednost izmeničnega toka, ki ima največjo jakost- 1 A, znaša 0'707 .. A in največja jakost toka, čigar efektivna jakost znaša 1 A, meri 1 ‘414 .. A. Merjenje efektivne jakosti je enostavno. Amperometer s segrevajočo se žico, ki je prirejen za istosmerni tok in po katerem kroži izmenični tok, nam kaže njegovo efek¬ tivno jakost. Prav tako merimo napetost izmeničnega toka. Da kroži po uporu U izmenični tok z jakostjo I e <, mora obstajati na njegovih koncih izmenična napetost, ki se tudi neprestano izpreminja od 0 do + V max , potem pojema do 0, narašča zopet do — V max in se zmanjšuje do 0. Tudi tu govorimo o efektivni napetosti in si mislimo ono napetost, ki je v zvezi z efektivno jakostjo do enačbi: (24) V ef = let ■ U. S primernim uporom se da amperometer s segrevajočo se žico tako prirediti, da kaže efektivne napetosti direktno. Če naraste po sliki 69. napetost v generatorju za izme¬ nični tok od 0 do vrednosti o, dobi istočasno v zunanjem pro- vodičju upora U tok vrednost i\ 1 kajti hitrost toka v žicah je izredno velika in znaša v sekundi več 1000 km. Ce raste nape¬ tost dalje do vrednosti u >, dobi tok vrednost / 2 = £. Izmenična jakost doseže torej v istem času svoje največje pozitivne in ne¬ gativne vrednosti kot izmenična napetost. Pravimo, da sta jakost in napetost is to fazni ali v fazi. V nasprotnem slučaju obstaja med njima fazna razlika. Dokazati se da, da sta jakost in napetost istofazni, ako ima tokovodnik le Ohmov upor, pa nobene kapacitete in samo- indukcije. Dosedaj smo obravnavali že'dva primera, ko pri izmeničnem toku jakost in napetost nista bili istofazni. 64 1. Ako leče izmenični lok po tokovodniku s samoinduk- cijsko luljavo, se lok vedno zakasni za svojo napetostjo. Med njegovo napeto¬ stjo in jakostjo obstaja fazna raz¬ lika / (slika 72.). V skrajnem slučaju doseže ta razlika vrednost peri¬ odne dobe T ali 90° (slika 73.), in sicer tedaj, kadar nima tokovodnik nobenega Ohmo- vega upora, kakor nam izpričujejo po¬ skusi. 2. Izmenični tok prehiteva svojo napetost, če teče po toko¬ vodniku s kapaciteto. Med njegovo jakostjo in napetostjo obstaja Sl. 72. Fazna razlika med napetostjo in jakostjo. v| "Sl. 73.. Največja fazna razlika med napetostjo in jakostjo. fazna razlika / (slika 74.), ki doseže največjo vrednost 90 •če nima tokovodnik nobenega Ohmovega upora. Ta primer 65 > t vidimo na sliki 75., ako se ne oziramo na prvi del slike, kajti spočetka rasteta jakost in napetost, a jakost le do točke A, potem pa pada in je v točki C0; napetost . pa raste ves ta čas J do točke B, potem se šele zmanjšuje. Tudi učinek ali efekt, delo v eni sekundi, se računa pri izmeničnem toku drugače kakor pri istosmernem, kjer do¬ bimo v wattih izražen efekt, če pomnožimo njegovo jakost v amperih z napetostjo v voltih. Ta produkt ima pri izme¬ ničnem toku v vsakem trenutku drugo vrednost, ker se na- Sl. 74. Fazna razlika med jakostjo in napetostjo. Sl. 75. Največja fazna razlika med jakostjo in napetostjo. petost in jakost toka periodično menjujeta. Zato pravimo, da je povprečni efekt izmeničnega toka v tokovodniku enak aritmetični sredini iz vseh efektov, ki jih ima tok v eni polperiodi. — Ako ne obstaja med jakostjo in napetostjo toka nobena fazna razlika, ako nima tokovodriik nobene samoindukcije in ka¬ pacitete, tedaj je povprečni efekt enak produktu iz odmerjene Andree: Radio. 5 66 efektivne jakosti in efektivne napetosti. Če pa obstaja med jakostjo in napetostjo fazna razlika, je efekt toka vedno manjši od ome¬ njenega produkta. S primeroma, ko znaša fazna razlika 0° in 90°, se hočemo natančneje baviti. Na sliki 76. imata jakost in napetost izmeničnega toka isto fazo. Število wattov, ki jih potrebuje tok, izračunamo takole: Pri A je produkt iz jakosti in napetosti 0, pri B je 15 (+ 3. + 5 = 15), pri C je 0, pri D zopet 15 (— 3.— 5 = 15) in pri E zopet 0. Število wattov v polperiodi AC je isto kakor v polperiodi CE. Efekt ima torej vrednost med 0 in 15 W, recimo, vrednost W. Sl. 77. Efekt pri fazni razliki 90°. 67 Popolnoma drugačen primer imamo na sliki 77., kjer imata jukosl in napetost fazno razliko 90°. Tu je pri A jakost 0 in napetost 2, produkt torej 0; pri B je jakost 4 in napetost 0, torej je produkt zopet 0. Pri C je produkt tudi 0, ker je jakost 0, in prav tako pri D, kjer je napetost 0. Vmes imamo sicer watte, imajo pa menjaje pozitivne in negativne, sicer pa absolutno enake vrednosti. Med A m B sta jakost in napetost pozitivni, njih pro¬ dukt je tudi pozitiven. Med B in C je jakost pozitivna, nape¬ tost pa negativna, produkt je torej negativen, a absolutno prav tako velik, kakor med A in B. Iz tega se spozna, da je celoten efekt takega toka 0. Tak tok nima nobene energije, nima nobenih wattov in se zato imenuje brezvvattni tok. Pri izmeničnem toku, kjer ima fazna razlika med jakostjo in napetostjo vrednost med 0° in 90°, je efekt odvisen od fazne razlike. Število wattov, ki jih ima tak tok, je enako pro¬ duktu iz njegove efektivne jakosti (v amperih) in efektivne na¬ petosti (v voltih), produkt pa moramo pomnožiti še z nekim številom med 1 in 0, torej pravim ulomkom, ki je odvisen od fazne razlike. To število imenujemo fazni faktor k. (Enak je kosinusu fazne razlike.) Fazni faktor je 1 pri fazni razliki 0 in 0 pri razliki 90°. Splošno je ( 25 ) Brezwattni tok ne potrebuje nobene energije. V toko- vodniku, ki nima nobenega upora, utegne teči poljubno jak izmenični tok po enkratnem sunku neskončno dolgo. Ce pa je njegov upor majhen, je mogoče z majhno energijo vzdrževati precej jak tok. Dosedaj smo se bavili z enostavnim ali enofaznim izmeničnim tokom. Razločujemo pa tudi mnogofazne toke, ki delujejo sicer istočasno, a z različno fazo. Trofazni tok, ali kakor ga tudi imenujemo, vrtilni tok, obstaja iz treh istočasno delujočih izmeničnih tokov, ki imajo fazno razliko po 120°. efekt k V c t . let- 68 Pri tej priliki navajamo razdelitev frekvenc v etru: Nizka frekvenca: izmenični tok za železnice 17, izmenični tok za razsvetljavo 50, izmenični tok za telefonijo .100 10.000, Srednja frekvenca: Visoka frekvenca: izmenični tok za večkratno telefonijo . brezžična telegrafija največje radiofrekvence toplotni žarki. svetlobni žarki. ultravioletni žarki Rontgenovi in /-žarki . 20.000 — 50.000, 50.000—50,000.000, do 10 12 , 10' 2 —4.10 14 , 4.10 1+ 8.10 u , 8.10 u — 3.10"', 3.10 16 —10 21 . Iz te razpredelnice spoznamo, kako različne frekvence imajo etrovi valovi in kako raznovrstne fizikalne pojave predstavljajo. Etrovi valovi se razširjajo z enako hitrostjo ko svetloba (c = 300.000 /f/n/se/f) in napravljajo po prejšnjem razmotrivanju n period v eni sekundi. Iz teh dveh podatkov lahko izračunamo dol¬ žino etrovih valov A. Sicer se bomo s tem še bavili, vendar pa podajamo že sedaj razdelitev etrovih valov po njihovih dolžinah (slika 78.). To razdelitev (skalo) je naredil Lebedevv in so jo \W valovi brezžične telegrafije | .5 . . ... j ^Hertzovi valovi j - 25 krn toplotni žarki! |0 80,. uftravioletni ^ žarki ^ Rontgenovi in ‘V-žarki 10 80,«. 0-5,1. e-4^ Sl. 78. Lebedew-ova skala etrovih valov. 0005., sčasoma izpopolnili. Čim večja je frekvenca, tem manjša je valovna dolžina. Pri teh valovih rabimo nižje enote od mm in razdelimo 1 mm v 1000 ,u in 1 [X v 1000 kjer pomenja /t mikron in milimikron. 69 Pred kratkim je imela ta skala še vrzeli med Hertzovimi valovi in toplotnimi žarki ter med ultravioletnimi in Rontgenovimi žarki. V poslednjem času pa so merili ultravioletne žarke s tako veliko frekvenco, da meje na Rontgenove žarke. — Učenki moskavskega fizika Arkadievva A. Glagolevri se je posrečilo, proizvajati električne valove z dolžino 5 mm do 80 /t, in s tem je presledek med Hertzovimi valovi in najdaljšimi toplotnimi žarki tudi sklenjen (Radio-Amateur 1925, zvezek 49.). Kako se proiz¬ vajajo in zaznavajo različno dolgi električni valovi, s tem se bomo bavili kasneje. Dosedaj smo omenili, kako proizvajamo zelo dolge električne valove, izmenični tok s posebnimi gene¬ ratorji. Nadaljujemo s pretvarjanjem toplotne energije v električno. Vsak tokovodnik se segreje, če teče po njem tok. Važno je, da se da ta pojav tudi obrniti. Če sestavimo provodnik iz dveh različnih kovin ali iz dveh delov ene in iste kovine, ki pa nimata povsod enakih fizikalnih svojstev, in eno spojišče segrevamo ali hladimo, nastane v sklenjenem provodniku tok. Imenujemo ga termski tok, ker ga zbujamo s toploto. Pri nekaterih dvojicah kovin je ta pojav posebno izrazit. Najbolje sta se obnesla bis- mut in antimon, ki jih spojimo v okvir in naredimo termski člen. V sredi okvira je magnetna igla. Če eno spojišče okvira nekoliko segrejemo (ali shladimo), se igla odkloni, ker nastane v okviru tok. Napetost termskega člena ni velika. Večjo napetost da termska baterija. Pridemo do kemičnih učinkov električnega toka. Elektrika obstaja iz negativnih elektronov, ki so istočasno del tvarine. Radi tega je mogoče pri kemičnih izpremembah pridobi¬ vati iz tvarine elektrone, pretvarjati kemično energijo v električno. Vsak tvarni atom ima pozitivno jedro, ki veže toliko elektronov, da je nasičeno. Tak atom se imenuje nevtralni atom, ker ne deluje kemično posebno živahno. Elektroni obkrožujejo svoje jedro z veliko hitrostjo. Nevtralni atom prav lahko izgubi kak zunanji elektron in aiom ni vfeč nasičen; imenuje se po¬ zitivni ion. Ako se nasičenemu atomu pridruži iz kateregakoli 70 vzroka še en elektron, nastane negativni ion. Če se srečata dva iona z različno polariteto, kar se pri vsakem kemičnem spajanju velikokrat dogaja, se vežeta po zunanjih elektronih in dasta molekulo tiste snovi. Nev¬ tralni vodik ima obliko, kakor jo vidimo na sliki 79.; nastopa v molekulah in je neaktiven. Vodik v atomih, kakor ga kaže 1. slika, je prav zmožen reakcije, ker šele nastaja. V vsaki molekuli so vezani atomi električno. Ta vez je zelo močna, uničiti jo more le velika fizikalična ali kemična energija, ki se pri tem pretvarja v kako drugo energijo, n. pr. v toploto, kakor pri gorenju premoga (spajanju ogljika s kisikom). Sila, ki hoče razdrobiti molekulo v atome, mora biti prav velika. — Dokazano pa je, da razpade marsikatera snov sama od sebe vsaj deloma v ione, če jo raztopimo v vodi ali drugod. V vsaki raztopini, ki provaja električni tok, so^ pozitivni in negativni ioni; nevtralni atomi ne provajajo toka. Čim več ionov ima raztopina, tem bolje provaja; število ionov narašča s koncentracijo do neke meje. Če je kon¬ centracija še večja, provodnost zopet pojema. Navedeno lastnost imajo razredčene kisline in vodne raz¬ topine različnih baz in soli. Vse kisline so vodikove spojine, kjer more vodik nadomestiti kaka kovina. V žvepleni kislini H^SOi lahko nadomestimo vodik H<> z bakrom Cu in dobimo C 11 SO 4 , modro galico, ki je sol omenjene kisline. Kisline se spoznajo, ker pordečujejo modro lakmusovo tinkturo in imajo kisel okus. Povsem drugih lastnosti je n. pr. kalijev hidroksid (kalijev lug) KOH, ki nastane, če vržemo košček kalija v vodo: 2 H->0 4- 2 K — 2 KOH + H 2 - Okusa je lugastega in pomodri rdečo lakmusovo tinkturo. Vse spojine te vrste ime¬ nujemo baze. SI 79. Molekula neaklivnega vodika. 7 l Kemično čisla voda ne provaja električnega toka. Če raztopimo v taki vodi kako. sol ali ji prilijemo nekaj kapljic žveplene kisline, nastanejo v njej pozitivni in negativni ioni, ki provajajo tok. V dobrem provodniku se gibljejo prosti elektroni, v raztopini se gibljejo ioni, to so elektroni, ki so vezani na tvarino. Če vtaknemo v imenovano raztopino dve kovini, imenovani elektrodi, ki sta zvezani s poloma baterije, se gibljejo pozitivni ioni k nega¬ tivni elektrodi, katodi K, kjer tok za¬ pušča tekočino, in negativni ioni se zbirajo na anodi na oni elektrodi, kjer tok vstopa v raztopino. Na elektrodah se tekočina razkraja. Ta pojav se imenuje elektroliza, razkrajanje snovi z električ¬ nim tokom. Raztopina, ki provaja tok in se pri tem razkraja, se imenuje elektrolit. Razkrajanje se vrši v elektrolitični celici (slika 80.). Ker so ioni deli snovi, in se na elek¬ trodah nevtralizirajo, se ne zbirajo tam sa¬ mo elektroni, marveč tudi snov. Tako se raz¬ kraja razredčena žveplena kislina v vodik in raztopine modre galice CuSO 4 se izloča na katodi čist baker. Pri razkrajanju natrijevega bikarbonata NaHC0 3 (soda bikarbona) se izloča na katodi natrij, ki da z vodo natrijev lug, na anodi pa kisik. Ako je anoda iz aluminija, jo kisik na površju oksidira in tako izpremenjen aluminij ne provaja toka. Taka naprava se imenuje Graetzova ali ventilna celica. Raztopina natrije¬ vega sulfata Na 2 SOi, ki smo ji prilili nekaj kapljic razto¬ pljenega fenolftaleina, postane na katodi rdeča, če teče skoz njo tok. Ta raztopina se porablja v elektrotehniki pri določevanju polov tokovodnika in jo rabimo tekočo, ali pa smo z njo napojili filtrirni papir, ki ga zmočimo pred vsako uporabo z vodo. Pri vseh teh poskusih opažamo, da se izloča kovina ali vodik vedno na katodi. Če je katoda pri tem čista, se je kovina Sl. 80. Elektrolitična celica. kisik. Pri razkrajanju 72 tesno prime in jo prevleče (gal vanostegija). Ako smo katodo pomazali z grafitom, se da izločena kovina od nje odluščiti in ima njeno obliko (galvanoplastika). Pridobivanje čistih kovin (bakra, srebra, zlata, niklja i. t.d.) elektrolitičnim potem se imenuje metalurgija. Zakone elektrolize je našel Faraday. Omenjamo le prvega, ki se glasi: Množina razkrojine je premo sorazmerna jakosti uporabljenega toka. Tok ima jakost 1 A, če izloča v eni minuti 20 mg bakra ( Cu ) ali 67 mg srebra ( Ag ). Tako si predstavljamo 1 amper. Videli smo, da se da elektrolit razkrajati z električnim tokom. Ta stavek se da obrniti. S kemičnim shajanjem v elektrolitični celici se da pridobivati električni tok. Če vtaknemo v posodo, kjer je elektrolit, elektrodi iz različnih kovin, ena elektroda sme biti tudi oglje, nastane na koncih elektrod, ki molita iz tekočine, na polih, vedno ista potencialna razlika, ki povzroča v spojni žici istosmerni tok. Napetost nastalega toka je odvisna od elektrolita in uporabljenih elektrod. V spojni žici nastane tok radi kemičnih izprememb v posodi: kemična energija se pretvarja v električno. Opisano napravo imenujemo galvanski člen ali element. Sl. 81 . Galvanska polarizacija. 73 Če teče tok po razkrojni posodi, napolnjeni z razredčeno žvepleno kislino, in sta elektrodi enaki (n. pr. ogljeni, sli¬ ka 81 .), se v zaporedno sklenjenem galvanometru kazalec odkloni in kaže smer toka. Tok teče po kislini in jo razkraja; na elektrodi K se nabira vodik, na elektrodi A pa kisik v obliki mehurčkov. Če čez nekaj časa baterijo B odstranimo in konca provodnih žic zvežemo, nastane tok nasprotne smeri, ki pa kmalu preneha, kajti ta tok razkraja tudi tekočino in izloča na elektrodi A x kisik, na elektrodi K x pa vodik, torej nasprotno od prej. Snovno enaki elektrodi nista v električnem zmislu več enaki, če sta prevlečeni s plastjo vodika in kisika. Nastali tok se imenuje polarizacij ski tok in preneha, ko so plinove plasti nev¬ tralizirane. Najstarejši je Voltov člen, kjer visita v razredčeni žvepleni kislini cinek {Zn) in baker (Cu). Cinek je negativni in baker je pozi¬ tivni pol elementa. Po spojni žici teče tok od bakra proti cinku, v posodi pa od cinka proti bakru. Cinek je anoda in baker katoda za tok, ki teče skoz tekočino in jo razkraja. Baker se prevleče s plastjo vodika in zato oslabi v kratkem času člen popolnoma. Med cinkom in bakrom teče glavni tok, med bakrom, na katerem se nabira vodik, in cinkom pa teče v nasprotni smeri polarizacijski tok, ki prvotno slabi glavni tok, končno ga pa uniči; Voltov člen ni stanoviten. Galvanska polarizacija je v Voltovem členu škodljiva. Da dobimo stanoviten tok, je treba člen tako sestaviti, da se ne nabira vodik na njegovem pozitivnem polu. Tako so nastali različni stanovitni členi. Omenjamo tele: Daniellov člen: cinek v razredčeni žvepleni kislini, baker v koncentrirani raztopini modre galice (diafragma), Grenetov člen: cinek in oglje v raztopini kalijevega bikromata in žveplene kisline, Leclanchejev člen: cinek in oglje v salmijakovi raztopini. Oglje je obdano od vrečice, napolnjene z zmesjo oglja in rjavega manganovca, ki oksidira vodik. 74 Suhi člen je Leclanchejev element. Oglje in cinek sta v snovi, ki je zelo luknjičava in prepojena s salmijakovo raztopino (žolco). Posoda je zalita s smolo. Element je toliko časa poraben, dokler tekočina ne izhlapi. Žepna baterija ima tri zaporedno sklenjene suhe elemente. Napetost na njenih polih znaša 4‘5 V, če je baterija nova. Iz teh baterij sestavljamo anodne baterije, ki se izrabijo in jih je treba z novimi nadomestiti. Daniellov člen ima napetost nekaj nad 1 V. Tako si pred¬ stavljamo enoto napetosti. Bolj pomembni od opisanih elementov so za lastnike radio- aparatov akumulatorji, kijih rabijo za katodno in tudi anodno baterijo. V stanovitnih členih preprečujemo polarizacijski tok, ker je škodljiv. Polarizacijo kovinskih elektrod pa moremo uspešno porabljati za pridobivanje električnega toka. V ta namen prirejena naprava se imenuje akumulator in se razlikuje od navadnega člena v tem, da ga je treba prej napolniti, preden dobimo iz njega tok. Zato imenujemo akumulatorje tudi sekundarne člene, vsi drugi elementi pa so primarni členi. Prehod med galvanskimi členi in akumulatorji tvori kupro- nov člen. Tri plošče, dve stranski iz cinka in srednja bakrena z bakrovim oksidom ( CuO ), so obešene tako, da vise navpično v raztopini natrijevega luga ( NaOH ). Bakrena plošča je približno 1 cm debela in je narejena iz bakrovih opilkov, ki so stisnjeni okoli bakrenega omrežja in prevlečeni z bakrom galvanoplastičnim potem. Luknjičavost bakrene plošče se s tem močno poveča. Plošča se sama od sebe prevleče na zraku ali toplem prostoru z bakrovim oksidom, pa ne samo na površju, marveč tudi globoko v notranjosti. Cista bakrena plošča je živo mesnate barve, oksidirana pa počrni. Bakrena plošča je pozitivni pol; amalgamirani plošči iz cinka sta spojeni med seboj in sta negativni pol elementa. V sklenjenem členu nastanejo kemične izpremembe, ki reducirajo ploščo v čist baker. Ko se to zgodi, je člen izčrpan in bakreno ploščo moramo znova oksidirali. 75 Notranji upor kupronovega elementa je odvisen od velikosti plošč in znaša 0‘06 0'007 iž; člen da precej jak tok, njegova napetost znaša 0'8 V. Element se izčrpa po 40 400 amperskih urah (stran 76.), kar je odvisno od njegovih plošč. Ta element ali baterija iz teh elementov se s pridom porablja v vseh onih slučajih, ki rabijo dalj časa popolnoma stanoviten in precej jak tok, n. pr. za razsvetljavo, za galvanoplastiko, za polnjenje majhnih akumula¬ torjev, zlasti pa kot katodna baterija, posebno v krajih, kjer je polnjenje akumulatorjev hudo otežkočeno. Element da tok s stanovitno napetostjo in jakostjo. Pri svinčevem akumulatorju visita dve svinčeni plošči v razredčeni žvepleni kislini. Mrežasti plošči sta namazani s svinčevimi oksidi (navadno z menigom Pb^Oi). Če teče skoz posodo tok, se plošči formirata, t. j., radi elektrolize se tvori na katodi prav zrahljan in gobast svinec, na anodi pa svinčev super- oksid (Pb0 2 ). Če zvežemo tako prirejeni plošči s spojno žico, se akumulator izpraznjuje in v žici teče tok. Pozitivni pol je plošča, prevlečena s svinčevim superoksidom, plošča iz čistega svinca pa je negativni pol akumulatorja. Pozitivna plošča je rjava, negativna pa siva. Pri praznjenju (uporabi) akumulatorja nastane na anodi in na katodi svinčev sulfat, in sicer na negativnem polu: Pb + SO4 — PbSOi, na pozitivnem polu: PbO» + + H 2 SO^ — PbSO± + 2 Ho O. Kisline je vedno manj v tekočini. Ko se pretvori ves svinčev superoksid na anodi v sulfat, preneha polarizacijski tok. Če zvežemo, preden se akumulator popolnoma izprazni, njegov pozitivni pol s pozitivnim in njegov negativni pol z nega¬ tivnim polom polnilne baterije, se akumulator zopet polni. Pri tem nastanejo tele kemične izpremembe: na katodi: PbSOn 4 - // 2 — Pb + H2SO4, na anodi: PbSO 4 + SO 4 + 2 H»0 = PbO 2 + 2 H 2 SO 4 . Anoda se zopet prevleče s svinčevim superoksidom, katoda se pa reducira v čist svinec in v tekočini je vedno več kisline. 76 Polnjenje zasledujemo lahko z denzimetrom, s pripravo, s katero merimo tekočinam gostoto. Ko je akumulator napolnjen, kaže denzimeter 1'18 1'2 gostote ali, v Baume-jevih stopinjah izra¬ ženo, 21°—25°. Napetost napolnjenega akumulatorja znaša okroglo 2 V. Ko mu odvzemamo tok, ostane napetost precej dolgo na tej vrednosti, potem pa urno pojema. Akumulatorja ne smemo nikdar izprazniti pod 1'8 V, ako ga nočemo pokvariti. Akumulator je napolnjen, če znaša njegova napetost, merjena med polnjenjem, 2-65—27 V. Z akumulatorjem je treba previdno ravnati, ker je njegov upor majhen. Srednje velik akumulator ima notranji upor 0'02 Če sklenemo njegova pola brez znatnega zunanjega upora s kratko žico, nastane v njej tako jak tok, da se mora akumulator popolnoma pokvariti. Elektrenina, ki jo odda akumulator v obliki toka, ko se izpraznjuje, se imenuje njegova kapaciteta; izražamo jo v amperskih urah (Ah). Tako daje n. pr. akumulator s kapaciteto 30 Ah 10 ur tok 3 A, more pa dajati tudi 15 ur po 2 A ali 30 ur po 1 A in tudi 5 ur po 6 A, če ta jakost akumulatorju ne škoduje. Prav toliko energije se porabi, ko se akumulator polni, natančneje še celo nekaj več (10 20 n /o), ker nastaneta v akumulatorju dve izpre- membi, namreč električna energija se pretvarja v kemično in končno kemična v električno. Pri vsaki taki izpremembi pa se pretvori nekaj električne energije v toplotno. Kapaciteta svinčevega akumulatorja je odvisna od jakosti uporabljenega toka. Pri navedeni kapaciteti akumulatorja se na¬ vadno računa za izpraznjenje 10 ur. Če daje akumulator jačji tok, ne dosežemo števila naznačenih ur, nasprotno pa ima akumulator večjo kapaciteto, kakor je naznačeno, če nam daje slabši tok. Največji napaki svinčevega akumulatorja sta, da je pretežak, da ga je treba, četudi se ne rabi, v daljših presledkih polniti. Manj občutljiv proti poškodbam je Edisonov akumu¬ lator. Ena njegova elektroda je iz niklja, druga železna, in sta v 21 "/o kalijevem lugu (KOH). Nikelj je pozitiven pol, ki ga pri 77 polnjenju tok oksidira, pri praznjenju (uporabi) pa zopet reducira. Tekočina se nič ne izpreminja, treba je je prav malo; akumulator ima primeroma majhno težo. Napetost napolnjenega akumula¬ torja znaša 1'25 V; njegov notranji upor je majhen. — Edi¬ sonov akumulator se spozna po tem, da ima železno posodico, ki je kalijev lug ne razjeda. Ta akumulator ima to napako, da njegova napetost ne ostane dolgo stalna, marveč se kmalu zmanjša, kakor pri primarnih elementih. Akumulatorje polnimo z omrežnim istosmernim tokom ali z baterijo kupronovih elementov. Tudi izmenični in vrtilni tok lahko porabljamo v to svrho, a tak tok je treba prej usmeriti s napravo, ki se imenuje usmerjevalo. Graetzovo elektrol itično usmerjevalo obstaja iz dveh ventilnih celic (slika 82.). Pozitivni pol akumulatorske baterije je zvezan z alu¬ minijem prve celice in njen negativni pol z že¬ lezno ploščo druge ce¬ lice. Na privijalih /T, in K-, vstopa in izstopa iz¬ menični tok, ki ima na¬ vadno večjo napetost, kakor jo potrebujemo pri polnjenju akumula¬ torjev. Zato vklenemo pred napravo transfor¬ mator (polnilni transfor¬ mator), ki primerno pretvori napetost toka. Namesto trans¬ formatorja lahko rabimo tudi dve žarnici z ogljeno nitko, ki uničita preveliko napetost. Pri tem usmerjevalu se polovica toka uniči. Obe njegovi polovici izrabljamo pri Graetzovi vezavi, ki je zato bolj priporočljiva (slika 83.). Pozi¬ tivne polovice izmeničnega toka, ki vstopa pri K u propušča nemoteno III. celica, toda I. celica jih ne provaja, ker ima aluminij za anodo. Prav zato jih tudi IV. celica ne propušča. Od točke A Sl. 82 . Usmerjevalo z dvema celicama. 78 jim je prosta pol le skoz akumulatorsko baterijo, od B dalje pa jih vodi II. celica k drugemu polu A\> izmeničnega toka. Pozitivne polovice toka, ki vstopa pri Ko, narede pot /f 2 —IV— —A — baterija— B —I— K x . Tako se uporabljata obe polovici iz- Sl. 83. Graetzova vezava štirih celic. meničnega toka. Prevelika napetost se zmanjša s transformatorjem ali uniči z dvema žarnicama. — Podobno usmerjamo tudi vrtilni tok, kjer potrebujemo 6 Graetzovih celic. Na popolnoma drugem principu deluje nihalno usmer- jevalo, ki je enostavno avtomatično prekinjalo (slika 84.). Naprava propušča n. pr. pozitivne polovice izmeničnega to¬ ka, ne pa negativnih, ker je tedaj tok prekinjen. Pri K s in Ki odveden tok je »razkosan istosmerni tok“, kajti usmer- jevalo ne propušča trajnega toka, marveč tokove sunke, ki se hitro vrste in imajo vsi isto smer. Na sliki se prvotni izmenični tok razcepi v dve veji: v eni je elektromagnet, v drugi pa akumulator (pri K» in /f 4 ). Druga veja je sklenjena 79 le tedaj, če ima magnetna kolvica na sliki označeno lego. Ce jo magnet privlačuje, se kotvica oddaljuje od vijaka in prekinja tok skoz akumulator. Kotvica neprestano niha in pre¬ kinja ter sklepa tok; njeno število nihajev se ujema s frekvenco izmeničnega toka. Kotvica je popoln magnet. Elektromagnet jo privlačuje ali pa odbija, kakršen je pač nasproti kotvici pol elektro¬ magneta, ki ga izmenični tok vzbuja. Tudi tukaj se preve¬ lika napetost zmanjšuje tako ko zgoraj. Galvanski členi in aku¬ mulatorji dado stalen in po¬ polnoma istosmeren tok, di- C1 0 . , . , namostroji in generatorji pa valovni, oziroma izmenični tok. V uporabi pa so členi mnogo bolj neekonomični kakor omenjeni stroji, kajti kislina in cinek, ki se izrabljata v členih, sta draga. Pri stroju nas stane le prvotna naprava, sicer pa deluje stroj z majhnimi stroški, če ga goni vodna sila. Sedaj se porabljajo večinoma generatorji za izmenični tok, ki ga, če je treba, usmerjamo. Galvanske člene in akumulatorje rabimo le tedaj, kadar nam gre za popol¬ noma stalen in istosmeren tok, kakor n. pr. v telefoniji in pri merjenju. II. Nauk o nihanju in valovanju. Nauk o nihanju in valovanju so v fiziki še nedavno prav malo upoštevali, postal pa je eden najvažnejših delov moderne fizike. Ne porablja se samo pri mehaničnih pojavih, temveč tudi v ostalih delih fizike. Najvažnejša pa je njegova uporaba pri električnih valovih, ki so podlaga moderne radiotehnike. Omenjamo mehanično energijo tvarine. Vsaka tvarina, ki se giblje, lahko opravlja delo, ni pa potrebno, da ga v resnici opravlja. Delo, ki ga tvarina lahko opravlja radi svoje hitrosti, se imenuje njena kinetična energija. Izstreljena krogla n. pr. prebije desko, tekoča voda goni mlinska kolesa, veter žene jadrnice. — Tudi mirujoča tvarina more opravljati delo, če je v prisiljenem položaju. Ko preneha to stanje, opravlja delo tvarina. Govorimo o potencielni energiji tvarine. Ko dvigamo opeko na streho, opravljamo delo, ki ni izgubljeno. Enako delo opravi opeka radi svoje hitrosti, ko pade s strehe, a poriniti jo moramo čez rob strehe. Navito pero v uri goni kolesa, a uro je treba pognati. Na strehi ima opeka potencielno energijo, če pada na tla, pa dobi kinetično energijo. Potencielna energija se torej pre¬ tvarja v kinetično in tudi obratno, kar pokažemo z Maxwel- lovim nihalom, ki ga predstavlja slika 85. Na dveh enako dolgih mehkih vrvicah visi os težjega kolesca, ki ima večino snovi na svojem obodu. Navijemo vrvici na os, kolikor se da; kolesce ima najvišjo lego in največjo potencielno energijo. Ko ga spustimo, prične padati, in sicer vedno hitreje, ter ima v najnižji legi največjo hitrost in zato tudi največjo kinetično ener¬ gijo. Tedaj pa se pričneta radi vztrajnosti kolesca vrvici zopet navijati in kolesce se dvigne skoro do iste višine, iz katere smo 81 ga prej izpustili. Giblje se pri dviganju sprva urno, potem pa vedno počasneje in se ustavi za hip v najvišji točki i. t. d. Opisani pojav se ponavlja, dokler trenje, upor sredstva in druge ovire ne izrabijo vse energije. Kolesce nima nikdar istočasno obeh energij v najvišji meri, marveč vedno le eno, le kinetično v najnižji in le potencielno v najvišji legi. V poljubni točki vmes pa ima nekaj kinetične in nekaj potencielne y . — energije in je vsota obeh enaka ener¬ giji, ki smo jo dali kolescu v začetku gibanja. Zato priznavamo zakon o kon- stanci energije. Gibanje kolesca na¬ stane s pretvarjanjem njegove potencielne energije v kinetično in obratno. Podobno gibanje nastane na na¬ slednji način : En konec dolge prožne žične š p i r a 1 e pritrdimo, na drugi konec pa obesimo majhno utež. Spirala je prožna, ker jo lahko raztegnemo in se skrči na prvotno dolžino, ko prenehamo z natego¬ vanjem. Ce potegnemo utež iz mirovne lege, kjer sta prožna sila špirale in teža uteži v ravnotežju, in jo zopet izpustimo, se giblje utež v vertikalni daljici navzgor in navzdol ter dosega enake razdalje nad mirovno lego in pod njo. Pravimo, da utež niha okoli te lege. Na napeti špirali ima utež potencielno energijo. Ko jo izpustimo, se utež dviga in špirala se krajša. Utež se giblje pospeševano in ima v mirovni legi največjo hitrost navzgor. Potencielna energija se je pretvorila v kine¬ tično. Radi vztrajnosti se giblje utež čez mirovno lego navzgor in njeno gibanje je pojemalno; špirala se krči in dobiva poten¬ cielno energijo i. t. d. Utež niha, v spirali pa nastane posebno gibanje, ki ga bomo kmalu opisali. Sl. 85. Maxwellovo nihalo. Andree: Radio. U 82 Kot nadaljnji primer nihanja omenjamo, kako vrti cerkovnik v posodici na žici žerjavico, da jo razpihne. Ce stojimo v ravnini vrtenja, vidimo,' da niha žerjavica v svetli daljici. ^ J Enostavno nihalo je kroglica, obešena na niti (slika 86.). Kroglica 'niha v loku. Na nihalu hočemo pojasniti osnovne pojme nihanja. Ce dvig¬ nemo kroglico A tako, da ostane nit napeta in oklepa z vertikalno smerjo kot a, ter jo v točki B izpustimo, se giblje kroglica po¬ speševano od B proti A, na nasprotni strani pa pojemalno do enako visoko ležeče točke C. O A se imenuje dolžina / ni¬ hala. Kot /?, ki ga oklepa nit v poljubni legi z vertikalnico, ali lok AD, za katerega se je krog¬ lica oddaljila od mirovne lege, se imenuje elongacija. Največjo elongacijo imenujemo am¬ plitudo (a). Gibanje od ene skrajne lege v isto nazaj se imenuje nihaj in čas, ki ga potrebuje kroglica za en nihaj, imenujemo nihajno dobo T. Doba, ki poteče, da pride kroglica iz mi¬ rovne lege v poljubno točko (D) svojega tira, se imenuje fazna doba t. Po preteku enkratne ali večkratne nihajne dobe je kroglica v isti fazi nihanja, t. j., kroglica ima isto elongacijo in isto hitrost po velikosti in smeri. Nihanje je periodično gibanje. Pri cerkovnikovem primeru kroži posodica v resnici v krogu, nam pa se zdi, če smo v ravnini kroga, da niha žerjavica v vertikalnem premeru, kajti žerjavico projiciramo nehote na premer kroga (slika 87.). Posameznim točkam na obodu kroga odgo¬ varjajo točke na vertikalnem premeru. Natančno sliko tega gibanja dobimo, če nanesemo na vodoravno premico fazne dobe t kot abscise in pripadajoče elongacije kot ordinate. Nastalo krivo črto imenujemo sinusovo krivuljo, kakor smo jo tupatam že Si. 86. Enostavno nihalo. 83 imenovali. Tako smo raztegnili nihanje v sinusovo krivuljo, kar je pregledneje. — V karton naredimo ozko zarezo in ga po¬ ložimo pravokotno na abscisno os. Ce potegnemo sliko izpod kartona, vidimo v zarezi zopet nihanje točke. Sl. 87. Nihanje in sinusova krivulja. Nihalo nariše nihaje, če je na njegovi kroglici spodaj pritrjen čopič, ki smo ga pomočili v barvo, ali pa se porablja namesto kroglice majhna posodica z luknjico spodaj in je po- Sl. 88. Močno udušeno n hanje. sodica napolnjena z drobnim peskom. Ko nihalo niha, potezamo pod njim enakomerno in pravokotno na smer nihanja papir in po njem nariše čopič ali nasiplje pesek nihajne krivulje. Ampli- 6 * 84 tude zaporednih nihajev se zaradi različnih ovir (trenja na obešalu, trenja ob zrak, i. t. d.) zmanjšujejo. Ovire uduše nihaje, povzročajo njih dušenje. Po sliki 88. se po štirih nihajih nihalo umiri; pravimo, da je nihanje močno udušeno. Dušenje utegne biti tako veliko, da se nihalo samo oddalji in povrne v mirovno lego; tak nihaj je aperiodičen (slika 89.). Slika 90. predstavlja malo udušeno nihanje in sli¬ ka 91. kaže neudušeno niha¬ nje, kjer ni dušenja in ostanejo amplitude vedno enake. V navedenih slikah so ampli¬ tude sosednjih nihajev zvezane s krivo črto; krivina in naklon teh krivk proti časovni osi sta mera za dušenje pri nihanju. Imenujemo jih krivke dušenja. S slik spozna¬ mo še drugo važno lastnost vsa¬ kega nihanja. Razdalje med zaporednimi prehodi skoz mirovno lego, merjene na časovni osi, so enako dolge. Iz tega sledi, Sl. 89. Aperiodični nihaj. Sl. 90. Malo udušeno nihanje. da je"* nihaj na doba pri vsakem nihanju stalna in ni od¬ visna od amplitude in dušenja. Veliki in majhni nihaji imajo enako nihajno dobo. 85 Delo, ki smo ga opravili, da smo pri enostavnem nihalu kroglico dvignili, ni izgubljeno. Radi tega dela dobi nihalo energijo, ki se neprestano izpreminja iz potencielne v kinetično in obratno. Nihanje bi trajalo večno, če bi ne bilo nobenega dušenja, a radi dušenja se nihajna energija kmalu izrabi in ni¬ hanje preneha. Idealno nihanje bi bilo ono, ki bi bilo brez dušenja, a takega nihanja ni. Pri idealnem nihanju se ne bi nobeno delo opravljalo in tudi ne porabljalo. Kako se pretvarja energija pri nihanju? Potencielna ener¬ gija se izpreminja v kinetično in kinetična zopet v potencielno. O obeh energijah smemo trditi, da se izpreminjata, kakor sinu- sovi krivulji na sliki 92. V točki A ima krivka potencielne energije (^>) največjo vrednost, kine¬ tična energija pa je 0. Potencielna energija se nato zmanjšuje in je v točki B 0, pri tem pa doseže kinetična ener¬ gija (krivka k) svojo naj¬ večjo vrednost. V točki C je dosegla potencielna Sl. 92. Pretvarjanje energije pri nihanju. 86 energija zopet svojo največjo vrednost, a na nasprotni strani, kinetična energija pa je zopet 0 i. t. d. Iz tega spoznamo, da sta pri nihanju, kjer ni nobenega dušenja, krivki potencielne in kinetične energije v fazi za 90° premaknjeni. Radi dušenja ali obremenitve, če opravlja telo med nihanjem kako delo, se fazna razlika nekoliko izpreminja in ne znaša več 90°. Vsako nihanje mora zadostiti tem-le pogojem: 1. se periodično izpreminja potencielna ener¬ gija v kinetično in obratno, 2. znaša razloček v fazi med potencielno in ki¬ netično energijo skoraj 90', 3. pri nihanju se v celem nihaju ne opravlja nobeno delo. Od česa je odvisna nihajna doba T enostavnega ni¬ hala? Ker nastane nihanje le radi tega, da se neprestano pre¬ tvarja potencielna energija (p) nihala v kinetično (/r) in obratno, mora biti nihajna doba odvisna le od obeh energij. Matematično je dokazano, da se računa nihajna doba pri vsakem nihanju po naslednjem obrazcu: ( 26 ) 2r.\/ 2 ,\/ vztrajnost (masa) gibalna sila Sl. 93. Nihanje prožne palčice. Pravilnost tega obrazca dokazuje nihanje drobne prožne palčice, ki je, kakor kaže sli¬ ka 93., z enim koncem pritrjena v primažu, na drugem koncu pa obtežena z utežjo m. Nihajna doba je tem večja, čim večja je utež. Večja utež ima večjo maso, večjo vztrajnost in zato tudi večjo kinetično energijo. Nihajno dobo zvečamo, ako palčico na spodnjem koncu nekoliko zapi- limo. S tem zmanjšamo prožnost palčice, njeno gibalno silo, njeno potencielno energijo. Isto dokazuje tudi nihanje napete strune. Drobna, močno napeta struna daje visok fon 87 ter hitro niha, debela in malo napeta pa daje nizek ton in niha počasi. Pri nihanju je važno število nihajev n v eni sekundi. Cim večja je nihajna doba, tem manj nihajev naredi nihalo v se- 11 v kundi. T = ali n = „, kakor smo omenili že pri izmeničnem toku. n T Nihalo lahko odda svojo energijo drugemu nihalu, če sta nihali spojeni (slika 94.); na spojenih nihalih pojasnjujemo bistvo spojitve. Dve enako dolgi enostavni nihali sta blizu skupaj obešeni in njuni nitki vodita skoz drobno palčico p, ki se lahko po nitkah premika. Ako je palčica prav blizu kroglic A in B, sta nihali tesno spojeni. Če zanihamo v ravnini papirja nihalo A, mora nihati z njim tudi nihalo B. Slika 95. kaže tipičen primer nihanja pri tesno spojenih nihalih. » d A B Sl. 94. Spojeni nihali. Čim bliže obešala je palčica, tem ohlapnejša je spo¬ jitev med obema nihaloma. Če zanihamo nihalo A, sune, oziroma potegne to nihalo pri vsakem polnihaju nihalo B; od prvega nihala prehaja energija na drugo, Prvo nihalo ima vedno manj 88 Ij/Vvvv.— '^aa/\|||||\/vv v ^’ —- \^^Af\j\^\j\j\P£ - +(100 - 150) 50 12 . — Če daje generator efektivno napetost V e / 100 P, je I e / = ~~ — 2 A in V k, o, Vi, e , 2.150 500 V ter Iof -U>L 2.100 = 200 V. Važen pojav nastane v opisanem tokovodniku, če sta kapa- citivni in induktivni upor enaka (U/, Ui). Potem je tudi Vk, et V/, e / in Vet 0 (slika 113.), kar pomenja, da teče v tokovodniku izmenični tok, ne da bi mu dajal generator kako napetost. Zato smemo na sliki 111. generator izpustiti in dobimo tokovodnik, kakor ga kaže slika 114. Sl. 113. Enaki delni napetosti. Kako si pojasnjujemo ta pojav? Recimo, da smo na¬ elektrili kondenzator do neke napetosti; zgornja plošča je ne¬ gativno električna in spodnja pozitivno. Radi napetosti na 108 ploščah kondenzatorja nastane tok skoz tuljavo L, ki ga ovira s svojo samoindukcijo, da ne dobi takoj svoje jakosti. Ko je napetost na kondenzatorju uničena, podaljšuje tuljava s svojo samoindukcijo tok in zopet napolni kondenzator do prej¬ šnje napetosti, a v nasprotni smeri. Kondenzator se nato razelektruje in nastane tok v nasprotni smeri, kakor prej. Opisani pojav se ponavlja neprestano, ker nima toko- vodnik nobenega Ohmovega upora in ne porablja nobene Sl. 114. Nihajni krog. energije; v tokovodniku teče izmenični tok enakih amplitud. V takem slučaju govorimo navadno o nihanju elektrenine in imenujemo tak tokovodnik električni nihajni krog. Nastalo nihanje je neudušeno. Obširneje se bomo bavili z nihajnimi krogi kasneje. Pojav, ko sta v tokovodniku kapacitivni in induktivni upor enaka, imenujemo resonanco. Pogoj za resonanco je Ui ih, 1 ali 0)L=^zz. Ce sta kapaciteta K in samoindukcija L nespre¬ menljivi, nastane v tokovodniku resonanca pri frekvenci izme¬ ničnega toka, ki jo najdemo iz enačbe: co 2 co = 1 [lk’ ali če vstavimo enostavno frekvenco: ( 34 ) 1 2 n\f LK V tej enačbi se mora izraziti kapaciteta v faradih in samo¬ indukcija v henry-jih. 109 CO 2 Primer. V opisanem tokovodniku je 1 9 10 1B 7- —7 — 1'5 . 10 12 ali co ‘ 1'23 . 10 G in 6 . l(r 10 6000 9.10 11 6 . 10 ;! n ' 196.000. Pri tej frekvenci izmeničnega toka nastane resonanca. 1 Ker je v resonanci coL — , postane tedaj povprečni upor tokovodnika enak 0. V resonanci nima tokovodnik nobenega upora. Za izmenični tok pomenja tak tokovodnik kratki stik in go¬ vorimo o brezupornem krogu. Nihajni krog, kakor ga kaže slika 114., ima svojo lastno ali samosvojo frekvenco, ki je odvisna od njegove kapa¬ citete in samoindukcije. Ako naelektrimo kondenzator nihajnega 1 kroga, nastane v njem nihanje s frekvenco n - . V re- 2 n j LK sonanci se ujema frekvenca tokovodnika s frekvenco izme¬ ničnega toka, ki prihaja iz generatorja. Samosvojo frekvenco tokovodnika imenujemo tedaj tudi resonančno frekvenco. Praktični primer, ki smo ga rešili računskim potem, lahko obravnavamo tudi grafično. Na sliki 115. smo narisali krivki za kapacitivni upor Uh in induktivni upor Ui s tem, da smo nanesli na abscisno os krožne frekvence co, kot ordinate pa pripadajoče navi¬ dezne upore. Povprečni upor U x + (U/, — Ui) dobimo z odšte¬ vanjem. Pri frekvenci co — 10 6 n. pr. je Uh > U/, zato odštejemo Ui od Uh in dobimo točko P x . Pri frekvenci co = 2. 10°je U/ > U/,, odštejemo torej U/, od Ui in najdemo točko P%. Presečišče R obeh krivk določuje resonančno frekvenco co = 1'23.10°, kjer je Uk = Ui in je povprečni upor tokovodnika enak 0. Na sliki 112. spoznamo fazo med napetostjo K in jakostjo J izmeničnega toka v tokovodniku. -Če je V * > V/, ima skupna napetost V isto fazo kakor delna napetost V/,, če pa je Vi > Vu, se ujema napetost V v fazi z delno napetostjo K/. 110 V resonanci je 14 V/ in nima skupna napetost nobene faze, ker je trajno enaka 0. Pri nižjih krožnih frekvencah, kakor je resonančna, je 14 > P/ in Lf/, > U/, prevladuje torej Sl. 116. Tokovodnik z vzporedno kapaciteto in samoindukcijo. kondenzator, zato zaostaja napetost za jakostjo za 90°. Nad resonančno frekvenco pa prehiteva napetost svojo ja¬ kost za 90°, pač zato, ker je tedaj V\ > V/, in Ui > U * ter prevladuje tuljava s svojo sa¬ moindukcijo. Pri resonančni frekvenci se izpreminja faza napetosti za 180°; pravimo, da nastane fazni skok. V tokovodniku se lahko skleneta kondenzator in tuljava 111 tudi vzporedno, kakor kaže slika 116. Obravnavamo zopet eno¬ stavni slučaj, ko nima tokovodnik nobenega Ohmovega upora. Generator proizvaja izmenično napetost V, ki je na kondenza¬ torju K in tuljavi L. Ta napetost propušča skoz kondenzaior tok h, čigar jakost je določena po enačbi: h, ef — j V e f ■ (,) K’ Uk skoz tuljavo pa tok 7/ po enačbi: , Ve/ Vet ’’ et Ul COL’ generator sam pa daje tok efektivne jakosti I e /. Sl. 117. Fazna razlika med napelosljo in delnima lokoma. Skupni tok 7 se v točki P razdeli na delna toka h in 7/. K točki P priteka tako jak tok, kakor odteka skoz kondenzator in tuljavo, kajti sicer bi se moral tok nekje zajeziti. V normalnih slučajih je skupni tok enak vsoti delnih tokov, v opisanem pa je to drugače, ker prehiteva h svojo napetost za 90° in se 7/ zakasni za njo za prav toliko. Slika 117. kaže, da dobimo trenutno jakost toka 7, če delna toka 7/ in 7 v vsaki točki časovne 112 osi odštejemo. V tokovodniku za izmenični tok utegnejo biti delni toki celo večji od skupnega toka. Isto velja tudi za efektivne jakosti toka: ( 35 ) ‘el //., 1 k. e J * Če zaznamujemo skupni navidezni upor tokovodnika z č/ 2 , ki ga imenujemo tudi povprečni upor, dobimo hf Ve, U, kel-h.e, ~ - V e , . 01K ali coL i_ Wo coL coK in 1 U . '■ (sz - “*) ter U ali Ut Ui- coL coL wK (pogoj za resonanco), potem je h, e f h, e) in I e t 0, če¬ prav proizvaja generator napetost. Kondenzator z vzporedno tuljavo pomenja v resonanci za izmenični tok neskončno velik upor. Tudi tukaj lahko generator izpustimo in dobimo nihajni krog, ki smo ga že obravnavali na sliki 114. Frekvenco, pri kateri nastane v tokovodniku resonanca, računamo iz enačbe: (O 1 2 n |/ L K V primeru je zopet 00 ' l - 23 . 10 6 ali n ' 196.000. Ce se ujemata frekvenci izmeničnega toka iz generatorja in samosvoja frekvenca tokovodnika, ne propušča tokovodnik izmeničnega toka, čeprav lahko teče v krogu prav jak tok. Tak tokovodnik imenujemo zapiralni krog. Na sliki 118. sta risani krivki za kapacitivni in induktivni upor prav tako, kakor smo jih risali na sliki 115. Povprečni upor U-> = + / -- —— V* - 5Ž Andree: Radio. 8 114 krožni frekvenci &> 10 6 , Uh 15012 in U / 100 12, je f/ 2 300 12, ker odgovarja točki Pj. Pri frekvenci 2 . 10 fi je 1 Uh S012 in U/ 18012; povprečni upor znaša U., = +—-—— 1 1 180.80 „ v ^ 80 —-—— 18.8 14412. Tako smo določili točko P 2 v 180 — 80 krivki č/ 2 . Na sliki vidimo, da določuje presečišče R obeh krivk resonančno frekvenco co = 1'23 . 10°.. Pri tej frekvenci je po¬ vprečni upor tokovodnika neskončno velik, kajti za to točko je 1 1 Uk Ui ' 12012 in U., —-— - - oo. Krivka povpreč- 120 _ 120 115 nega upora se pričenja v izhodišču O, ker je za to točko U k oo in Ui 0. Pri prav velikih frekvencah pa se ta krivka zopet približuje abscisni osi, ker je tedaj U k - 0 in Ui = oo. O fazni razliki med jakostjo / in napetostjo V izmeničnega toka v opisanem tokovodniku nas pouči slika 117. Skupna jakost ima isto fazo kakor delni tok // v tuljavi, če je // > /*, če pa je Ih > h, potem ima / isto fazo ko /*. V resonanci je h — h in jakost nima nobene faze, ker je trajno enaka 0. Pred resonančno frekvenco je U k > Ut in // > I k , prevladuje torej tok skoz tuljavo, zato zaostaja jakost za svojo napetostjo za 90°. Nad resonančno frekvenco pa prehiteva jakost svojo napetost za 90°, ker je tukaj h > h ali U k < Ui in prevladuje tok skoz kondenzator. Pri resonančni fre¬ kvenci se izpreminja faza napetosti za 180°. Tudi tukaj nastane fazni skok. Na podlagi slik 115. in 118. ponovimo kratko naša raz- motrivanja 1 Za n 0, t. j., za istosmerni tok je induktivni upor tuljave 0, za n : oo paje neskončno velik. Kapacitivni upor kondenzatorja je za n 0 neskončno velik, saj ne propušča istosmernega toka; za n — co je ta upor enak 0. Ako sklenemo kondenzator in tuljavo zaporedno, je radi kondenzatorja pri n 0 in radi samoindukcije pri n = oo po¬ vprečni upor tokovodnika neskončno velik. Krivka upora prihaja iz neskončnosti in odhaja zopet v neskončnost, vmes pa nastane nekje resonanca, kjer je skupni upor enak 0. Tokovodnik deluje v resonanci, kakor bi ne imel nobenega upora. Izmenični tok je po takem tokovodniku kratko sklenjen. Ce sklenemo kondenzator in tuljavo vzporedno, je radi kondenzatorja pri n = oo in radi samoindukcije pri n 0 po¬ vprečni upor tokovodnika enak 0. Krivka skupnega upora se pričenja torej v izhodišču in se-zopet približuje abscisni osi. Nekje vmes nastane resonanca, kjer je upor tokovodnika ne¬ skončno velik. 8 ’ 116 D. Tokovodnik s kapaciteto, samoindukcijo in Ohmovim uporom. Vse, kar smo dosedaj o tokovodnikih omenili, je sama teorija, kajti tokovodnika brez Ohmovega upora ni, pač pa se temu idealnemu primeru lahko precej približamo, če sestavlja tokovodnik prav debela žica. Navadno pa ima tokovodnik toliko Ohmovega Sl. 119. Tokovodnik s kapaciteto, samoindukcijo in uporom. upora, da ga moramo upo¬ števati poleg induktivnega in kapacitivnega upora. Najprej bomo obravnavali tokovodnik z zaporedno skle¬ njenim Ohmovim uporom U i , tuljavo L in kondenzatorjem K (slika 119.). Po vsem toko- vodniku teče isti tok s tre¬ nutno jakostjo I. Radi Ohmo¬ vega upora jakost ne zaostaja in ne prehiteva svoje napetosti (V Ul , ef let ■ U\), radi kapa¬ citivnega upora jo prehiteva (V k. et Ief • Ui) in radi in¬ duktivnega zaostaja za njo (V/, e f- I e f.U). Napetosti V Ul , Vu in Vj se razločujejo med seboj. Če rišemo V Ul na ab¬ scisni osi, moramo po sliki 112. nanesti Vu nad in V/ pod abscisno os. Med F* in V) znaša fazna razlika v vsakem trenutku 180° in zato manjšo od večje odštejemo, da do¬ bimo njuno skupno napetost V — Vu — Vi. Napetosti V Ul in V rišemo pravokotno eno Sl. 120. Sestavljanje uporov. 117 na drugo in tako tudi upora U l in povprečni upor, ki sta premo sorazmerna svojima napetostma. Da določimo skupni upor U tega tokovodnika, nanesemo v koordinatnem soredju na abscisni osi od O na desno upor U , v ohmih in v krajišču A pravokotno navzgor povprečni upor ( aL ~ i/t) . Daljica OP nam pred¬ stavlja potem skupni upor in jo računamo po Pitagorovem izreku iz trikotnika OAP (slika 120.). Za opisani tokovodnik velja Ohmov zakon v tej-le obliki: /„ V -'*U |f U? + (*L-P$. (37) Če sta zaporedno zvezana le kondenzator K in upor U u potem je coL — 0 in " V" -Ca) če pa zvežemo zaporedno tuljavo L in upor U x brez kondenza- 1 torja, moramo izpustiti člen — >> 0 in dobimo U" oK ]/U* + (UL)*. Na sliki vidimo tudi fazni kot cp 1 AOP, ki ga izračunamo coL — coK ih ali ga pa natanko izmerimo po obrazcu lg

L = 0 postane cp = 0 in pri je

10 B , Ohmov upor tokovodnika U ] 1013, samo- indukcija L 1 mH 10 ~ 3 H in kapaciteta K je izpremenljiva. Kako se izpreminja skupni upor U tokovodnika, če vrtimo kon¬ denzator ? obrazcev U | + ' n 4/ U dobi¬ mo naslednje vrednosti: K 0, 100 cm j U oo, 8.10 3 13, / 0, 0'0125 mA, 100 cm, 1'25.10 3 13, 0"08 mA, 1600 cm, 440 13, 0'22 mA. Pri 900 cm imamo resonanco, kjer je upor najmanjši in tok najjačji. Kapaciteto, pri kateri resonanca nastane, najdemo tudi po tem-le računu: 119 coL 1 oj K 0, co 2 LK 1, K 9.10' co 2 L 10 12 .10 3 10 ir 1U ! ' U \fm 10 £2 in / e / cm 900 cm ; o-i 10 100 10 mA 10 mA* Na sliki 121. sta narisani resonančni krivulji za upor U in jakost I. 500 *t00 300 - 200 100 0 Sl. 121. Resonančni krivulji. Če računamo isti primer za večji Ohmov upor U' 25 (50)12, dobimo slabši tok I' 4 (2) mA. Ohmov upor povzroča dušenje in zmanjšuje jakost toka. Resonančna krivulja nihajnega kroga je tem ostrejša in ožja, čim manjše je dušenje v krogu. V takem tokovodniku je natančnost uglašanja velika. Izpregovoriti še moramo o tokovodniku, kjer sta konden¬ zator in tuljava z Ohmovim uporom vzporedno zvezana. Toko- vodnik ima zapiralni krog (slika 122.). Za skupni upor takega tokovodnika dobimo prav kom¬ pliciran obrazec, ki ga ne bomo izpeljavah. V resonanci nima 120 ta upor neskončno velike vrednosti, kakor jo ima v tokovodniku brez Ohmovega upora, pač pa vrednost, ki se da izraziti z na¬ slednjim obrazcem: U '~\f A (' A*//.*)* Če je ~ T . „ zelo velik, lahko stavimo 1 + -~ „ =2= J*. „ in U r ' . /\Uj J Al/| A c/j Ohmov zakon se glasi za omenjeni tokovodnik, če je v re¬ sonanci s frekvenco generatorja: (38) j _ Č' t , . - L h, - ^ in U, ^ Zapiralni krog ima tem večji upor, čim večja je samoinduk- cija tuljave in čim manjša sta kapaciteta kondenzatorja in Oh¬ mov upor v nihajnem krogu. Upo¬ števali pa je treba, da ima tuljava z veliko samoindukcijo navadno tudi velik Ohmov upor. Fazni faktor ima v opisanem slučaju vrednost med 0" in 90" in je tem večji, čim večji je Ohmov upor zapiralnega kroga in čim manjši je njegov induk¬ tivni upor. Po dosedanjih razmotri- vanjih dosežemo v tokovodniku, kjer teče izmenični tok, največjo jakost, če sklenemo v njem kondenzator in tuljavo zaporedno in izenačimo lastno frekvenco tokovodnika s frekvenco izmeničnega toka. Izmenični tok pa dobi prav majhno jakost, če sklenemo v njegovem tokovodniku Sl. 122. Zapiralni krog z uporom. 121 + + k tuljavo in kondenzator vzpo¬ redno in se samosvoja fre¬ kvenca zapiralnega kroga ujema s frekvenco izmenič¬ nega tokaj Ohmov zakon za izmenični tok ima obli- ko l e , = —, kjer pomenja U skupni upor toko- vodnika, ki se upira izme¬ ničnemu toku s svojim Ohmovim uporom, svojo kapaciteto in samoinduk- cijo. Vse te tri količine moramo primerno upošte¬ vati, ko določamo skupni tokovodnikov upor. Tokovodnik, ki ima kondenzator s kapaciteto K in tuljavo s samoinduk cijo L, se imenuje el e k trični nihajni krog Električne pojave v nihaj nem krogu primerjamo ■, nihanjem tekočine v obču joči posodi, ki ima v kolenu pipico (slika 123.). Na 1. sliki je vsa tekočina v levem kraku. Ko pipico odpremo, nastane gibanje, v levem kraku tekočina pada, v de¬ snem se dviguje toliko časa, + + + + K Sl. 123. Mehanični primer električnega „ nihan a. da stoji v obeh krakih enako visoko (II.). Tekočina pa ne ostane v tej legi, v kateri ima naj¬ večjo kinetično energijo, marveč se giblje dalje, kakor kaže 122 IH. slika, kjer smo pipico zaprli, ko se je dvignila vsa tekočina v desni krak. Pri odprti pipici se opisani pojav ponavlja, dokler ne porabi trenje vse energije. Slično je gibanje elektrenine v ni¬ hajnem krogu. — Hidrostatičnemu pritisku dvignjene tekočine, ki povzroča gibanje, odgovarja napetost v kondenzatorju zbrane elektrenine in vztrajnostni masi je slična samoindukcija tuljave, ki ovira vsako izpremembo v jakosti toka. Doba samosvojega nihanja v nihajnem krogu se določa po istem obrazcu kakor nihajna doba enostavnega nihala. Ta obrazec se glasi: r - 2 '|/ = 2 ~ vztrajnostna masa gibalna sila Namesto kinetične energije k (vztrajnostne mase) vstavimo samo- indukcijo L in namesto potencielne energije p (gibalne sile) napetost V elektrenine v kondenzatorju in dobimo T= 2 ~ kajti pri enoti elektrenine E = 1 = VK je V = . Nihajna doba 7' K 1 in irekvenca n sta obratno sorazmerni; n = - in samosvoja fre¬ kvenca nihajnega kroga je enaka /1 ali T = 2 s f LK, 1 2-|. LK Kaj se godi v nihajnem krogu, ki smo mu kondenzator na katerikoli način naelektrili? Recimo, da je njegova zgornja plošča pozitivno in spodnja negativno električna (1.). Med plo¬ ščama nastane električno polje, čigar silnice vodijo od zgoraj navzdol, in v izolatorju zavzamejo na pol vezani elektroni posebno lego (glej sliko 23.!). Radi potencialne razlike na kon- denzatorjevih ploščah teče električni tok skoz tuljavo v narisani 123 smeri in zbuja okoli nje magnetno polje, ki polagoma na¬ rašča, ker ovira samoindukcija tuljave tok skoz njo. Pri tem se kondenzator izprazni in njegovi plošči sta neeleklrični (11.). Zato preneha tok v krogu in prestane tudi magnetno polje okoli tuljave, ki je bilo najjačje, ko je prenehala potencialna razlika na ploščah kondenzatorja. V tem trenutku nastane v tuljavi po samoindukciji ekstratok iste smeri, kakor je bil prvotni tok, in napolni konden¬ zator tako, da je sedaj spodnja plošča pozitivno in zgornja nega¬ tivno električna. Med ploščama nastane električno polje, čigar silnice vodijo od spodaj navzgor (III.), in deloma vezani elektroni v izolatorju zavzamejo nasprotno lego od poprej. V izolatorju je nastal pomikalni tok deloma vezanih elektronov. Električno polje je najjačje, ko preneha magnetno polje okoli tuljave. Tudi pri tem nihanju ima električna energija dve obliki in bi neprestano pre¬ hajala iz tuljave na kondenzator in zopet nazaj, če bi ne bilo nobenih ovir, nobenega dušenja, ki porabijo končno vso energijo. Kakor pri nihanju prožnega peresa se tudi tukaj poten- cielna energija periodično izpreminja v kinetično in obratno. Električnemu polju v kondenzatorju sledi magnetno polje okoli tuljave in temu zopet električno polje. Med obema poljema je fazni razloček 90°, če ni v nihajnem krogu nobenega dušenja. V nihajnem krogu teče, če smo njegov kondenzator naelek¬ trili ter ni v njem nobenih ovir, izmenični tok neskončno dolgo; v krogu nastane električno nihanje. Pri tem^ se ne porablja nobena energija, ne opravlja nobeno delo. Ce pa je v krogu majhno dušenje, lahko z majhno energijo dosežemo, da elek¬ trično nihanje ne prestane. Iz navedenega spoznamo, da odgovarjajo pojavi v toko- vodniku omenjenim trem pogojem, ki morajo biti izpolnjeni pri vsakem nihanju (glej na strani 86.!). Opravičeno govorimo o elek¬ tričnem nihanju v tokovodniku, ki obstaja iz kondenzatorja in samoindukcijske tuljave, in ga imenujemo električni nihajni krog. Nihajni krog, o katerem smo dosedaj razpravljali, ime¬ nujemo sklenjen nihajni krog. Slika 124. predstavlja nihajni krog z iskrilom (iskrodaljo) k. Tudi o tem 124 K -M- + + krogu pravimo, da je sklenjen, čeprav je v iskrilu prekinjen, kajti če ima elektrenina v kondenzatorju zadostno napetost, preskoči razdaljo k v obliki iskre, ki na mah sklene krog. To se zgodi, ker se zrak v iskrilu ionizira, kakor bomo slišali. Enostaven nihajni krog z iskrilom je leydenska steklenica, ko se zunanje obloge tišči ena kroglica izpraznjevala, drugo kroglico pa približujemo zbiralu steklenice. Izpraznjevalo je izolirana ko¬ vinska kljuka, njena dela se dasta pre¬ mikati in predstavljata majhno samo- indukcijo. Pri naelektreni steklenici pre¬ skoči med kroglicami v določeni razdalji električna iskra. Pravimo, da se je steklenica razelektiila, izpraznila. Po prvi iskri lahko dobimo še eno ali celo več / ^ k električnih isker, ki dokazujejo, da je nastalo v tako prirejeni leydenski stekle¬ nici električno nihanje. Dosedaj smo govorili o enem ni¬ hajnem krogu, spojiti pa se dasta tudi dva kroga. Razločujemo različne vrste in različne stopnje spajanja. Pri spajanju prehaja nihajna energija iz prvega nihajnega kroga na drugi kiog. O dveh krogih pravimo, da sta spojena, če je del silnic obema skupen. Število skupnih silnic določuje stopnjo spajanja. Spajanje je ohlapno, če imata oba kroga malo skupnih silnic, in tesno, če pripadajo skoro vse silnice obema krogoma. Silnice so lahko magnetne ali električne in tedaj go¬ vorimo o induktivni ali kapacitivni spojitvi, kakor smo že obširneje razpravljali na strani 49. Ob tej priliki smo omenili tudi galvanično spojitev, kjer sta oba kroga zvezana po Ohmovem uporu. Omenjene tri spojitve popolnimo še z dvema novima. Galvanično-induktivna spojitev (slika 125.) na¬ stane iz čisto galvanične, če zamenimo Ohmov upor s samo- Sl. 124. Nihajni krog z iskrilom. 125 Sl. 125. Galvanično-induk- Sl. 126. Galvanično-kapa- tivna spojitev. citivna spojitev. indukcijsko tuljavo. Pri galvanično-kapacitivni spojitvi (slika 126.) ima prvi krog tri zaporedno zvezane kondenzatorje in srednji kondenzator pripada obenem tudi drugemu krogu. Kot primer induk¬ tivne spojitve dveh ni¬ hajnih krogov ome¬ njamo resonanco dveh leydenskih steklenic (slikal27.). Oblogi ene steklenice zvežemo z daljšo žico in jo na enem mestu prekinemo z iskrilom ki. Enako opremimo drugo steklenico, pri kateri se da spojna žica podaljšati ali skrajšati. Tako nastaneta dva nihajna kroga, ki jih postavimo blizu skupaj. Ce elektrimo steklenico prvega kroga z iskrnim induktorjem ali influenčnim strojem, se steklenica razelektruje v iskrilu k u Ako je drugi krog uglašen na prvega, se istočasno tudi njegova steklenica raz¬ elektruje v iskrilu /< 2 . Ce spojno žico drugega kroga nekoliko Sl. 127. Resonanca dveh leydenskih steklenic. 126 premaknemo, razglasimo s tem oba kroga in opisani pojav izostane. Ako uglasimo dva nihajna kroga na isto frekvenco, ju spo¬ jimo in zbudimo v enem električne nihaje, prehaja energija med krogoma sem in tja kakor pri dveh spojenih nihalih (glej sliko 96.1). Ta pojav se imenuje utripanje; v vsakem krogu narašča in pojema jakost in napetost ritmično, v taktu utripalne frekvence. Opisani učinek je odvisen od spojitve. Pri tesni spojitvi prehaja nihajna energija urno iz primarnega v sekundarni krog in zopet nazaj. Pravimo, da je medsebojna indukcija med kro¬ goma velika. Pri ohlapni spojitvi deluje pač primarni krog na sekundarnega po indukciji, a drugi krog vpliva prav malo na prvega. O tem se prepričamo tudi tako-le: V sekundarnem krogu nastane indukcijski tok le tedaj, če seče ta krog silnice primarnega kroga. Ako seče n. pr. od 100 silnic primarnega kroga sekundarni krog le 10. silnic, pre¬ haja od energije prvega kroga le 10% na drugi krog. Iz drugega kroga se vrača potem 10% energije na prvi krog, t. j., energija primarnega kroga se radi vpliva sekundarnega kroga izpreminja le za 1 %. Povračanje energije na prvi krog preprečujemo s tem, da zbujamo nihaje s sunki. Ta način obstaja v tem, da se prekine spojitev med obema krogoma v onem trenutku, ko je oddal prvi krog vso svojo energijo drugemu. V tem primeru porabljamo nihajni krog z iskrilom. Ko iskra preskoči, vpliva prvi krog najjače na drugega, ko iskra preneha, pa ne more vplivati drugi krog na prvega, ker je prvi že prekinjen. Iz navedenega spoznamo, da je pri tesni spojitvi dveh krogov prenos energije velik, pri ohlapni pa majhen. Tesna spo¬ jitev bi bila primernejša, če bi ne nastalo radi nje v vsakem po¬ sameznem krogu utripanje, ki preprečuje uglašanje. Zato spajamo kroga vedno ohlapno, da dosežemo med njima boljšo resonanco in manjši prenos energije. Poleg ohlapne spojitve mora biti v obeh nihajnih krogih tudi dušenje majhno, če hočemo en krog na drugega natanko 127 uglasiti. Vse izgube, ki zmanjšujejo nihajno energijo, povzročajo dušenje v krogu. Dušenje nastane največ radi Ohmovega upora, ki povzroča, da se pretvarja nihajna energija v toploto in nihanje polagoma preneha. Razločujemo udušeno in neudušeno nihanje elek- trenine v nihajnem krogu. Pri neudušenem nihanju imajo vsi nihaji enako amplitudo (glej sliko 91.1), pri udušenem pa se amplitude vedno zmanjšujejo in končno nihanje prestane (glej sliko 88.1). Čas, ko preneha nihanje v krogu, je mera za nje¬ govo dušenje. Črta, ki spaja amplitude zaporednih nihajev, se imenuje krivka dušenja. Čim bolj je ta krivka nagnjena proti vodoravni osi, tem večje je dušenje v krogu. Ako je dušenje v krogu veliko, ne moremo nanj drugega kroga natanko uglasiti, ker preneha radi dušenja v prvem krogu nihanje prehitro. Zlasti je dušenje veliko v nihajnih krogih z iskrilom, kjer predstavlja iskra velik upor in porabi največ energije. Visokofrekvenčni toki se razširjajo le v zgornji plasti provodnika (skinefekt), globlje v njegovo notranjost pa ne pridejo. Zato se zmanjša upor proti takim tokom, če damo pre¬ vodniku večjo površino. V nihajnih krogih ne porabljamo ma¬ sivne žice, pač pa žično vrvico, ki obstoji iz veliko posameznih, med seboj izoliranih, zelo drobnih žic (n. pr. 7X7X0'15). Pri večjih energijah porabljajo v ta namen bakren trak ali ba¬ kreno cev. Dušenje v nihajnem krogu se tudi zmanjša, če rabimo v kondenzatorjih in tuljavah najboljše izolatorje, da se prepreči odvajanje električnega toka. Notranji premeri tuljav ne smejo biti premajhni (ne pod 5 cm!), da ne nastanejo vrtinčasti toki. Zato tudi ne sme biti v notranjosti tuljave nobene kovine. Da se ne poveča kapaciteta tuljav, vijemo njene ovoje le v eni legi. Vsak nihajni krog, z iskrilom ali brez njega, ima samosvoje 1 " _ r _ nihanje s frekvenco n = ^ __ j^ ali nihajno dobo T = 2 ~ \ Lli, kjer je izražena samoindukcija L v henry-jih in kapaciteta K 128 v faradih. Poleg te posebno izrazite lastne frekvence je mogočih še več frekvenc, pri katerih krog nekoliko zaniha. Vse te fre¬ kvence so z glavno frekvenco v celoštevilčnem razmerju. Pravimo, da nastajajo v krogu osnovni in višji nihaji. V nihajnem krogu nihajo elektroni, se giblje elektrenina sem in tja. Gibljivi elektroni vplivajo na obdajajoči eter, ki tudi zaniha. V etru nastane postopno transverzalno valovanje, ki se raz¬ širja s hitrostjo svetlobe c na vse strani in je ( 39 ) Dolžino tega valovanja dobimo iz enačbe A = cT, torej je a = 2 k c [LK, ali če izrazimo vse v cm y je X cm = 3.10«. 2 r. |/~ ^ = 2^f/£^K~ in ( 40 ) Po tem obrazcu dobimo valovno dolžino v metrih, če izrazimo kapaciteto in samoindukcijo L v cm. c = 300.000 kmjsek = 3.10 10 cmjsek. 129 Z izpreminjanjem samoindukcije L ali kapacitete K ali pa obeh lahko frekvenco samosvojega nihanja v krogu poljubno izpreminjamo. S tem izpreminjamo tudi dolžino postopnega vala v etru. Val je tem daljši, čim večja sta L in K. Kapaciteto izpreminjamo z vrtilnim kondenzatorjem, samoindukcijo pa v variometrih, premikalnih in večdelnih tuljavah. Primer. Kolika je dolžina X električnega vala, ki ga zbuja nihajni krog s samoindukcijo L — 360000 cm in kapaciteto K = 900 cm ? Tu dobimo : X m = \[Tk = |/360000l900 = ^-.600.30 = 360 100 100 100 ' 1130 m. Oba nihajna kroga z iskrilom in brez njega prištevamo k sklenjenim nihajnim krogom. Razloček med njima obstaja v tem, da ima nihajni krog z iskrilom večje dušenje in jače vznemirja eter ko krog brez iskrila, in le z nihajnim krogom z iskrilom se da prenesti električna energija s sunki v spojen nihajni krog. 2. Električno izžarivanje, aniena. Vpliv elektronov, ki nihajo v sklenjenem nihajnem krogu, na obdajajoči eter je sicer precej velik, vendar še premajhen, da bi segal v večje daljave, kajti vsakemu posameznemu delu v krogu odgovarja na nasprotni strani drug del, čigar učinek uničuje učinek prvega dela, ker ima tok istočasno v obeh delih nasprotni smeri. Kako si pomagamo v tem slučaju, spoznamo iz tukaj na- i vedenega akustičnega primera. Ton glasbenih vilic je slab in se ne sliši daleč. V večjo lepenko naredimo tako široko in dolgo zarezo, kakor jo potrebuje rogelj vilic (slika 128.). Če udarimo po vilicah in jih držimo v zarezi pred lepenko, slišimo njihov ton po vsej sobi. Kako si to razlagamo ? Andrte: Radio. 9 130 Ko vilice zvene, nihata roglja urno drug proti drugemu in zopet narazen. Med njima se zrak zgoščuje in zopet razred¬ čuje. Na srednji sliki je narisano, kako se giblje rogelj in zračni delci okoli njega. Ako porabljamo lepenko, oviramo z njo zračne delce, ki se umikajo roglju, da morajo narediti pot okoli lepenke. Z lepenko dosežemo, da se zrak okoli vilic močno vznemirja, Sl. 128. Ojačevanje tona glasbenih vilic. da so vilice z zrakom tesno spojene. Tako prirejene vilice se slišijo dalje in bolje izžarivajo akustične valove kakor proste vilice. Vilice pa potrebujejo pri tem precej energije in nihajo udu- 131 seno; ne nihajo tako dolgo, kakor bi nihale proste vilice. Govorimo o dušenju, ki ga povzroča izžarivanje. Iz tega primera spoznamo, da postane izžarivanje nihaj¬ nega kroga, vpliv na eter, posebno močno, če podaljšamo njegove silnice, zlasti še, če poskrbimo, da se silnice odtrgajo od nihajnega kroga. Električne silnice podaljšamo, če sklenjen nihajni krog raztegnemo v odprt krog. Kako se to zgodi, kaže slika 129. V nihajnem krogu, ki obstoji iz kondenzatorja K, samo- indukcijske tuljave L in iskrila k, razmikamo plošči kondenzatorja vedno bolj, dokler ni krog premočrtno iztegnjen._ Iz sklenjenega kroga nastane pri tem odprt nihajni krog. Ce naelektrimo plošči kondenzatorja v odprtem krogu, n. pr. zgornjo pozitivno 9 ’ 132 in spodnjo negativno, nastanejo med njima precej dolge elek¬ trične silnice, ki niso več ravne in med seboj vzporedne. Silnice vstopajo v obdajajoči prostor in se v njem sklepajo. Pri skle¬ njenem nihajnem krogu ni tega pojava. Imenujemo ga razpršbo silnic. V odprtem nihajnem krogu preskoči pri določeni napetosti iskra v iskrilu in po njej zaniha elektrenina. Spodnja plošča se naelektri pozitivno, zgornja negativno in smer silnic se izpremeni. Silnice, ki se razširjajo s hitrostjo svetlobe, izhajajo iz pozitivne in izginjajo v negativno ploščo kondenzatorja. Če povečamo število nihajev v odprtem krogu, izpreminjata plošči zelo urno svojo polariteto in silnice izvirajo sedaj z zgornje, sedaj zopet s spodnje plošče. Pri hitri frekvenci in dolgih silnicah, kakor jih dobimo na odprtih nihajnih krogih, se utegne zgoditi, da ne najdejo silnice, ki izhajajo z ene plošče in silijo k drugi, na drugi plošči nasprotne, pač pa isto polariteto, ki jih odbija. Silnice se torej pri vseh večjih frekvencah o d trgujejo od odprtega ni¬ hajnega kroga in se razširjajo v njegovem električnem polju s hitrostjo svetlobe kakor električni valovi. V provodni žici, ki veže plošči z iskrilom, in v iskrilu teče pri električnem nihanju tok in zbuja v svoji okolici magnetno polje. Njegove silnice obdajajo žico v koncentričnih krogih (slika 130.) in izpreminjajo pri vsakem nihaju svojo smer. Okoli odprtega nihajnega kroga nastane neskončno veliko magnetno polje, v njem se razširjajo magnetni valovi. Električno nihanje povzroča okoli odprtega nihajnega kroga električno in magnetno polje, ki ga kratko imenujemo elektro¬ magnetno polje. To polje sega neskončno daleč in v njem se razširjajo elektromagnetni valovi. Skoz vsako točko polja vodi električna silnica in pravokotno na njo ma¬ gnetna. Primer. Recimo, da traja v odprtem nihajnem krogu nihaj 10 -6 sekund in nastane pri vsakem razelektrenju 10 ni¬ hajev. Potem se izpremeni elektromagnetno polje okoli nihaj¬ nega kroga 10-krat v 10"° sekundah in se razširi v tem času 133 3000 m daleč, vsak posamezni val pa 300 m. Nasiane skupina 10 valov, ki se razširjajo s hitrostjo svetlobe. Ako se nihaji v krogu po —— sekunde ponove, nastane nova skupina valov, med¬ tem pa se je razširila prva skupina že 300 km daleč. Če zade¬ nejo valovi na nihajne kroge, ki so uglašeni nanje, nastane tudi v njih električno nihanje. Na tem pojavu obstaja brez¬ žična telegrafija. Odprt nihajni krog, ki s svojo dolžino po¬ spešuje, da se odtrgajo od njega silnice, se imenuje antena. Opi¬ sali smo navadno ali kondenzatorsko an¬ teno, ki je nastala iz kondenzatorja. Ta antena razpršuje električne in magnetne silnice. Drugače pospešu¬ jemo izžarivanje z veliko in široko tuljavo, ki jo imenujemo o kV i r n o anteno. Vendar pa iz- žariva taka antena sil¬ nice v splošnem slabše od kondenzatorske an¬ tene in se navadno rabi le kot prejemna antena. Kondenzatorska an- Sl. 130. Eleklromagnetno polje odprlega tena ima dve plošči. Ker . nihajnega kroga, se silnice le pri visoki anteni razpršujejo, smemo v primerni višini namesto razsež- nih plošč razpeti eno ali več med seboj izoliranih žic. Slično 134 žico razpnemo pod prvo kot nasprotno ploščo kondenza¬ torja in jo imenujemo dopolnilo antene (protiutež). Pokazalo daj ne antene. Slično napravo ima tudi prejemni aparat in se imenuje prejem n a antena. Na navadno anteno delujejo elek¬ trične in magnetne silnice, na okvirno v glavnem magnetne silnice. V sklenjenem nihajnem krogu teče skoz vsak njegov prerez tok iste jakosti in smeri, in to kljub temu, da kroži v krogu izmenični tok. O takem toku pravimo, daje kvazi-stacionaren, ker je slučaj isti, kakor če bi imeli v krogu stacionaren isto- smerni tok. Električna napetost je v takem krogu le na ploščah kondenzatorja. V odprtem nihajnem krogu pa tok nima povsod in vedno iste jakosti in napetosti, ker je kapaciteta in samoindukcija antene porazdeljena po vsej njeni dolžini. Preden preskoči v iskrilu iskra, je napetost na ploščah kondenzatorja največja in pojema polagoma do 0 v iskrilu. Nasprotno pa nima tok v ploščah nobene jakosti, v iskrilu pa največjo, kadar preskakujejo v njem iskre. V vsaki točki provodne žice, ki veže plošči z iskrilom, ima tok različno jakost in napetost, ki sta naznačeni s pravokotno raz¬ daljo od žice (slika 132.). Kot najenostavnejši primer bomo obravnavali linearno anteno, pri kateri stoji žica vertikalno in ima iskrilo v sredi (slika 132. A). Napetost ima v skrajnih točkah linearne antene največjo vrednost in pravimo, da ima napetost tam nihajna vrhova, v iskrilu pa vozel. Jakost ima v iskrilu A Sl. 131. Antena, dopolnilo, zemlja in okvirna antena. A o pa se je, da na- domestuje dopolnilno anteno prav dobro zemlja, ki zadostno provaja elektroma¬ gnetne valove. Simbo¬ lično rišemo različne antene, kakor kaže slika 131. Dosedaj smo obravnavali le od¬ 135 A - C + Sl. 132. Jakost in napetost pri linearni anteni. nihajni vrh, v skrajnih točkah antene pa vozla. V linearni anteni nihata jakost in napetost stojno. Slika 132. B kaže, kako izpreminja tok v anteni svojo smer in jakost. Največjo jakost i\ ima tok v začetku, ko prično v iskrilu preskakovati iskre. Tej sledi nekoliko manjša jakost / 2 v nasprotni smeri i. t. d. Jakost in napetost toka se tudi v odprtem nihajnem krogu v fazi razlikujeta za 90°, kakor se razlikujeta v sklenjenem krogu. Pri prehodu toka v iskrilu prehaja pozitivna napetost v negativno in obratno. Na sliki 132. A sta narisani krivki za jakost / in napetost V. Poudariti pa je treba, da se obe krivki v fazi razli¬ kujeta za 90 ,) . Jakost ima vrednost./, kadar je napetost 0, kadar pa je jakost 0, ima napetost vrednost V. Obe krivki se pola¬ goma zmanjšujeta. Slika 132. B kaže, kako se sčasoma zmanj¬ šuje krivka za jakost. 136 Nihajna energija zavzema tudi tukaj kakor v sklenjenem nihajnem krogu dve obliki. Iz električnega polja nastane ma¬ gnetno in obratno; obe polji se v fazi razlikujeta za 90°. Na linearni anteni (slika 132. C), zvezani z zemljo, nastane stojno električno nihanje z nihajno dobo, ki je največ odvisna od dolžine / antene. To nihanje zbuja v etru postopno elektromagnetno valovanje, ki ima dolžino A in je ^ = / ali ( 41 ) kakor kaže slika. Ta obrazec velja le za linearno anteno, pri vseh drugih antenah so valovi v etru daljši. Vsaka antena ima samosvoje nihanje, ki se ravna po njeni kapaciteti K in samoindukciji L; imenujemo ga tudi glavno nihanje antene. Antena je uglašena na valovno dolžino 2 Tt / - 'K m = v LK. S posebnim kondenzatorjem in tuljavo je mo¬ goče anteno skrajšati, oziroma podaljšati, da se da v določenih mejah uglasiti na poljubno valovno dolžino. Glavno nihanje poljubne antene je odvisno največ od njenih dimenzij in oblike. Dolžino elektromagnetnega vala, ki je nanj antena uglašena, lahko precej natanko določimo s poskusom (slika 133.). V navadi so te-le enostavne antene: a) linearna ali enožična pokončna antena, b) L-antena, c) f-antena in d) zvezdna antena. Pri vsaki anteni razločujemo antensko in odvodno žico. V antenski žici je v glavnem kapaciteta, v odvodni pa samoindukcija antene. Razen navedenih anten so še v navadi dvojne ali trojne antene, ki jih razpenjamo, če je za enojno anteno premalo prostora. Iz istega vzroka se razpenja valjasta in obro- 137 časta antena. Tudi večkratna vertikalna antena je mogoča. Nadomestilo za zunanjo anteno je podstrešna ali sobna antena. Okvirna antena dobiva iz elektromagnet- a) _A= k l 51 A) A = 71 nega polja prav malo energije, ki jo je treba v prejemnem aparatu zelo ojačiti. Ako zve¬ žemo oba konca sobne antene s prejemnim apa¬ ratom, tedaj ni treba zveze z zemljo in iz sobne je nastala velika okvirna antena. Dolžina antene, ki jo nameravamo razpeti, se določi na ta-le način: Valovi, ki jih nočemo prejemati, naj imajo valovno dol¬ žino 300 m. Tako dolgo mora biti tudi samosvoje nihanje antene. Če se odločimo za normalno T- anteno, potem mora biti njena c)^=5l (l-£d*v) Sl. 133. Določevanje glavnega nihanja .. različnih anten. 138 dolžina / = 60 m; odvodno žico u naredimo 20 m visoko in anteno d 80 m dolgo. Če hočemo prejemati daljše valove, se moramo odločiti za daljše glavno nihanje antene, kajti antena deluje najbolje blizu samosvojega nihanja. Da pojasnimo, kako antena deluje, jo štejemo za eno in zemljo za drugo ploščo kondenzatorja. Dolžino glavnih ni¬ hajev v anteni izračunamo prav tako, kakor pri odprtem ali 2 n sklenjenem nihajnem krogu, namreč po obrazcu A 0 100 \fioKa. Poznati moramo antenino kapaciteto K a in njeno samoindukcijo L a . S tako anteno brez uglaševalnih priprav se zadovoljujemo le tedaj, če hočemo poslušati le eno oddajno postajo. Ker prejemamo s prejemnim apa¬ ratom različne frekvence, nam ne zadošča glavno nihanje antene, marveč uglašujemo anteno s posebnim kondenzatorjem in tu¬ ljavo na krajše in daljše valove. Antena ima svojo kapaciteto največ v vodoravnem delu, ki ima v primeri z zemljo največjo nape¬ tost, v odvodni žici pa je večina njene samoindukcije, ki nikakor ni velika. Če vklenemo v odvodni žici blizu zemlje tu¬ ljavo L a , združimo s tem skoro vso an¬ tenino samoindukcijo v eni točki in nastali tok ima v tuljavi največjo vrednost, ker ima njegova jakost tukaj nihajni vrh. Tuljavo L a porabimo obenem, da spojimo anteno s prejemnim aparatom. Tudi antenino kapa¬ citeto K a si lahko mislimo združeno v eni točki, in sicer tako, kakor jo rišemo na naslednjih slikah, namreč vzporedno z njeno samoindukcijo L a , kajti v najskrajnejši točki ima antena največjo napetost, pri zemlji pa nobene. Glavno nihanje antene se da s kondenzatorjem K s skrajšati, če ga zvežemo zaporedno s samoindukcijsko tuljavo L a med njo Sl. 134. Skrajšanje antene. 139 in zemljo, kakor je narisano na sliki 134., ali nad njo in anteno. Dodana kapaciteta K s je z antenino kapaciteto K a zaporedno zve¬ zana ; skupna kapaciteta K se s tem zmanjša. Z navedeno vezavo smemo zmanjšati antenino kapaciteto na polovico in znižati s tem njeno samosvoje nihanje na 0'7-kratno vrednost: A = K [2 2 [2 = 0'7 V Prejemna antena ima največ 1000 cm kapacitete. Samosvoje nihanje antene podaljšamo, da povečamo njeno samoindukcijo z zaporedno zvezano tuljavo L p , kakor kaže 135. slika. V tem slučaju je A 2 2 n 100 V r (La "I - L p ) K a . Sl. 136. Podaljšanje antene s K p . 140 Lahko pa tudi povečamo antenino kapaciteto z vzporedno zve¬ zanim kondenzatorjem K p (slika 136.) in dobimo daljšo valovno dolžino: h = Wo 'fW' + K p* L °- Da se vrši uglašanje enakomerno in brez skoka, rabimo samo- indukcijski variometer in vrtilni kondenzator (z natančno nastavo). Tako smemo glavno nihanje prvotne dolžine. Vezava za Vezava za kratke valove. dolge valove. v anteni podaljšati do 6-kratne Sl. 139. Vezava za kratke in dolge valove. 141 Slika 137. kaže anteno za kratke valove, na sliki 138. pa je narisana antena za dolge valove. Obe vezavi sta združeni na sliki 139., ki kaže, kako preidemo na mah od kratkih valov k dolgim. Ker raste kapaciteta in samoindukcija antene z njeno dolžino, rabimo nizko anteno, kadar prejemamo kratke valove, kajti že pri linearni anteni je valovna dolžina, ki je na njo antena ugla¬ šena, enaka štirikratni njeni višini. Radi tega se vedno porablja pomanjševalni kondenzator. Prekratke antene bi dobivale iz elektromagnetnega polja tudi premalo energije. Nasprotno pa bi rabili za prejemanje dolgih valov dolgo anteno, če je ne bi podaljševali s tuljavo (p o d a 1 j š e v a 1 na tuljava) ali z vzpo¬ redno zvezanim kondenzatorjem. — Pri oddajnih antenah ne upoštevajo teh pripomočkov, marveč postavljajo zelo dolge antene, da se prenese čim več energije. Da je mogoče določiti, kako antena izžariva in kolika je jakost v poljubni točki nastalega elektromagnetnega polja, mo¬ ramo poznati efektivno ali učinkovito višino oddajne antene, ki se ne da direktno odmeriti. Zato navajamo približno vrednost efektivne višine pri posameznih antenah. Pri L- in /'-an¬ tenah, ki imajo veliko končno kapaciteto, je Im ~~ L m , če pomenja / efektivno in L geometrično (z merilom odmerjeno) višino antene, merjeno v metrih. Pri linearni, vertikalni anteni je / _i_ i r 1 m o L *m in pri zvezdni je / = 4 r Vsi ti podatki veljajo za antene na prostem, kjer je zemlja ravna, ne veljajo pa za antene v mestih, kjer so visoko nad zemljo kovinski deli (vodovod, strelovod i. t. d.),- ki so dobro zvezani z zemljo. Računi dokazujejo, da prejemamo poročila oddajne postaje tem bolje, čim bliže smo ji (o OT ), čim večja je efektivna višina oddajne antene ( l m ), čim večja je jakost toka v anteni, merjena 142 v nihajnem vrhu Ua), in frekvenca nihajev v anteni (n). Jakost P nastalega elektromagnetnega polja je enaka (42) Tu pomenja k konstanten faktor, ki nima za nas posebnega po¬ mena in ga ne bomo določili. Produkt II je značilen za vsako oddajno postajo. Merimo ga v „meteramperih“, ako računamo jakost I v amperih in efektivno višino / v metrih. Cim večja je frekvenca, tem jače deluje oddajna postaja. Pri večji frekvenci so pa tudi ovire, ki jih mora premagovati elektromagnetno polje na svoji poti, večje. Frekvenco, ki deluje v vsakem posameznem slučaju najugodneje, določamo s po¬ skusom. Vemo, da nastane v oddajni anteni dušenje U, radi izžarivanja, kajti, da se zbudi elektromagnetno polje, se po¬ rabi precej nihajne energije. Računi dokazujejo, da je upor U, odvisen od valovne dolžine in od efektivne višine antene: (43) Primer. V anteni z efektivno višino 10 m znaša pri 400 m valovne dolžine dušenje radi izžarivanja 1 Q, kajti U, = 1600 ; 2 ■ 1600 .100 400.400 lfl. Ako je jakost toka v nihajnem vrhu /= 10 A, tedaj izžariva antena / 2 Ui = 100 . 1 = 100 IV. Če znaša skupno dušenje v anteni 15 Q, niha v anteni 10 2 .15 = 1500 W. 100 vvattov se izžariva, 1400 vvattov pa se porablja, da se premagujejo različni upori. Odmeriti moremo le skupni upor, ne pa upora, ki je nastal radi izžarivanja in je koristen, pri tem ko pomenjajo vsi drugi upori izgubo na nihajni energiji. Zato se ne da prav natanko določiti, s koliko energijo kaka postaja oddaja. Večinoma se za- 143 dovoljujemo, da povemo, koliko vvattov niha v anteni. V opisanem primeru pravimo, da oddaja postaja z 1’5 kW. Ta podatek pa ne pove veliko, ker je velik razloček, ali odpade od 1500 wattov v anteni na izžarivanje 100 ali 500 wattov. 3. Proizvajanje visokofrekvenčnih nihajev, oddajna postaja. V radiotehniki se porabljajo nihaji, ki imajo zelo veliko frekvenco. Imenujemo jih visokofrekvenčne nihaje. Naj¬ krajši nihaji, ki jih praktično rabimo, imajo dolžino približno 3 m in najdaljši 30 km. Kako proizvajamo tako visoke frekvence, spo¬ znamo iz naslednjega enostavnega primera: Nihajni krog L—K skle¬ nemo, kakor kaže 140. slika, s poloma baterije B in damo stikalu S lego 1—2; pri tem se kondenzator napolni in dobi neko napetost. Če po¬ stavimo nato stikalo v lego 1 — 3, je nihajni krog sklenjen in kondenzator se razelektruje v nihajih s frekvenco _ __ 1 _ 2n / LK Če izpreminjamo kapaciteto K in samoindukcijo L, dobimo naj¬ različnejše frekvence. Nastali nihaji so udušeni in urno prenehajo. Opisano napravo izboljšamo, ako uklenemo namesto eno¬ stavnega stikala avtomatično prekinjalo, ki sklene izpraznjeni kon¬ denzator zopet z baterijo. Kot "prekinjalo rabimo brnjač B y (slika 141.). Baterijski tok se po brnjaču urno sklepa in prekinja. V času, ko je tok prekinjen, se napolnjuje in izpraznjuje konden¬ zator v električnih nihajih in nastane cela skupina nihajev. Sl. 140. Principielno proizvajanje nihajev. 144 Primer. Tuljava ima samoindukcijo L = 0‘1 mH = 10 4 H in kondenzator kapaciteto K = 0'01 \iF = 10 -8 F. Potem je krožna frekvenca ca = /io- 4 .io - 8 io _fi enostavna frekvenca n 10 ,! \f LK = —= 10« ir (O 2 jv 2 Ji =4= 150.000. Sl. 141. Generator z brnjačem. Kondenzator se ne izpraz- njuje vso sekundo, ker so nihaji radi upora v krogu udušeni in kmalu prenehajo. Recimo, da nastane pri vsaki izpraznitvi 50 ni¬ hajev in prekine brnjač 1000-krat na sekundo baterijski tok. Nihaji trajajo 50 150.000 je še vedno 1000 1 3000 1 ” 3000 sekunde in do naslednjega sklepa toka 2 1 3000 1500 sekunde. Presledek med posameznimi skupinami nihajev je še enkrat tolik ko oni čas, ko traja nihanje. Vsako napravo, kjer nastanejo električni nihaji, kratko ime¬ nujemo visokofrekvenčni generator. Opisali smo ge¬ nerator z brnjačem, ki ga rabimo v valovomeru, napravi, s katero merimo dolžino elektromagnetnih valov. Več energije dobimo, če zamenimo brnjač z iskrnim induktorjem in zvežemo nihajni krog z njegovo sekundarno tuljavo, vmes pa vdelamo iskrilo k, kakor vidimo na sliki 142. Pri vsaki prekinitvi primarnega toka se napolni na sekundarni tuljavi kondenzator K in se pri zadostni napetosti izprazni z iskro v iskrilu. Nastane nihanje, čigar frekvenca se izpreminja s samoindukcijo in kapaciteto nihajnega kroga. Pri vsaki iskri nastane več nihajev in njih število je odvisno od krogovega 145 upora. Število isker se izpreminja s hitrostjo, s katero se pre¬ kinja primarni krog induktorja. Taka naprava se imenuje iskrni generator. Nastale iskre delajo velik ropot in jih imenujemo glasne iskre. Iskrni generator je rabil Marconi pri svojih prvih poskusih. Marconijeva oddajna postaja (slika 143.) nastane iz .vwvw/ pWWVWW Sl. 142. Iskrni generator. Sl. 143. Marconijeva oddajna postaja. iskrnega generatorja, če porabljamo namesto sklenjenega nihaj¬ nega kroga odprt krog in ga opremimo s podaljševalno tuljavo L in zmanjševalnim kondenzatorjem K, da ga lahko uglasimo na poljubno frekvenco. Nastali nihaji so hudo udušeni, ker je iskrilo vdelano v anteni. Andree: Radio. 10 146 Pri iskrnem generatorju ne slede iskre v enakih presledkih druga drugi. Če nadomestimo induktor z generatorjem za izmenični tok in povečamo napetost nastalega toka s posebnim transfor¬ matorjem, dosežemo, da je presledek med posameznimi iskrami vedno isti. V iskrilu iskra vedno preskoči, brž ko doseže nape¬ tost v sekundarni tuljavi transformatorja potrebno pozitivno ali negativno vrednost. Med posameznimi skupinami nihajev obstajajo še vedno preveliki presledki, kajti nihajni krog je močno udušen prav radi isker v iskrilu, ki jih pa ne moremo pogrešati, ker brez njih nihanje ne bi nastalo. Omenjeni presledki se dado neko¬ liko zmanjšati, če damo izmeničnemu toku večjo frekvenco. Vendar pa ne sme nastati v iskrilu trajna iskra, električni ob¬ ločni plamen, ki generator kratko sklene, kajti tedaj nihaji izostanejo. Ta nedostatek se nekoliko zmanjša, če rabimo iskrilo z ugašajočimi iskrami. Tako iskrilo obstoji iz več po¬ srebrenih, primeroma velikih bakrenih plošč, ki so prav blizu skupaj (0'2 mm ali še bolj). Ker je baker dober provodnik to¬ plote in srebro še boljši, se iskrilo hitro toliko ohladi, da iskre ugasnejo. Slika 144. simbolično predstavlja to iskrilo, pri katerem smemo frekvenco Sl 144. Iskrilo z ugašajo- izmeničnega toka zvišati do 1000 v se- čimi iskrami. kundi, ne da bi nastal v iskrilu obločni plamen. Tako dobimo v sekundi še enkrat toliko isker, ker iskre preskakujejo pri pozitivni in nega¬ tivni napetosti. Opisali smo generator z ugašajočimi iskrami. Primer. Recimo, da znaša frekvenca v nihajnem krogu n = 150.000, frekvenca generatorja 1000, torej frekvenca isker 2000; tedaj je presledek med dvema zaporednima iskrama 1 sekunde. Ce ima vsaka skupina 50 nihajev, potem trajajo 147 nihaji sekunde in presledek med dvema zapo- 150.000 3000 r 111 rednima skupinama znaša še vedno —r— — —— = —— sekunde. Zuuu jUUU ou(J0 Kako se da opisani generator bolje porabiti kakor v Mar- conijevi vezavi, nas pouči Teslov transformator, ki nima železnega jedra. Nikola Tesla, naš rojak in velik iznajditelj, ki živi v Ame¬ riki, je porabil visokofrekvenčne toke v posebnem transforma¬ torju kot primarne toke in je dobil v sekundarni tuljavi toke z izredno visoko napetostjo. Primarna tuljava Teslovega transfor¬ matorja ima malo ovojev debele žice, na sekundarni pa je navita prav tanka in skrbno izolirana žica v veliko ovojev. Slika 145. kaže instrumentarij za Teslove poskuse. Pola sekundarne tuljave iskrnega induktorja I sta zvezana s ploščama kondenzatorja K, ki tvori z iskrilom k in primarno tuljavo trans¬ formatorja T nihajni krog. Kondenzator se izpraznjuje in v iskrilu nastanejo prav glasne iskre. Visokofrekvenčni tok v primarni tuljavi P inducira v sekundarni tuljavi 5 izmenični tok, ki ima prav veliko napetost. Sekundarna tuljava ima posebni elektrodi in s 2 in med njima delamo poskuse s tem tokom, ki ga imenujemo Teslov tok. Teslovi toki imajo napetost več stotisoč voltov, pa vendar ne škodujejo človeškemu telesu, pri tem ko toki z nizko frekvenco 10 ‘ 148 in z nekaj sto volti napetosti usmrte človeka. Mislimo, da se razširjajo ti toki le na površju provodnika, v njegovo notra¬ njost pa ne proderejo globoko (skinefekt). Pri srednje do¬ brem provodniku, kakor je človeško telo, pa sega njihov vpliv tudi globlje in telo se segreva. Teslovi toki se rabijo v medicini, zlasti pri masiranju, kar povzroča radi iskrenja v prejemnem aparatu močne motnje. Če spojimo elektrodi Sj in s 2 z dvema kovinskima plo¬ ščama, ki sta postavljeni druga proti drugi in dobro izolirani, nastane med njima močno električno polje. Steklena cev, kjer smo zrak razredčili, se zasveti v tem polju, četudi se ne dotika plošč. Nastalo svetlobo imenujemo Teslovo svetlobo. Tesla je menil, da bi se dala ta svetloba porabiti za razsvetljavo (razsvetljava bodočnosti). Teslov tok ima tako veliko napetost, da žari pol sekun¬ darne tuljave in izžariva svetle snopiče. Na Teslovih tokih se da pokazati, da Ohmov zakon ne velja za izmenične toke. Če pritrdimo v elektrodah s t in s 2 konca daljše in debele bakrene žice, med njima pa vdelamo iskrilo, preskakujejo v iskrilu skoz zrak iskre, četudi sta pola tega iskrila zvezana z bakreno žico. Ta poskus se imenuje impedančni poskus. Impedanca je posledica zvišanja Ohmovega upora po samoindukciji. Tuljavi Teslovega transformatorja sta spojeni induktivno. En pol sekundarne tuljave podaljšamo z žico, drugi pa zve¬ žemo z zemljo. Tako prirejena sekundarna tuljava je odprt nihajni krog. Prenos električne energije iz sklenjenega nihajnega kroga na odprti krog je posebno velik, ako sta oba kroga v resonanci. Slika 146. kaže, kako se sestavi iz Teslovega instrumentarija enostavna oddajna postaja z iskrami. S to vezavo smo dosegli velik napredek, ker smo prenesli iskrilo, ki povzroča največ dušenja, iz antenskega v sklenjeni nihajni krog. Nihajna energija se prenaša s sunki iz sklenjenega na antenski krog. Zato imenujemo sklenjeni krog tudi suvalni krog. 149 Tako smo prišli do treh principielnih krogov, ki jih razlo¬ čujemo v vsaki oddajni postaji z iskrami. Ti so: 1. stroj ni krog, 2. suval ni krog in 3. antenski krog. Oddajna postaja pa lahko ima tudi več krogov. Sl. 146. Oddajna postaja iz Teslovega inslrumentarija. Da se zmanjša dušenje v antenskem krogu, je treba spo¬ jitev med suvalnim in* antenskim krogom prekiniti, ko je vsa energija prešla” v antenski krog. To se doseže z iskrilom z ugašajočimi iskrami. V anteni nastanejo malo udušeni nihaji, ki ne morejo vplivati na suvalni krog. Zato smemo kroga tesno spojiti enega na drugega, da je prenos energije velik. Jaka od¬ dajna postaja se sliši v precejšnje daljave. 150 Opisano oddajno postajo imenujemo postajo z uga¬ šajočimi ali tudi uglašenimi iskrami, kajti taka postaja izžariva znake, ki jih slišimo na pr.ejemni postaji kot tone do¬ ločene višine. Oddajna postaja z glasnimi ugašajočimi iskrami se rabi še sedaj na ladjah in je sestavljena, kakor jo vidimo na sliki 147. Postaja ima poleg treh principielnih krogov še en krog 5— F, ki ga imenujemo polnilni krog. Kondenzatorja suvalnega kroga K\ in K» se polnita s tokom, ki teče po se¬ kundarni tuljavi S transformatorja T, čigar primarno tuljavo ob- krožuje tok iz generatorja G. S transformatorjem dosežemo, da se vrste iskre v iskrilu F enakomerno in vedno pri isti napetosti toka. Generator vrti poseben motor M. Navadno ima izmenični tok iz generatorja frekvenco 500. Pred transformator vklepamo zadrgalno tuljavo Z. Ko preskakujejo iskre v iskrilu, je sekun¬ darna tuljava transformatorja kratko sklenjena in tok iz genera¬ torja bi dobil radi tega brez zadrgalne tuljave toliko napetost, 151 da bi v iskrilu nastale prav dolge iskre. Zadrgalna tuljava pre¬ prečuje torej predolge iskre v iskrilu. V splošnem ne daje transformator zadosti velike napetosti, da bi se tok v iskrilu sklenil. Ce pa sta strojni in polnilni krog med seboj uglašena, kar se doseže z izpreminjanjem upora U in zadrgalne tuljave Z, nastane radi resonance na sekundarni tuljavi dovolj napetosti, da preskoči iskra v iskrilu. Ko se to zgodi, je sekundarna tuljava transformatorja kratko sklenjena in uniči ! resonanco med krogoma. Zato ugasne iskra še hitreje, kakor bi sicer. Da lahko oddajamo Morsejeve znake, imamo med generatorjem in primarno tuljavo brzojavni ključ ki pa A Sl. 148. Delovanje oddajne poslaje. 152 v resnici ni tako enostaven, kakor je narisan na sliki. Antena z zaporedno zvezano tuljavo L., in vrtilnim kondenzatorjem K je spojena direktno s tuljavo L x suvalnega kroga, ki je na spodnji strani dobro zvezan z zemljo, biti bi pa mogla tudi induktivno. Da se prenese kar največ energije, morata biti antenski in pol¬ nilni krog natanko uglašena na isto frekvenco. Slika 148. kaže, kako debije oddajna postaja. Pri največji pozitivni in negativni napetosti nastane v iskrilu cela skupina isker. Teh skupin je 1000 v sekundi in prav toliko skupin hudo udušenih nihajev nastane v suvalnem krogu. Ti nihaji oddado svojo energijo antenskemu krogu, kjer nastane tudi 1000 skupin v eni sekundi; nihaji v anteni povzročajo elektromagnetno polje, kar že vemo. V brezžični telegrafiji se porablja Morsejev alfabet, čigar črke pišemo s pikami in črtami (n. pr. —• = n). Z opisano oddajno postajo oddamo črko n, če sklenemo strojni krog za dalje časa in po kratkem pre¬ sledku za prav kratek čas (slika 149.). Črta obstaja pri tem iz več in pika iz prav malo skupin visokofrekvenč¬ nih nihajev, ki so bolj ali manj udušeni, kar je odvisno od upora v antenskem krogu. Slika 150. kaže isti Morsejev znak, od¬ dan z neudušenimi ni¬ haji, ki imajo vedno isto amplitudo. S po¬ rabo neudušenih nihajev se energija bolje izrablja in postaja se javlja v večje daljave. Amplitude nihajev se ne zmanjšujejo, Sl. 149. Morsejev znak „n“ udušehe oddajne postaje. SI. 150. Morsejev znak „n“ neudušene oddajne postaje. 153 ker se nihajnemu krogu pravočasno dovaja energija. Podobno so tudi nihaji nihala na stenski uri vedno enako dolgi, ker prožno pero sune nihalo pri vsakem polnihaju, da ne ob¬ stane. Neudušene nihaje proizvajamo na tri načine. Prvi način obstaja v tem, da dovajamo nihajnemu krogu pravočasno in trajno novo energijo. V ta namen so sestavili posebne stroje, strojne generatorje, s katerimi direktno proizvajamo izme¬ nične toke s frekvenco 10 10.000. Toke z višjo frekvenco do¬ bimo v posebno konstruiranih visokofrekvenčnih strojih ali s podvojenjem frekvence v posebnih transformatorjih. S temi stroji se ne bomo natančneje bavili. Drugače pro : zvajamo neudušene nihaje, če odpravimo v nihajnem krogu dušenje. Sem spada generator z obločnim plamenom, ki je narisan na sliki 151. Dinamostroj D za istosmerni tok oskrbuje obločni plamen med ba¬ kreno (Cu) in ogljeno (C) elektrodo, pred katerima sta sklenjeni dve zadrgalni tuljavi Z\ in s pre¬ cejšnjim Ohmovim uporom, da gori obločni plamen mirno. Po obločnici je sklenjen nihajni krog z za¬ poredno zvezanim konden¬ zatorjem K in tuljavo L. Prejšnje iskrilo nadomešča sedaj obločni plamen, v jakost toka. V krogu nastane električno nihanje, ki mu zapirata zadrgalni tuljavi pot skoz dinamostroj. V tako prire¬ jenem generatorju zveni (dont) obločni plamen, kar doka¬ zuje, da je nastalo v krogu nihanje s frekvenco, ki odgovarja višini tona. Danski strokovnjak W. Poulsen je dognal, da fre¬ kvenco tega nihanja zelo povečamo (/? = 100.000 in še več), Sl. 151. Generator z obločnim plamenom. katerem se radi nihanja izpreminja z obločnim plamenom. če gori obločni plamen v vodiku in je v magnetnem polju. Nihanje je ne- udušeno, ker se en del energije isto- smernega toka neprestano izpreminja v visokofrekvenčni tok. Prenašamo ga na antenski krog z Marconijevo ve¬ zavo, ker nihajni krog ne deluje s sunki kakor pri iskrah. Če na sliki 151. raz¬ klenemo sklenjeni nihajni krog v odprt antenski krog, dobimo oddajno po¬ stajo z obločnim plamenom (slika 152.). Neudušeno nihanje se proiz¬ vaja tudi v elektronskih cevkah. O cevnih generatorjih izpregovo- rimo natančneje v enem naslednjih oddelkov. 4. Prejemna postaja na detektor. Visokofrekvenčni nihaji v oddajni anteni zbujajo v obda¬ jajočem etru elektromagnetno polje, ki se razširja s hitrostjo svetlobe na vse strani in v brezkončno daljavo. Vsaka izprememba v električnem stanju antene se začuti skoro trenutno v vsem elektromagnetnem polju. Oddajna antena ima nalogo, da izžariva v svetovni prostor električno in magnetno energijo v obliki silnic, ki jih lovimo s prejemno anteno in dokazujemo s prejemnim aparatom. Lahko tudi rečemo, da tvorita oddajna in prejemna postaja nekak transformator, čigar primarni krog predstavlja oddajno, se¬ kundarni pa prejemno postajo. Oba kroga sta zelo daleč narazen, zato sta spojena med seboj prav ohlapno in spojno sredstvo med obema je eter z nastalim elektromagnetnim poljem. Ker povzroča oddajna antena s svojim nihanjem elektromagnetno 155 polje, ki se izpreminja istočasno z njenimi nihaji in vpliva na prejemno anteno, mora tudi prejemni aparat nihati, da ga je mogoče uglasiti na frekvenco prejetih valov in doseči pri reso¬ nanci največji prenos električne energije. Sl. 153. Elektromagnetno polje in antena. S slike 153., ki predstavlja elektromagnetno polje, spoznamo, da vplivajo na navadno anteno električne in magnetne silnice, na okvirno pa največ magnetne, a tudi te le tedaj, če jo sečejo in niso vzporedne z ravnino okvira. Z okvirno anteno utegnemo določiti smer, v kateri leži oddajna postaja ali biva tisti, ki nas moti pri prejemanju. Okvirna tuljava L x in kondenzator tvorita nihajni krog, ki ima precej upora v tuljavi. V tem krogu inducirajo posebno magnetne silnice elektromagnetnega polja izmenično napetost. 156 Imamo lorej enak primer kakor v tokovodniku, ki ga predstavlja slika 119., edino generator nadomešča v krogu inducirana izmenična napetost. Če je krog uglašen na frekvenco valov, ki ga zadenejo, nastane v njem najjačji izmenični tok, ki je odvisen samo od Ohmovega upora nihajnega kroga in od indu¬ cirane napetosti. Umljivo je, da napetost ne more biti velika, ako je okvirna antena precej daleč od oddajne postaje, kajti po obrazcu P = ^ II n je jakost elektromagnetnega polja obratno a sorazmerna razdalji. — Bolje deluje kondenzatorska antena, oprem¬ ljena z vrtilnim kondenzatorjem K in tuljavo L, ker vplivajo na njo električne in [magnetne silnice. Inducirana izmenična napetost povzroča v tej anteni izmenični tok, čigar jakost ima blizu zemlje nihajni vrh. Tukaj spojimo na anteno prejemni aparat. A A Mm Sl. 154. Oddajna in prejemna posiaja. Prejemna postaja se v principu ne razlikuje od oddajne, samo da so njeni posamezni deli manjši, ker imamo pri pre¬ jemanju veliko manjšo energijo kakor pri oddajanju (slika 154.). Tudi prejemna postaja ima v principu tri dele, ki jih imenujemo: 1. antenski krog, 2. resonančni krog in 3. detekto rski krog. 157 Z izpreminjanjem kapacitete se uglaša antenski krog na oddajno anteno. V njem nastane toliko skupin nihajev v se¬ kundi kakor v oddajni anteni. Resonančni krog prevzema od antenskega električne nihaje in omogoča dobro resonanco pri uglašanju. Detektorski krog ima tuljavo L 4 , ki ga spaja z reso¬ nančnim krogom, slušalo T in detektor D. Detektor je skupno ime za vse aparate, s katerimi zaznavamo električne nihaje in valove. Tak aparat potrebujemo, ker nimamo nobenega čuta za električne pojave, kakor je n. pr. oko čut za svetlobne in uho za zvočne pojave. Detektor povzroča, da vplivajo nihaji na telefon. Prejemna postaja ima le v principu opisano obliko in je zrcalna slika oddajne postaje. Lahko ji manjka resonančni krog, o čemer bomo še razpravljali. Brzojavna poročila prejemamo z Morsejevim pisalnim strojem ali s telefonom, v radiotelefoniji pa rabimo slušalo in zvočnik. Po anteni prejeti izmenični tok ima zelo veliko fre¬ kvenco 10.000 (A = 30 km) do 100,000000 (A = 3 /n). Naše uho zaznava do 20.000 nihajev v sekundi. Ce bi krožil visoko¬ frekvenčni tok po zadostno občutljivem telefonu, ne bi naše uho ničesar slišalo, tudi ne, če bi vztrajnostna membrana tele¬ fona sledila zelo urnim nihajem visokofrekvenčnega toka. Pri prejemanju moramo imeti med anteno in telefonom posebno na¬ pravo, ki primerno izpreminja visokofrekvenčni tok. To napravo smo zgoraj imenovali detektor. V naslednjem se bomo bavili le s prejemanjem na slušalo in zvočnik. Dolgo je bil ko h er er edini aparat, ki je reagiral na elek¬ trične valove. Koherer je kratka cevka, kamor štrlita dva ko¬ vinska batiča. Med njima so kovinski opilki, n. pr. iz srebra ali niklja. Zrahljani opilki imajo velik upor, stisnjeni pa majhen. Ta naprava ni bila posebno občutljiva, zato so izumili celo vrsto boljših detektorjev. Med vsemi delujeta najbolje kontaktni detektor ali, kratko povedano, detektor in elektronska cevka. Z detektorjevim prejemnim aparatom se bomo sedaj natančneje bavili. 158 Detektor je sestavljen iz dveh različnih snovi, ki ne prova- jata posebno dobro električnega toka in se ne dotikata popolnoma. Najnavadnejši so kristalni detektorji, kjer se tišči kristala kovinska konica ali pa drug kristal. Naslednje kombinacije se rabijo: Zinkit (Zn O imenovan tudi perikon) — telur ali bakrov kršeč, pirit (železni kršeč) zlato ali bron, svinčev sijajnik — grafit ali telur, karborund — med ali baker, silicij — zlato ali aluminij, bakrov kršeč — aluminij, zinkit — jeklo ali oglje — in več drugih. Prva kombinacija je posebno občutljiva, zadnja pa je važna, ker omogoča električno nihanje, kar je našel Rus Lossev. Delovanje detektorja spoznamo najlaže iz njegove karak¬ teristike, črte, ki kaže, kako je odvisna jakost toka, ki ga detektor propušča, od njegove napetosti. Da dobimo karakteri¬ stiko piritovega detektorja, potrebujemo akumulator, potencio¬ meter P s precej velikim uporom, voltmeter, ki kaže -fo V, de¬ tektor D in miliamperometer A. Te aparate sklenemo, kakor je narisano na sliki 155., ki obenem kaže, kako riše¬ mo simbolično detektor. S potenciometrom izpre- minjamo napetost na pri- vijalih detektorja od — 1 do + 1 V. Z občutljivim amperometrom merimo tok, ki ga detektor propušča, in ga nanašamo po nje¬ govi smeri v koordinatno soredje (slika 156.). Toke, ki odklanjajo kazalce am- Sl. 155. Določevanje deteklorjeve perometra na levo, rišemo karakteristike. nad abscisno os, one na 159 V -> desno pa pod njo. Iz karakteristike spoznamo, da ne pro- pušča detektor pri negativnih napetostih skoro nobenega toka, pri pozitivnih pa tem jačji tok, čim večja napetost je na njegovih privijalih. Detektor se upira tokom v nasprotnih sme¬ reh različno. Njegov upor je odvisen od smeri toka. V eni smeri je upor detek¬ torja velik, v nasprot¬ ni pa majhen. De¬ tektor se ne ravna po Ohmovem zakonu, zato je njegova ka¬ rakteristika kriva črta in poteka nesimetrič¬ no z ozirom na ko¬ ordinatni osi. Zakaj deluje detektor na -to -Q;ž -op -o? -o;z opisani način, ne ve- ™ „ n 'č gotovega, 156 . Karakteristika piritovega detektorja. Najbrze nastane pri rahlem dotikanju obeh njegovih snovi termoelektrični tok, ki pa je zadosti močan, da vpliva na telefon. Zato ne potrebuje apa¬ rat z detektorjem nobene baterije in je najcenejši med vsemi pre- jemnimi aparati. Rabiti pa ga je mogoče le v bližini oddajne postaje, kakor bomo slišali. Detektor ima to lastnost, da propušča istosmerni tok skoro le v eni smeri, izmenični pa usmerja, ker propušča le njegove pozitivne polovice neprikrajšane, negativne polovice pa več ali manj skrajšane, kar je odvisno od detektorjeve karakteristike. Ce deluje na detektor izmenična napetost, ki je narisana na 157. sliki pod abscisno osjo, tedaj teče tok v glavnem le v eni smeri; tok v nasprotni smeri detektor le deloma propušča. Neusmerjeni tok rišemo s črtkami. Sredina usmerjenega toka je zato pomaknjena navzgor in je vzporedna z abscisno osjo. Tako usmerjeni visokofrekvenčni tok potegne telefonsko mem¬ brano iz normalne lege in jo drži odklonjeno, dokler tok teče. 160 Če prejemamo z detektorjevim aparatom neudušene valove, slišimo v telefonu, kadar valovi nastajajo, nekak pok, kajti oja¬ čeni magnetizem telefonskih tuljav pritegne membrano in jo, ko valovi prenehajo, zopet izpusti. Če oddaja postaja Morsejeve znake z neudušenimi valovi, slišimo v telefonu nekako pokanje brez vsakega reda. Prejemanje je enostavno, če deluje oddajna postaja z u du¬ šenimi valovi (slika 158.). Oddajna postaja pošilja valove, ki se vrste hitro in v enakih skupinah. I. vrsta na omenjeni sliki kaže nihaje v prejemni anteni, ki prvotno naraščajo, potem pa urno prenehajo. Detektor propušča le polnihaje iste smeri, kakor je 161 Sl. 158. Prejemanje udušenih valov. inarisano v II. vrsti. Tudi v detektorju tok narašča in zopet po¬ nehava. Membrana v telefonu se priteguje in izpušča; nastanejo nekaki sunki membrane, kakor je naznačeno v III. vrsti. Ce od¬ daja postaja 1000 skupin valov v sekundi, se tudi opna telefona 1000-krat v sekundi pritegne in zopet izpusti in v telefonu sli¬ šimo ton določene višine. Zato govorimo o oddajni postaji z uglašenimi iskrami, kar smo že omenili. Tako odgovarja vsaki oddajni postaji ton določene višine in po njem spoznamo postajo. Dosedaj smo se bavili z radio-telegrafijo. Kako pa brezžično telefoniramo? Pri navadni, žični telefoniji je istosmerni tok nosilec valovnega toka, ki nastane v mikro¬ fonu, ker se radi govora, petja ali godbe izpreminja mikrofonov upor. Slično postopajo v oddajnih postajah za brezžično telefonijo, kjer rabijo namesto istosmernega toka visokofrekvenčni tok, torej neudušene nihaje, ki jih po mikrofonu izpreminjajo v oddajni anteni. Visokofrekvenčni tok je nosilec valovnega toka, nizkofre¬ kvenčnega toka, ki ga povzroča zvok. To postopanje se imenuje Andree: Radio. 11 162 modulacija visokofrekvenčnih nihajev. Umljivo je, da mora imeti visokofrekvenčni tok veliko večjo frekvenco od zvoka, ki ga prenašamo brezžičnim potem, da zvok natanko izpreminja njegove nihaje. Slika 159. kaže, kako prejema detektor modulirano visoko frekvenco. Slika a prinaša neudušene nihaje, ki jih izžariva od- Sl. 159. Prejemanje modulirane visoke frekvence z detektorjem. dajna antena. Na sliki b je narisana nizka frekvenca, akustično nihanje, ki ga hočemo prenesti, a le približno, ker niso upo¬ števani višji nihaji, ki dado tonu barvo. Po mikrofonu nastane modulirana visoka frekvenca, kakor je risana na sliki c. Slika d 163 kaže, kako usmerja detektor modulirano visoko frekvenco in jo pretvarja v popuščajoči istosmerni tok, čigar sredina je različna od časovne osi in sledi natanko akustični, modulacijski krivki. Prav tako niha tudi membrana telefona. Detektor omogoča, da prejemamo udušene nihaje telegrafskih oddajnih posta j ter moduli¬ rane neudušene nihaje telefonskih postaj. Neudu- šenih nihajev v telegrafiji ne moremo p r e jemati z detektorjem, ker je sredina usmerjenih neudušenih niha¬ jev vzporedna s časovno osjo. Iz navedenega spoznamo, da pretvarja detektor visokofre¬ kvenčni tok v nizko frekvenco, ki vpliva na telefon. Omenimo sedaj najvažnejše vezave prejemnega aparata z detektorjem! Da ima aparat v principu tri kroge, smo že omenili, vendar so mogoče najrazličnejše vezave, ki pa niso za vsak primer enako pripravne, radi česar se moramo z njimi obširneje bavili. Pri aparatih z detektorjem deluje najbolje zunanja antena. Okvirna antena se rabi le v bližini oddajne postaje, nekaj sto metrov od nje, in v laboratorijih. Primerna vezava je narisana na sliki 160. Ker se inducirajo visokofrekvenčni nihaji v anteni, vkle¬ nemo detektor v anteno in vzporedno z njim telefon (slika 161.). Ta vezava je sicer najenostavnejša, a zato tudi naj¬ neugodnejša. V vseh vezavah vežemo vzporedno s telefonom 7' precej velik stalen kondenzator K/ (do 5000 cm), ki ga imenuje¬ mo telefonski kondenzator. Ta kondenzator propušča visokofrekvenčne nihaje, ki se jim telefon s svojima tuljavama radi samoindukcije hudo upira, usmerjeni modulacijski tok pa lahko gre skoz telefon, ker mu telefonski kondenzator s svojo majhno kapaciteto zapira pot. Amperski ovoji telefonskih tuljav se ravnajo po uporu de¬ tektorja in dolžini valov, ki jih hočemo prejemati. Navadno na¬ vajamo, s kolikim uporom v ohmih se upirata tuljavi istosmer- nemu toku. Rabimo telefone, ki imajo 500, 1000, 2000, 400017 in tudi več upora. Toliko znaša upor obeh tuljav. Njun upor ir 164 proti izmeničnemu toku je veliko večji in je merodajen za delo¬ vanje telefona. Ako imamo več telefonov z različnimi upori, si lahko izberemo v vsakem posameznem primeru najboljšega. Oni telefon deluje najbolje, ki ima prilično prav tako velik upor kakor detektor. Vezava po sliki 161. ni ugodna, ker povečamo z detek¬ torjem skupni upor antene. Vsak detektor ima približno Sl. 160. Prejemni aparat z detektorjem in okvirno anteno. 2000 Q upora, upor antene pa znaša največ 20 Q. Ako je de¬ tektor v anteni, se njen upor močno zveča, jakost induciranega toka pa zmanjša. Pri tej vezavi ni mogoče antene natanko uglasiti na oddajno postajo, ker ima antena veliko upora in je resonančna krivulja nizka in široka. 165 Natančnost uglašanja se tudi zmanjša, ker je antenski krog radi velikega upora detektorja aperiodičen in ne niha. V radiotehniki je važno, da prejemni aparat lahko natanko uglasimo na oddajno postajo. S tem dosežemo, da sme delo¬ vati istočasno več oddajnih in prejemnih postaj, ne da bi ena drugo motila. Če se radi velikega dušenja in tesne spojitve prejemni aparat ne da natanko uglasiti, slišimo poleg koncerta, ki ga poslušamo, istočasno tudi druge oddajne postaje, čeprav ne tako glasno in razločno. Take motnje povzročajo postaje, ki oddajajo s približno enakimi dolžinami, oziroma frekvencami. V Evropi je sedaj nad 200 oddajnih postaj, ki izžarivajo različno dolge valove v inter¬ valu od 200 — 600 m. (Glej dodatek!) Razlika v frekvencah med oddajnimi po¬ stajami sme znašati teoretično 20 UH, da jih ločimo v prejemnem aparatu. Ko so nedavno razdelili frekvence na posamezne £. oddajne postaje v Evropi, so se praktično ' odločili za razliko 10 kH in še vedno je dobilo več manjših postaj isto valovno dolžino. Ce bi delovale vse te postaje z enako energijo, bi jih v prejemnem aparatu ne bilo mogoče ločiti. Aparat, ki loči oddajne postaje z majhno razliko v frekvenci, se imenuje selektiven. Če opazujemo s tega stališča Sl ' rin \arrii preje nni vezavo, kakor jo predstavlja slika 161., takoj spoznamo, da je njena selektivnost radi zvečanega upora v anteni zelo majhna. Vrtilni kondenzator K je popol¬ noma odveč. Pri sploščeni resonančni krivulji je uglašanje tako nenatanko, da slišimo več postaj obenem. Na sliki 162. imamo vezavo aparata, ki nima omenjenih napak. Na ta način ne povečamo upora antene in prejemni 166 aparat lahko natanko uglasimo na oddajno postajo. Tako nastane primarni prejemni aparat z direktno vezavo detektorskega kroga. Ker ima detektor velik upor, je njegov krog hudo udušen in ne more nihati. Ta krog je aperiodičen in radi tega ne potrebuje nobenega vrtilnega kondenzatorja. Opisana vezava se največ porablja, ker je pripravna in enostavna. Ima pa majhno napako. Antena ni direktno zvezana z zemljo in statična napetost, ki nastane na njej radi zračne elektrike, ne more odtekati, marveč se zbira na kondenzatorju. To napako popra¬ vimo, če zvežemo vzporedno s kondenzatorjem zadrgalno tuljavo Z, ki ima precej samoindukcije. Visokofrekvenčni nihaji gredo skoz kondenzator, ki pomenja zanje veliko manjši upor kakor pa zadrgalna tuljava, statična napetost pa odhaja po tuljavi v zemljo. Sl. 163. Detektorski krog Sl. 164. Detektorski krog induktivno iz.premenljiv. spojen. 167 Opisani prejemni aparal izboljšamo, če vežemo detektorski krog izpremenljivo na antenski krog, kakor je naznačeno s sliko 163. S tem se izpreminja spojitev obeh krogov. Ko sta kroga najugodneje spojena, slišimo v telefonu najjačji zvok. Detektorski krog lahko spojimo z antenskim krogom tudi induktivno (slika 164.). S tem dosežemo še ohlapnejšo spojitev obeh krogov, ki močno zveča selektivnost aparata, zlasti še, če je tudi dušenje v aparatu majhno. Detektor prejemnega aparata mora biti prav nastavljen, njegova konica se mora dotikati kristala tako rahlo, da je de¬ tektor kar najbolj občutljiv, sicer ne slišimo v telefonu nič ali pa prav malo. Najenostavneje reguliramo detektor, če brni v bližini aparata brnjač, kontakt med konico in kristalom Sl. 165. Sekundarni prejemni aparat v induktivni vezavi. pa izpreminjamo toliko časa, da slišimo v telefonu najjačje brnenje. Drugače reguliramo kontakt, če ima aparat dva vzpo¬ redno zvezana detektorja D\ in D 2 (slika 164.). Detektor D a je stalno urejen in pokrit. Z njim poiščemo oddajno postajo, po¬ tem pa preidemo k detektorju D x , ki ga lahko reguliramo. 168 Dosedaj smo navajali samo primarne prejemne aparate. Selektivnost aparata pa se močno zveča, če porabljamo v njem vmesni uglaševalni krog, ki ga uglašamo na prejeti val. Vmesnih krogov more biti tudi več. Slika 165. kaže sekundarni prejemni aparat. Detektorski krog je induktivno spojen na vmesni krog. Ta dva kroga pa lahko spajamo tudi direktno, kakor vidimo na sliki 166. Sekundarni 'prejemni aparat deluje le pri ohlapni spojitvi krogov dobro. Ce je več vmesnih krogov, je uglašanje aparata otežkočeno. Sl. 166. Sekundarni prejemni aparat v direktni vezavi. Dosedaj smo risali anteno v vezavi za kratke valove, uporabljamo pa lahko tudi vezavo za dolge valove. Taka an¬ tena deluje dobro le pri vmesnem krogu, kajti obstaja faktično iz dveh krogov in zato nastanejo v njej dvojni nihaji, ki jih lahko prepreči le vmesni krog. Aparat, ki upošteva vse popravke, kar smo jih dosedaj omenili, ima obliko, kakor jo vidimo na sliki 167. V antenskem krogu vežemo luljavo L, in kondenzator K vzporedno, kadar prejemamo dolge valove, in zaporedno pri kratkih valovih. Vrhu 169 tega lahko izpremenimo s stikalom s primarni prejemni aparat v sekundarnega. Če je stikalo s odprto, kakor na sliki, tedaj spaja tuljava L a detektorski krog na antenski. L 2 je večdelna tuljava in uporabljamo tolik njen del, da slišimo v telefonu naj- čisteje. Če pa sklenemo stikalo s, postane £ 2 tuljava vmesnega kroga, s katerim je detektorski krog direktno spojen. Tako do¬ bimo sekundarni prejemni aparat, ki se da natanko uglasiti in je zelo selektiven. Najprej prejemamo oddajno postajo primar¬ no, potem pa prehajamo na sekundarno prejemanje. Z detektorjevim aparatom lahko prejemamo le bližnje oddajne postaje, oddaljene do 50 km, kar velja za normalno 170 oddajno energijo. Pri večji energiji slišimo tudi s tem aparatom v večji razdalji od oddajne postaje. Bolj oddaljene postaje slišimo zanesljivo le z aparatom na elektronske cevke, ki jih bomo obravnavali v naslednjem oddelku. 5. Osnovni pojmi elektronske cevke. Za radiotehniko so neudušeni valovi pomembnejši od udušenih. Pri isti energiji deluje postaja, ki oddaja neudušene valove, v veliko večje daljave in prejemni aparat se da natanč¬ neje uglasiti, kakor če izžariva postaja udušene valove. Brzojavne znake, ki jih oddaja ladja s svojo postajo z uglašenimi iskrami, slišimo v telefonu prejemnega aparata po vsej skali vrtilnega kondenzatorja. Radi teh posebnosti so skušali na najrazličnejše načine proizvajati neudušene valove in so iznašli elektronsko cevko. Leta 1916. je bila postavljena prva oddajna postaja s cevko. Kmalu pa so spoznali tudi druge lastnosti cevke, ki jo usposabljajo, da z njo prejemamo, jačimo in usmerjamo elek¬ trične valove. Elektronska cevka je najvažnejši (univerzalni) apa¬ rat radiotehnike. Z njo se moramo natančneje baviti, prej pa omenjamo ionizacijo plinov. Električni tok tvorijo gibljivi elektroni. Gibljejo se prosti elektroni provodnikov in pri elektrolitičnih pojavih na snov navezani elektroni, ki smo jih imenovali ione. To teorijo moramo razširiti na pline, ki tudi provajajo v nekaterih primerih elektriko. V splošnem smatramo pline pri normalnem pritisku (na¬ petosti) za izolatorje. Ker pa se tudi dobro izoliran, naelektren konduktor v suhem zraku sčasoma razelektri, mora zrak vendar nekoliko, četudi slabo, provajati elektriko. Mislimo, da razpade zrak (plin) slično kakor elektrolitična snov v nekaterih primerih v pozitivne in negativne ione. Pozitivni ion ima manj, negativni pa več elektronov kakor nevtralni atom. Ionizirani zrak (plin) ni več izolator in provaja elektriko, seveda ne toliko, kakor elektrolitična snov, kjer nastane veliko več ionov kakor V zraku. 171 Zrak (plin) lahko ioniziramo na različne načine da ga n. pr. zadenejo ultravioletni, katodni ali Rontgenovi žarki, ali da ga segrevamo do visoke temperature (zunanji vplivi). Pozitivni in negativni plinski ioni se privlačujejo in nevtra¬ lizirajo ; iz njih nastanejo nevtralne molekule. Plin polagoma izgubi provodnost in postane, ko preneha vzrok ionizacije, zopet izolator. Če ioniziramo zrak med elektrodama, ki sta v zvezi s poloma baterije in nimata prevelike napetosti, se pomikajo po¬ zitivni ioni h katodi in dobe od nje toliko elektronov, da se nevtralizirajo, negativni ioni pa se gibljejo proti anodi in ji dado vse one elektrone, ki jih imajo odveč, ter se tudi nevtralizirajo. Ioni se gibljejo v zraku enako kakor v elektrolitu, vendar je med njimi bistven razloček. Na elektrodah se plinski ioni razelektrujejo in nevtralizirajo, tekočinski pa tvorijo, ko so se razelektrili, nove kemične snovi, in to le na elektrodah. Zrak (plin) se ionizira tudi sam od sebe, brez zunanjih vplivov, ako imata omenjeni elektrodi veliko napetost, 2000 V ali še več. Tedaj raztrga napetost plinove molekule v pozitivne ione in proste elektrone, ki se gibljejo s tako hitrostjo proti elektrodi nasprotne polaritete, da zdrobe v ione vse molekule, ob katere zadenejo. Ta pojav se imenuje ionizacija s sunki, ki vedno povzročajo nove ione. — Zlasti nastane ta ionizacija pri veliki napetosti, ko katoda direktno izžariva proste elektrone v obdajajoče sredstvo. Ionizacija plina se razširja z veliko hitrostjo v vsem električnem polju in povzroča, da plin provaja elektriko. Vsi plini so sicer izolatorji, radi ionov in prostih elektronov, ki se gibljejo po njih, pa postanejo provodniki elektrike. Ko preneha katoda izžarivati elektrone, se ioni nevtra¬ lizirajo in plin je zopet izolator. Pri ionizaciji s sunki nastanejo vedno svetlobni pojavi. Če nista elektrodi predaleč narazen in imata veliko napetost, se razelektrujeta v električni iskri, ki ji sledi pokali tresk, ker zrak med elektrodama zavaluje. Da skoči iskra 1 cm daleč, je po¬ trebna napetost 30.000 V, pri večji razdalji pa še primeroma večja, 172 Namesto električne iskre nastane obločni plamen, če se pri opisanem pojavu elektrodi in zrak med njima zelo segre¬ jejo. Žareča katoda izžariva elektrone, ki s sunki ionizirajo obdaja¬ joči zrak, da provaja elektriko; plamen utegne biti precej dolg, preden ugasne. Ker imata elektrodi zelo visoko temperaturo (pri ogljenih elektrodah 3500 n C), je zrak med njima močno ioniziran in potrebuje obločni plamen prav malo napetosti (do 65 V), da ne ugasne. V splošnem velja, da se razelektrujeta žareči elektrodi v obločnem plamenu, mrzli pa v električnih iskrah. Ionizacijo opazujemo nadalje v razredčenem zraku (plinu). V ta namen rabimo stekleno cev, ki je napolnjena z razredčenim plinom. V njo vodita dve utaljeni platinski elek¬ trodi in tema daje infmenčni stroj ali iskrni induktor precej veliko istosmerno napetost. Tako cev imenujemo GeiBlerjevo cevko. Pri poskusih rabimo celo vrsto cevi, v katerih je zrak različno razredčen. V ceveh, kjer je pritisk zraka približno 50 mm in imata elektrodi precej veliko istosmerno napetost, zaznamo na njih modrikasto svetli točki. Pritisk zraka merimo v barometru z višino živosrebrne nitke, ki jo nosi zrak. Nerazredčeni zrak ima 760 mm pritiska in nosi prav tako visoko živosrebrno nitko. V cevi, kjer ima zrak 10 mm pritiska, vidimo med elektrodama violeten ozek žarek. Katoda je obdana z modrikastim sijajem, violetna svetloba pa se od anode razteza skoraj do katode in od nje jo loči ozek temen prostor. Cim redkejši je zrak, 3 do 1 mm, tem širši je žarek. Opazujemo, da je svetloba v žarku skladoma zložena, t. j., po vsej dolžini žarka se skoraj v enakih presledkih menjujejo svetli in temni skladi. Svetloba, ki jo izžariva v raz¬ redčenem zraku anoda, se imenuje pozitivna svetloba. Različni plini svetijo v posebnih, zanje značilnih barvah. Po teh barvah jih spoznamo in ločimo. Na amperometru, ki ga vklenemo pred cev, zaznamo, da teče skoz njo tok, čigar jakost raste z razredčenostjo zraka v cevi. Redkejši zrak propušča jačji tok, pa le do neke meje, pri kateri so tudi svetlobni pojavi v cevi najlepši. Pri še redkejšem 173 zraku je svetlobni pojav medlejši in jakost toka manjša. Končno izgine vsa svetloba in cev ne provaja toka. Pri precejšnjem pritisku zraka v cevi se ioni ne morejo prosto gibati in nimajo posebne hitrosti, pri zelo majhnem pritisku pa je v cevi premalo ionov in tudi zrak je že preveč razredčen, da se zračni delci in ioni več ne zadevajo. Predstavljamo si namreč, da žari zrak (plin) v cevi radi omenjenih trkov. Ce izpreminja napetost na elektrodah svojo smer, potem zamenjata tudi anoda in katoda svoji mesti; izmenična na¬ petost povzroča izmenični tok skoz cev. Cim manjši od 1 mm je pritisk zraka v cevi, tem daljši je temni prostor med katodo in pozitivno svetlobo. Pri 0'03 mm izgine pozitivna svetloba, obenem pa zasveti steklo, ki leži katodi nasproti, v zelenkasti barvi. Katoda izžariva temne, očem nevidne, katodne žarke, ki se razširjajo premočrtno in delujejo fotografično. Tako prire¬ jeno cevko imenujemo kratko katodno cevko. Zlasti je po¬ membno, da magnetne in električne sile odklanjajo katodne žarke z njihove poti, pri tem ko ne vplivajo na svetlobne žarke. Sodimo, da izžariva katoda čiste elektrone. V katodnih žarkih imamo torej proste elektrone. Bolj eno¬ stavno pridobivamo v radiotehniki proste elektrone, če segrevamo katodo, da belo žari. Tako visoko temperaturo vzdrži le malo kovin, najbolje volfram, ki se tali pri 3540° C. Tudi torij je v ta namen poraben, četudi ga manj segrevamo, da žari rumeno. Največ elektronov pa izžarivajo nekateri oksidi, če jih segre¬ vamo le toliko, da žare rdeče. Oksid je spojina prvine s kisikom. Izžarivanje elektronov je podobno izhlapevanju tekočine pri vrenju. Kakor izhaja pri vrenju iz tekočine para, tako izžariva ali emitira žareča kovina pri določeni temperaturi elektrone. Ta pojav se imenuje emisija elektronov. Najprimerneje segrevamo, kovinsko žico, ki jo kot katodo napeljemo skoz majhno katodno cevko, z električnim tokom, z netilnim tokom /„, ki nam ga daje posebna netilna ali ka¬ todna baterija Ki,. Žico imenujemo netilno nitko. Da 174 izpreminjamo jakost netilnega toka in segrevamo nitko do poljubne temperature pod njenim tališčem, je v netilnem krogu poseben izpremenljiv upor, ne¬ til ni upor. Z oksidom (n. pr. kalcijevim oksidom), ki ga ho¬ čemo rabiti kot katodo, prevle¬ čemo čisto kovinsko žico in jo vtalimo v cevko kakor prej. Kot anodo vdelamo v cevko precej veliko ploščico. Tako prirejena katodna cevka je simbolično narisana na sliki 168. Ime¬ nujemo jo dvoelektrodno elektronsko cevko ali diodo. V katodni cevki je zrak razredčen do približno 0'03 mm pritiska. Tako razredčenje nam v elektronski cevki ne zadostuje, ker hočemo preprečiti v njej vsako ionizacijo plina s sunki in delati le z elektroni, ki jih izžariva žareča nitka, kajti le izžarjeni elek¬ troni provajajo tok. Zato moramo v cevki zrak zelo razredčiti, najmanj na 10' 6 (milijonino) mm. Z modernimi razredčevalkami dosežemo precejšnjo praznino (vakuum), vendar je treba še posebnega postopanja, da postane praznina v cevki kar naj¬ večja. Anodna ploščica je navadno iz niklja in prav dobro uglajena (polirana). Vemo, da zgošča (okludira) vsako trdno telo na svojem površju zračno plast, ki jo lahko odstranimo le s segrevanjem in skrbnim čiščenjem. Tako se zgosti zračna plast zlasti na cevkini anodi. Da jo odstranimo, segrevamo anodo umetno, da žari. Preden pa vdelamo anodo v cevko, pritrdimo nanjo košček magnezija, ki pri žareči anodi izpari in se uleže na mrzlo steklo kol zrcalo. Magnezij namreč hlastno vsrkava zrak. Magnezijevo zrcalo z veliko površino vsrka torej vsaj deloma oni zrak, ki ga Sl. 168. Dvoelektrodna elektronska cevka. 175 nismo mogli odstraniti z razredčevalko. Cevka z zrcalom ima kar največjo praznino. Sedaj rabimo v radiotehniki le cevke z naj večjo praznino. V taki cevki je zrak že toliko razredčen, da je vsaka ionizacija nemogoča. Iz nitke izžarjene elektrone privlačuje pozitivno naelektrena anoda in elektroni se gibljejo neovirano od katode k anodi. Cim več elektronov pride v sekundi na anodo, tem večjo jakost ima emisijski in anodni tok / 0 . Emisijski tok teče v cevki, anodni pa zunaj. V našem primeru sta oba toka enaka. Elektronske cevke, ki imajo največjo praznino in nitke prevlečene s primernim oksidom ter izžarivajo že pri nizki tem¬ peraturi veliko elektronov, imenujemo varčne ali minivvattne cevke, ker potrebujejo prav malo netilnega toka. Ker v minivvattni cevki nič ne ovira elektronov na njihovi poti od katode proti anodi, dosežemo emisijo elektronov že pri manjši napetosti, kakor smo jo rabili, ko smo proizvajali katodne žarke. Napetost, ki deluje med anodo in katodo, se kratko ime¬ nuje anodna napetost V a . Dobimo jo iz posebne baterije Ab, ki jo imenujemo anodno baterijo, če zvežemo njen pozitivni pol s cevkino anodo, negativni pa z negativnim polom katodne baterije, kakor vidimo na sliki 168. jakost emisijskega toka I a je odvisna od anodne nape¬ tosti V a . Če raste anodna napetost, raste v splošnem tudi emisijski tok, kakor kaže slika 169., ki predstavlja karakteristiko cevke. Karakteristika je kri¬ va črta, ali drugače pove¬ dano, jakost emisijskega toka ni premo sorazmerna anodni napetosti in za ta tok ne velja Ohmov zakon. Ta pojav si razlagamo takole: Elektroni zapuščajo z majhno hitrostjo žarečo nitko in se ne oddaljujejo daleč od nje. Nitka je Sl. 169. Odvisnost emisijskega toka od anodne napetosti. 176 prvotno neelektrična. Ker izžariva elektrone, postaja z ozirom na negativne elektrone pozitivno električna in jih zadržuje v svoji bližini. Vsak elektron najde v neposredni bližini nitke veliko elektronov in vsi ga odbijajo in tiščijo proti katodi nazaj. Cim več elektronov je nitka že izžarela, na tem več ovir naletijo naslednji elektroni. V prostoru okoli nitke nastane v kratkem cel oblak elektronov, ki prosto vise. Ta pojav imenujemo prostorsko naelektrenost, ki zabranjuje, da ne more še več elektronov zapustiti nitke. Emisija elektronov se radi pro¬ storske naelektrenosti zmanjša. Če ima anoda majhno pozitivno napetost, privlačuje le one elektrone, ki so ji najbližji. Cim večja pa je anodna nape¬ tost, tem jače privlačuje anoda elektrone in razpršuje prostorsko naelektrenost; emisijski in anodni tok rasteta (slika 169.). Ako dajemo anodi vedno večjo napetost, pri tem ko ostane njena razdalja od katode ista, raste jakost toka. Končno dosežemo stanje, ko pride vsak hip toliko elektronov do anode, kolikor jih katoda izžari. Četudi še nadalje zvišujemo anodno napetost, Sl. 170. Odvisnost anodnega toka od netilnega. se jakost toka ne zveča, kajti do anode ne pride več elektronov v sekundi, kakor jih je prej, ker jih katoda ne more več izžarivati. Zato se upogne cevkina karakteristika in prehaja v 177 ravno črto. Opisano stanje imenujemo nasičenje, kjer imamo tok nasičenja in napetost nasičenja. Ako ojačimo netitni tok /„, raste nitki temperatura in šte¬ vilo v istem času izžarjenih elektronov se zveča. Slika 170. kaže, kako raste anodni tok z netilnim pri isti anodni napetosti. Ako zvišamo anodno napetost, a se temperatura nitke ne izpre- meni, raste tudi tukaj anodni tok, dokler zopet ne dosežemo nasičenja. Pri vsaki jakosti netilnega toka ima cevka drugo karakteristiko. Isti slučaj obravnava slika 171. Krivka, ki kaže, kako je odvisen anodni tok od netilnega, je strma in pri prevelikem netilnem toku (na sliki pri 0'6 A) nitka pregori. S poskusom lahko dokažemo, da pregori nitka tem prej, čim bolj jo se¬ grevamo in s tem izrabljamo. Če znaša tok nasi¬ čenja I n ,max — 10 mA in rabimo za segrevanje nitke 2 W, potem pravimo, da . .. , mA . imamo emisijo 5 ^,,(t.j., Sl. 171. Anodni in neiilni tok. 5 mA na watt netilnega toka). Da se cevka prehitro ne obrabi in gori najmanj 1000 ur, moramo dati njeni nitki take dimenzije, da dobimo pri cevkah z volframovo katodo prilično s torijevo katodo prilično z oksidovo katodo -prilično 1 20 40 mA W ' mA W mA W ' in Pri torijevi ali oksidovi katodi v splošnem ne dosežemo stanja nasi¬ čenja, ker nitka prej pregori. — Elektronsko cevko z debelejšo Andree: Radio. 12 178 volframovo nitko, kakor jo rabijo v oddajni postaji, smemo mA segrevati do 5 W ' Nitko segrevamo z akumulatorsko baterijo. Njena napetost ni stalna in se zmanjšuje, če baterijo dalje časa rabimo. Zato potrebujemo izpremenljiv upor, da izpreminjamo jakost netilnega toka in ne segrevamo nitke z jačjim tokom, kakor ga je pred¬ pisala tovarna, ki je cevko izdelala in preskusila. Pri večjem netilnem toku je emisija elektronov večja, a cevka se hitreje obrabi. Smer anodnega toka in gibanje elektronov se ne ujemata, kajti elektroni izstopajo iz žareče nitke, ne pa iz anode, ki je mrzla. V cevi je mogoč le tok od anode h katodi, kakor še vedno označujemo smer toka po starejšem na- ziranju v elektroteh¬ niki. Če ima anoda negativno napetost, ne more teči tok skoz cev¬ ko, ker negativna anoda elektrone odbija. Ako ima anoda izmenično napetost, po¬ tem propušča cevka le one polovice toka, pri katerih je anoda pozitiv¬ na (slika 172.). Vidimo, da usmerja elektronska cevka izmenični tok in propušča istosmerni tok le v eni smeri, v nasprot¬ ni pa ne, ker je tedaj njen upor neskončno velik. Cevka pretvarja izmenični tok v popuščajoč istosmerni tok in je najpopolnejše usmerjevalo toka, boljše od kristal¬ nega detektorja. Sl. 172. Usmerjenje z elektronsko cevko. 179 Sl. 173. Prejemna postaja z žarničnim detektorjem. Opisana dvoelek- trodna cevka je najboljši detektor in se je prvotno tudi rabila kot žar nič ni detektor, ki deluje zanesljiveje ko navadni detektor in je občutlji¬ vejši od njega. Slika 173. predstavlja prejemno po¬ stajo z žarničnim detek¬ torjem. Ker potrebuje dve bateriji, se ne upo¬ rablja Pač pa porablja¬ mo dvoelektrodno cev¬ ko, če hočemo polniti akumulator z izmenič¬ nim tokom. Navadno rabimo pri tem dve cevki v vezavi, ki jo kaže slika 174. Omrežni izmenični tok teče po primarni tuljavi transforma¬ torja, čigar sekundarno tu¬ ljavo smo razdelili v točki M v dve polovici. Njena pola in A 2 zvežemo z anodama dveh usmerje¬ valnih cevk JI in II. Katodi Ki in K 2 istočasno segre¬ vamo s posebno baterijo do primerne temperature. Aku¬ mulator vklenemo med kato- dama in središčem sekun¬ darne tuljave M. Recimo, da nam daje omrežje izmenični tok z efek¬ tivno napetostjo 220 V, trans- Sl. 174. Dvojno usmerjevalo. 12 * 180 formator pa ima prenosno razmerje 10:1, potem obstaja med in A 2 efektivna izmenična napetost 22^ V, med točkama Ai in M in med A 2 in M pa imamo 11 F. Če zvežemo točko M z zemljo in ji damo napetost 0, se izpreminja napetost točke A t med + ^2 .11 V in — j/2 .11 V, istočasno pa se izpreminja napetost točke A 2 med — ^2.11 V in + /2.11 V. Ker je točka M po akumulatorju v zvezi s K j in K 2 , imajo ločke K lt K 2 in M, dokler ne teče tok po cevkah isto napetost. Ko pa sklenemo netilno baterijo, imata točki A t in (ozir. A 2 in K 2 ) isto napetost ko točki Ai in M (ozir. A 2 in M), namreč polovico napetosti med A\ in A>, zmanjšane za ono napetost, ki jo porabi akumulator. V polovici periode, v kateri je anoda A j pozitivna, teče tok od Ai skoz I. cevko in akumulator proti točki M. V isti polovici periode pa je anoda A 2 negativna; skoz II. cevko tedaj ni toka. V naslednji polovici periode pa se razmerje zaobrne in tok teče od A 2 skoz II. cevko in akumulator proti točki M. V obeh slučajih ima tok isto smer skoz akumulator, namreč od spodaj navzgor, in je usmerjen, njegova jakost pa se nepre¬ stano izpreminja. Skoz akumulator teče popuščajoč istosmerni tok. Če hočemo dobiti tok, ki se bolj približuje stalnemu toku, sklenemo vzporedno z akumulatorjem pomirjevalni konden¬ zator s precej veliko kapaciteto (najmanj 1 fxF.). Prav tako izpreminjamo izmenični tok z nizko napetostjo v istosmerni tok z veliko napetostjo v posebni napravi, ki jo imenujemo usmerjevalo z največjo praznino. Pri tej priliki je treba izmenični tok transformirati navzgor, torej ravno obratno, kakor smo ga izpremenjali prej pri polnjenju akumula¬ torja. Tako dobimo istosmerno napetost 20.000 V ali še več, kakor jo potrebujejo v oddajnih postajah. Slično deluje usmer¬ jevalo z žlahtnim plinom. Med tokom v žici in emisijskim tokom v cevki je bistven razloček. Navadni tok se giblje v žici, emisijski se razširja skoz skoraj brezzračno cevko, oba pa nastaneta radi gibljivih elek- 181 tronov. Elektroni so negativni in imajo prav majhno maso in skoraj nobene vztrajnosti. Umljivo je, da delujejo na proste elektrone v cevki električne privlačne in odbojne sile vse dru¬ gače, kakor na gibljive elektrone v žici. Tem silam slede elek¬ troni v cevki trenutno (idealno), ker nimajo vztrajnosti in je njih masa zelo majhna, ne pa tako elektroni v žici, ker jih ovira tvarina žice. Elektrone v cevki skoraj brez izgube, brez uporabe energije, poljubno vodimo (krmilimo) in njihov tok lahko preki¬ nemo, a tudi pospešimo. Cevko z največjo praznino izboljšamo, če vdelamo v njo med anodo in katodo še tretjo elektrodo, mrežo M. Mreža vpliva s svojim električnim poljem na emisijski tok skoz cevko. Da ga ne ovira, ima obliko špirale ali mreže, odtod tudi njeno ime. Tako je nastala troelektrodna elek¬ tronska cevka ali t r i o d a, ki ima obliko, kakor jo kaže slika 175. Leva slika je simbolična. Rabimo že tudi elektronsko cevko s šti¬ rimi elektrodami, ki se imenuje tetro d a ter se razlikuje od triode*v glavnem v tem, da ima, dve mreži; bliže katode je notranja, bliže anode pa zunanja mreža. Aparati, ki porabljajo tetrodo, potrebujejo prav malo anodne napetosti. Največ rabimo troelektrodne cevke. Elektrode so zvezane zunaj cevke s posebnimi stikači (nožicami). Trioda ima 4 nožiče, 1. in 2. za katodo, 3. za mrežo in 4. za anodo. Anodina nožiča je naznačena s tem, da je nekoliko oddaljena od ostalih treh, mrežina pa je srednja med najbližnjimi tremi nožicami. K cevki spada podstavek (slika 176.), da je mogoče zvezati njene elektrode s primernimi viri elektrike. Poseben podstavek je na peresih, da ne motijo cevke mehanični tresljaji. Sl. 175. Troelektrodna elektronska cevka. 182 Elektronske cevke dopuščajo različne vezave. Principielno vezavo nam podaja slika 177., ki se razlikuje od slike 168. v tem, da smo zvezali cevkino mrežo s pozitivnim polom mrež¬ ne baterije Mb, njen negativni pol pa s katodo. Na sliki Sl. 176. Sl. 177. Principielna vezava Cevkin podstavek. elektronske cevke. razločujemo tri glavne kroge, namreč netilni, anodni in mrežni krog. V mrežnem krogu teče mrežni tok / m od mreže na katodo, v kakor teče anodni tok l a od anode skoz cevko na katodo. Če zaobrnemo mrežno baterijo tako, da damo mreži negativno napetost, ni mrežni tok več mogoč, ker ga cevka ne propušča. Mrežni tok teče le pri pozitivni mreži. Mrežo lahko naelektrimo tudi statično, pozitivno ali negativno. Pri pozitivni mreži se razdeli emisijski tok na anodni in mrežni tok. Če sklenemo le katodno in anodno baterijo in je mreža neelektrična, deluje cevka ko dvoelektrodna cevka. Emisijski tok teče neovirano skoz neelektrično mrežo in je enak anod- nemu toku zunaj cevke. Če ima mreža pri sklenjeni katodni in anodni bateriji negativno napetost, vpliva na izžarjene elektrone in s tem 183 na anodni tok. Mrežno in anodno napetost merimo z ozirom na negativni pol žareče nitke. Elektroni, ki jih izžariva nitka in pri¬ vlačuje anoda, pridejo v bližino negativne mreže, ki jih odbija. Zato se poveča prostorska naelektrenost okoli nitke in anodni tok oslabi. Principielno važno je, da teče anodni tok, četudi oslabljen, ko je mreža slabo negativno električna in odbija elek¬ trone. Elektroni gredo skoz mrežo k anodi. Če pa ima mreža zadostno negativno napetost, prekine anodni tok. Mreža vpliva na anodni tok brez uporabe energije, če se na neizogibne iz¬ gube ne oziramo, vpliva hipoma, ker nimajo elektroni radi majhne mase skoraj nobene vztrajnosti. Če bi izpreminjali anodni tok s posebnim uporom, bi bilo to postopanje zamudno in bi porabili precej energije. Vsega tega ni pri mreži, ki se naelektri skoraj brez izgub, ker ne teče po njej noben tok. Če je mreža pozitivno električna, privlačuje izžar- jene elektrone prav tako ko pozitivna anoda. Zato se uničuje prostorska naelektrenost okoli žareče nitke in anodni tok se ojačuje. Vpliv pozitivne mreže na elektrone je še celo večji od vpliva anode, ker je mreža katodi bližja od anode. Ako ima mreža precejšnjo pozitivno napetost, se razdeli emisijski tok na anodni in mrežni tok. Radi mrežnega toka odteka nekaj elektronov na mrežo in se vrača po mrežnem krogu h katodi. Mrežni tok pomenja izgubo na energiji in tudi sicer moti. Pre¬ prečujemo ga, da naelektrimo mrežo stalno negativno in ji damo negativno dodatno napetost, kakor pravimo. Da pa dobimo kljub temu zadosti jak anodni tok, potrebujemo precejšnjo anodno napetost. Če ima mreža izmenično napetost, je pozitivna, nato pa negativna, in oba prejšnja primera se neprestano vrstita. Anodni tok se precej izpreminja, neprestano se veča in manjša. Pravimo, da istosmerni anodni tok nosi izmenični tok, ki ga povzročuje izmenična mrežna napetost. Delovanje elektronske cevke spoznamo najbolje iz njene karakteristike, ki kaže, kako je pri stalni anodni napetosti V a anodni tok l a odvisen od mrežne napetosti V m . Slika 178. 184 SI. 178. Določevanje cevkine karakteristike. nas uči, kako razporedimo in zve¬ žemo posamezne aparate, ko določamo cevkino karakteristiko. Potenciometer P je zvezan s stalno baterijo B 10 F. Mreži dajemo napetost od — 10 do + 10 V. Z voltmetrom meri¬ mo mrežno napetost in jo rišemo na abscisno os, kakor vidimo na sliki 179. Občutljiv ampero- meter A meri jakost anodnega toka, ki jo nanašamo na ordi- natno os. Z voltmetrom V 2 me¬ rimo anodno napetost, n. pr. 50 V, ki je med_ poskusom ne izpre- minjamo. Ce zvežemo tako doblje¬ ne točke, dobimo krivo črto, ki se imenuje karakteristika cevke. SI. 179. Karakteristika elektronske cevke. 185 Ko je mreža neelektrična, je jakost anodnega toka 0'8 mA. Če ima mreža napetost —2 V, meri anodni tok 0'2 mA in pri mrežni napetosti + 2 V ima anodni tok jakost 1'2 mA. Anodni tok je šestkrat večji, če naraste mrežna napetost za 4 V. Tako dobimo velike izpremembe anodnega toka, ako se mrežna napetost le malo izpremeni. Z elektronsko cevko ojačujemo slabe izmenič¬ ne toke. Izpremembe anodnega toka so velike, ako je karakteristika strma in se dviga precej navpično. Govorimo o dvigu ali s trm o ti elektronske cevke in jo merimo pri stalni anodni napetosti z razmerjem med izpremembo jakosti anodnega toka /„ in izpremembo mrežne napetosti u m , ki je izpremenila jakost. (44) Če se izpremeni na sliki 179. mrežna napetost od 0 do +2 V (o„, = 2 V), naraste anodni tok od 0'8 do 1'2 mA (i a = 0'4 mA). Karakteristika ima v tej točki strmoto: 0’4 0'2 m V mA IT' Normalne cevke imajo 0'1 do 1 —strmote. Strmota cevke je tudi enaka trigonometrični tangenti na¬ klonskega kota, ki ga oklepa karakteristika s pozitivno abscisno osjo v omenjeni točki. Iga. (45) Anodni tok se le v ravnem delu karakteristike precej iz- preminja, kajti le tam ima cevka veliko strmoto. Če pa delamo blizu kolena karakteristike, se tok prav malo in z ozirom na os nesimetrično izpreminja. Ako se izpremeni na označeni sliki mrežna napetost od — 4 do — 2 V, naraste anodni tok od 0 do 186 0'2 mA, pri tem ko se izpremeni tok v presledku od 0 do + 2 V za 0'4 mA. Cim večja je strmota cevke v presledku, kjer se mrežna napetost izpreminja, tem jače se izpreminja anodni tok Če preiskujemo delovanje elektronske cevke pri dveh različnih anodnih napetostih, dobimo dve karakteristiki (slika 180.) Leva krivka da jakost anodnega toka pri iz premenljivi mrežni na petosti, ko znaša anod na napetost 90 V in desna pri anodni nape tosti 50 V. Pri večji anodni napetosti se po makne vsa karakteristi ka na levo koordinat nega soredja. Slika nas uči, da lahko dobimo isti anodni tok na dva različna načina. Pri večji anodni napetosti mora¬ mo tudi negativno mrež¬ no napetost primerno zvišati, da se jakost anodnega toka ne iz- 0'8 mA pri anodni na- 0 pa tudi pri Sl. 180. Karakteristiki elektronske cevke pri dveh različnih anodnih napetostih. premeni. Tako dobimo anodni tok I a petosti V a = 50 V in mrežni napetosti V m V k = 90 V in V m = — 2 V. Izprememba mrežne napetosti za 2 k (= o m ) izpreminja anodni tok za prav toliko, kakor ga iz¬ prememba anodne napetosti za 40 V (= u a ). Razmerje med iz- premembo mrežne in izpremembo anodne napetosti pri istem anodnem toku je za cevko karakteristična količina, ki jo ime¬ nujemo njen preseg D. ( 46 ) D= —. D a 187 V opisanem primeru je preseg D = = 5 °/ 0 in se na- 1 vadno izraža v odstotkih; — pomnožimo s 100 in dobimo 5%. Pri normalnih cevkah znaša preseg 5—30%. Preseg je mera za to, kako deluje anodna napetost skoz mrežo na izžarjene elektrone, in je tem manjši, čim večja je razdalja med anodo in kalodo od razdalje med mrežo in katodo in čim gostejša je mreža. Da je karakteristika cevke strma, mora biti mreža prav blizu katode, ker se tako poveča vpliv mrežne napetosti na elektrone. Tretja karakteristična količina vsake cevke je njen notra¬ nji upor U n , s katerim se cevka upira izmeničnemu toku. No¬ tranji upor cevke se imenuje razmerje med izpremembo anodne napetosti u a in izpremembo anodnega toka i a pri isti mrežni napetosti V m . ( 47 ) D a ia V našem primeru naraste anodni tok l a od 0'2 do 0'8 mA, če zvišamo pri isti mrežni napetosti (—2 V) anodno napetost od 50 na 90 V. Torej je U n = 90-50 0'8 02 40 0-6 40.000 400000 . Ob 6 1000 1000 1000 Notranji upor nima tako stalne vrednosti, kakor je Ohmov upor žice, temveč se močno izpreminja. Ce nitka ne žari, je notranji upor neskončno velik, ker pri mrzli nitki cevka ne propušča nobenega toka. Ko nitka žari, se notranji upor cevke zmanjšuje in je tem manjši, čim višja je temperatura nitke. Pri negativni anodi je ta upor zopet neskončno velik, ker je emi¬ sijski tok prekinjen. 188 Z enako upravičenostjo upoštevamo tudi upor cevke med katodo in mrežo, ki ga imenujemo mrežni upor. U m ' 10 7 Q. Ker ima mreža navadno negativno napetost in nimamo v mrež¬ nem krogu nobenega toka, mora biti mrežni upor neskončno velik. Vendar pa ne more biti ta upor večji od izolacijskega upora v cevkinem podnožku; računamo ga na 10' Q. — Mrežni upor cevke je veliko večji od notranjega upora, čeprav pred¬ stavlja krajšo razdaljo, saj je nameščena mreža med katodo in anodo. Že iz tega vzroka spoznamo, da pri cevki nimamo upo¬ rov v Ohmovem zmislu. Strmota S, preseg D in notranji upor U n so pri vsaki cevki med seboj v zvezi, in sicer je ( 48 ) SDU„ = 1 ali ~ - Vm V a la 1. Produkt iz vseh treh količin, ki so karakteristične za cevko, imenujemo cevkino enačbo. Na sliki 180. je v trikotniku ABC v m = 2 V, u a = 40 V in i a — 0‘0005 A. Iz tega sledi: S hi Vm otoos .. 2 tali 0'25 q£Y d = — v / v a 2^ 40 1 20 (ali 5%), U n = ^ = \ / Iq SDU„ = 0-0005 — (ali 80.00013) in 0 0005 V / 2 40 ' 40 ' 0-0005 Cevkina enačba je važna, ker lahko izračunamo iz dveh znanih cevkinih količin tretjo, ki je neznana. Da cevko lahko primerno porabljamo, moramo poznati vse njene podatke s karakteristiko vred. Cevkine podatke je iz- 189 dala lovarna, ki je cevko izdelala in preskusila. Tako ima Phi- lipsova miniwatfna cevka A 409 tele podatke: netilna napetost: 3'4—4 V, netilni tok: 0'06 A, tok nasičenja: 15 mA, anodna napetost: 10—120 V, mirovni tok: 9 mA, ojačevalni faktor: 9, preseg: 11 °/o. „ mA strmota (najvecja): 0'9 notranji upor (najmanjši): 10.00013. Cevkina enačba se glasi: SDU„ 0'0009. —. 10.000 = 0'99 Pomen mreže troelektrodne cevke spoznamo najbolje, če ojačujemo s cevko slabe izmenične toke. Razločujemo dve bi¬ stveno različni vrsti ojačeval, namreč visoko- in nizkofre¬ kvenčno ojačevalo. Kako ju vežemo s specialnim detektorjevim aparatom, nas pouči slika 181. V konstrukciji ni razločka med obema ojačevaloma, pač pa je v njuni vezavi. Visokofrekvenčno ojačevalo se veže med antenskim krogom in prejemnim apara¬ tom, ojačuje visokofrekvenčni tok, ki ga prejema antena, in veča občutljivost aparata. Na prav slabe visokofrekvenčne toke prejemni aparat ne reagira, zato jih ojačujemo, preden pridejo do njega. Med prejemnim aparatom in slušalom ali zvočnikom pa sklepamo nizkofrekvenčno ojačevalo, ki ojačuje po detektorju usmerjeni tok in veča jakost zvoka v slušalu. = 1. Ojačevalni faktor je enak obratni vrednosti presega Potrebujemo ga pri uporabi elektronske cevke. 6. Elektronska cevka kot ojačevalo. 190 Iz cevkine karakteristike spoznamo, da povzroče male izpre- membe v mrežni napetosti velike izpremembe v anodnem toku (sli¬ ka 182.). Ce vpliva na mrežo izmenična napetost, ki se izpremi- nja med — 2 in + 2 P, je istosmerni anodni tok I 0 0‘4 mA in nosi izmenični tok s tem večjo amplitudo (i a — 0'2 mA), čim na- vpičneje se dviga cevkina karakteristika, čim večja je njena strmota. Za ojačenje rabimo cevke velike strmote in majhnega pre¬ sega. Pri majhnem presegu se namreč dviga cevkina karakteri¬ stika bolj navpično, ker je mreža pritrjena prav blizu nitke. Da preprečimo mrežni tok, ki pomenja izgubo energije, in dosežemo ravni del karakteristike že pri majhni negativni mrežni napetosti, odberemo anodno napetost tako, da se pomakne vsa karakteri¬ stika bolj na levo koordinatnega soredja. Ojačevalna cevka potrebuje precej anodne napetosti. Pri cevkah, pri katerih zaradi večje anodne napetosti ne pridemo do ravnega dela karakteri¬ stike, damo mreži stalno negativno napetost, ki jo imenujemo njeno dodatno napetost (glej stran 183!). Točko v karakteristiki, kjer cevka deluje, imenujemo njeno d el o vališ če. Če si izbe¬ remo delovališče v ravnem delu karakteristike, n. pr. v točki D 191 na sliki 182., potem cevka najbolje ojačuje izmenični tok. Le tukaj odgovarja majhni izpremembi mrežne napetosti velika izpre- memba anodnega toka. Princip ojačevala kaže slika 183. Energija, ki jo ojačujemo, prihaja od leve strani. Pred cevko se navadno vklene transfor¬ mator, ki deluje najugodneje, 'če ima njegova sekundarna tu¬ ljava toliko upora, kolikor znaša mrežni upor ojačevalne cevke ( U m 10 7 il), primarna tuljava pa isti upor ko aparat na levi. Vemo namreč, da daje baterija in sploh vsak vir elektrike naj- 192 jačji tok, kadar je njegov notranji upor enak zunanjemu uporu vsega provodičja (u n u 2 ). Pri aparatu z detektorjem mora biti upor primarne tuljave transformatorja enak, ali vsaj približno enak uporu v detektorskem krogu, pri prejemnem aparatu s cevko pa se mora omenjeni upor ujemati s cevkinim notranjim uporom (LI n ). Ce teče po primarni tuljavi transformatorja izme¬ nični tok, se inducira v sekundarni tuljavi izmenična napetost, ki se da pri ugodnem razmerju ovojev na obeh tuljavah še po¬ večati. Transformator veča torej izmenično napetost in izenačuje upore. Imenujemo ga vhodni transformator. Sl. 183. Princip nizkofrekvenčnega ojačevala. Mreža ima sedaj izmenično krmilno napetost o m , vpliva na istosmerni anodni tok /„ ojačevalne cevke in povzroča v njem izmenični tok i„, ki teče po telefonskem uporu Ut, kjer se zmanjša njegova napetost za l’a . Ut O a . Tudi tukaj je prenos energije naj večji, če je upor telefona enak notranjemu uporu cevke (U t U n ). Ce ima cevka primerne in ugodne podatke, more biti izmenična napetost v„ na telefonu veliko večja od mrežne krmilne napetosti u m . Recimo, da ima to razmerje vrednost 10. Potem je 193 10 ali v a 10 u m . Um Izprememba anodne napetosti je torej desetkrat večja od izpre- membe mrežne napetosti. Ker je ° m D, je = n. To V a D V m razmerje se imenuje ojačevalni faktor cevke in je enako obratni vrednosti njenega presega, kar smo že omenili. S troelektrodno cevko lahko precej zvečamo izmenično na¬ petost, in sicer brez izgube na energiji, kajti v mrežnem krogu ne teče noben tok, in zvečamo jo tudi brez vsake zamude, ker nimajo elektroni skoraj nobene vztrajnosti. Krmilni mrežni učinek je u m . 0 -0, v anodnem krogu pa imamo učinek u a . i a - Tako ojačuje cevka le v ravnem delu svoje karakteristike- Če bi delala na svojem spodnjem kolenu, bi bil govor spačen in bi lahko ostal tudi neojačen. Z negativno mrežno dodatno napetostjo in primerno anodno napetostjo vedno lahko dose¬ žemo ravni del karakteristike. Ce zadostuje prav majhna negativna dodatna napetost 0'5 1‘5 V, jo dobimo, če damo netilnemu krogu večjo na¬ petost, kakor jo potrebuje cevka, in porabljamo napetost na ne- tilnem uporu kot mrežno dodatno napetost. Ta primer obravnavamo na sliki 183. Netilna baterija ima 4 V napetosti in od te potrebuje nitka le 2'5 V. Nitkin negativni pol B ima za 1'5 F večjo napetost od točke A in obratno ima A za 1'5 V manjšo napetost od B. Z ozirom na točko B ima torej mreža negativno napetost 1'5 V. — V sliki je zvezan negativni pol anodne baterije s pozitivnim netilne baterije. Tega primera dosedaj še nismo imeli. Radi te vezave se zveča anodna napetost od 75 na 77'5 V, kajti potencialna razlika med pozitivnim polom anodne baterije (+ 79 V) in negativnim polom nitke (+ 1'5 V) znaša 75 + 4 — 1’5 = 77‘5 V. — Večjo negativno napetost daje mreži naj¬ enostavneje posebna baterija in to dodatno napetost lahko s potenciometrom še izpreminjamo. Andree: Radio. 13 191 Omenili smo, da lahko s transformatorjem pred ojačevalno cevko izmenično napetost povečamo, če sta njegovi tuljavi v pravem prenosnem razmerju. Če je n. pr. cevkina karakteristika ravna med 0 in — 14 V mrežne napetosti, smemo dati mreži izmenično napetost z največjo vrednostjo 7 V ali efektivno na¬ petost 5 V. Ako znaša krmilna napetost 0'5 V, si izberemo transformator z razmerjem 1:10, da izrabljamo cevko popolnoma. Sl. 184. Nizkofrekvenčno ojačevalo z dvema cevkama. Večkrat je ojačenje z eno cevko premajhno; tedaj po¬ rabljamo zaporedno jačenje (slika 184.). Po prvi cevki po¬ večana napetost o a inducira v sekundarni tuljavi drugega trans¬ formatorja krmilno mrežno napetost za drugo cevko i.t. d. Tako nastanejo nizkofrekvenčna ojačevala z dvema, tremi in več cevkami. Vendar pa ne rabimo nikdar več ko tri cevke, ker so sicer motnje preveč ojačene. Upor primarne tuljave II. transformatorja se mora ujemati z notranjim uporom 195 prve cevke in upor njegove sekundarne tuljave mora biti enak mrežnemu uporu druge cevke, da deluje transformator najbolje. V teh ojačevalih porabljamo transformatorje z železnim jedrom (glej stran 49.1). Ovoji tuljav so naznačeni n. pr. tako: 4000/24.000, to se pravi, primarna tuljava ima 4000 ovojev in sekundarna 24.000. S tem je obenem izraženo razmerje med številoma ovojev, ki se imenuje prenosno razmerje 4:24 (1:6). — Važen je tudi upor tuljav. Ohmov upor primarne tuljave znaša 150—1000 Q, kar velja za istosmerni tok; pri izmeničnem toku se poveča ta upor od 1000 do 50.000 Upor sekundarne tuljave je sorazmerno večji. V telefonu ima zvok največjo jakost, ako je njegov upor proti izmeničnemu toku prilično enak notranjemu cevkinemu uporu. Ce je razloček med tema uporoma prevelik, se vklene pred telefon poseben izhodni transformator, ki izenačuje upora telefona in cevke. Opisali smo ojačevalo z dvema cevkama, ki ju veže transformator. V splošnem deluje tako ojačevalo dobro in z njim dosežemo precejšnje ojačenje, čeprav ima sekundarna tuljava transformatorja vedno premajhen upor, ako ga primerjamo z mrežnim uporom naslednje cevke. Slabše deluje ojačevalo v telefoniji, ker ima vsak transformator samosvojo frekvenco in ojačuje nekatere tone bolj, druge pa manj ter pači zvok. Nekoliko to napako lahko izboljšamo, če porabljamo transformator s pri¬ mernim prenosnim razmerjem. Naštetih napak nima nizkofrekvenčno ojačevalo z uporom (slika 185.). Anoda prve cevke je po kondenzatorju K m zvezana z mrežo druge cevke. Ta kondenzator je potreben, ker bi sicer prehajala vsa anodna napetost V a na mrežo druge cevke. Ker kondenzator ne propušča istosmernega toka, moramo med mrežo in katodo druge cevke vkleniti odvodni upor U m , da ne naelektrijo elektroni, ki jih" izžariva nitka, mreže preveč negativno, ker bi utegnila prekiniti anodni tok. Med anodo prve cevke in pozitivnim polom anodne baterije vklenemo precej velik upor U, ki se močno upira izmeničnemu toku. S to vezavo do- 13 * 196 sežemo, da prehaja anodna izmenična napetost o a prve cevke na mrežo druge cevke in krmili tok skoz njo. Prvotno mrežno napetost v m ojačuje prva cevka na o a , kakor odgovarja njenemu ojačevalnemu faktorju. Ker ima druga cevka veliko večjo krmilno napetost od prve, potrebuje večjo anodno napetost in večjo mrežno dodatno napetost ko prva cevka, kajti mrežna napetost ne sme biti večja od njene dodatne nape¬ tosti, sicer nastane mrežni tok, ki pomenja izgubo na energiji in pači zvok. Potrebno negativno dodatno napetost daje drugi cevki baterija B m , ki jo vklenemo, kakor kaže slika, skupni anodni ba¬ teriji pa odvzemamo večjo anodno napetost. Druga cevka ojačuje svojo mrežno napetost še enkrat in tako ojačeni anodni tok de¬ luje na telefon. Slično vežemo trojno in večkratno nizkofrekvenčno ojačevalo z uporom. Radi upora U v anodnem krogu se zmanjša istosmerna anodna napetost in zato rabimo v opisanem ojačevalu večjo Sl. 185. Nizkofrekvenčno ojačevalo z uporom. 197 anodno napetost, kakor jo potrebuje cevka, To napako po¬ pravimo, da nadomestimo upor s primerno zadrgalno tuljavo z železnim jedrom, ki ima sicer prav malo Ohmovega upora. Tako nastane nizkofrekvenčno ojačevalo z zadr¬ galno tuljavo. Samo nizkofrekvenčno ojačevalo rabimo tedaj, kadar pre¬ jema antena zadosti jak tok, da ga usmerjamo z detektorjem ali cevko. Ce pa prejema antena preslab tok, ga ojačujemo z vi¬ sokofrekvenčnim ojačevalom, preden pride do usmerjevala v prejemnem aparatu. Pri visokofrekvenčnih ojačevalih ne smemo rabiti transformatorja z železnim jedrom, ker izgubi izmenični tok z veliko frekvenco preveč energije v železu (glej stran 50.1) in imajo tuljave transformatorja preveliko samosvojo kapaciteto. Tuljave navijamo namreč v mnogih ovojih in več vrstah, ki de¬ lujejo kakor plošče kondenzatorja, ker imajo veliko potencialno razliko in so blizu skupaj. Zato deluje taka tuljava, kakor bi bil vzporedno z njo zvezan majhen kondenzator s kapaciteto 10 — 100 cm. Pri nizkih frekvencah ne škoduje tuljavina kapaciteta, ker je njen navidezni upor proti nizkofrekvenčnim tokom velik. Ti toki gredo skoz tuljavo. Za visoko frekvenco pa pomenja omenjeni kondenzator prav majhen upor in visokofrekvenčni toki ne gredo skoz tuljavo, pač pa skoz kondenzator, ki sklepa tuljavo za take toke kratko. Pri visokofrekvenčnem ojačevalu porabljamo transformator brez železnega jedra, čigar tuljavi imata le po eno vrsto ovojev. Tudi iz vsakega variometra lahko naredimo visokofrekvenčni transformator, ako nista njegovi tuljavi zaporedno zvezani. Oba dela transformatorja uglašujemo na izmenični tok, ki ga prejema antena, z vzporedno zvezanima vrtilnima kondenzatorjema ali s tem, da primerno izrabljamo samosvojo kapaciteto trans- formatorjevih tuljav. Taki transformatorji delujejo prav dobro, nerodno pa je, da zahteva’' vsaka valovna dolžina (frekvenca) poseben transformator. Potrebujemo torej celo vrsto visokofre¬ kvenčnih transformatorjev. 198 Ker poslane resonančna krivulja pri večjem dušenju širša, lahko porabimo visokofrekvenčni transformator, ki ga umetno dušimo in navijamo z nikelinsko žico, za več valovnih dolžin. Sl. 186. Visokofrekvenčno ojačevalo z zapiralnim krogom. Najugodneje deluje visokofrekvenčno ojačevalo z zapiralnim krogom, kakor ga vidimo na sliki 186 . Upor U na prejšnji sliki nadomestimo z zapiralnim krogom L—K in ga uglasimo na frekvenco izmenične napetosti, ki jo hočemo ojačiti. Tak krog ne propušča one frekvence, na katero je sam uglašen. Za to frekvenco je njegov upor neskončno velik, vse druge pa propušča, ker je zanje kratko sklenjen. Tudi istosmerne napetosti porabimo, če je Ohmov upor kroga majhen, v za¬ piralnem krogu prav malo. Prejemni aparat z visokofrekvenčnim ojačevalom, ki ima zapiralni krog, je občutljiv in selektiven, ima pa to napako, da ga je treba na vsako frekvenco posebej uglasiti, zato pa zadošča en krog za vse različne valovne dolžine. Le pri večkratnem ojačevalu z zapiralnim krogom je omenjena napaka velika. 199 7. Elektronska cevka kot detektor in avdion. Dvoelektrodna cevka se porablja kol detektor pri usmer¬ janju visokofrekvenčnih tokov, ker jih propušča le v eni smeri. Tudi troelektrodno cevko lahko porabljamo v ta namen. Izme¬ nični tok se usmerja, ker propušča detektor le eno polovico njegovih amplitud, drugo polovico pa uničuje. To smo dosegli pri kristalnem detektorju, da smo si izbrali delovališče v kolenu njegove karakteristike. Iz tega spoznamo, da se da izmenični tok usmerjati tudi s troelektrodno cevko, in sicer zato, ker ima njena karakteristika še celo dvoje kolen, spodnje in zgornje. Pri novejših cevkah dosežemo pri primerni anodni napetosti in negativni mrežni napetosti le spodnje koleno, ne pa tudi zgornjega, ker cevke prej pregore. Slika 187. nas uči, kako se porablja cevka z mrežo kot detektor. Imenujemo jo kratko cevni detektor. An¬ tena prejema visoko¬ frekvenčni tok in deluje induktivno na mrežni krog, ki ga uglašamo natanko na antenski krog. Baterija B m na- elektruje mrežo stalno negativno in ji daje to¬ liko negativno napetost (km,,), da deluje cevka v spodnjem kolenu v točki ^4 (sl. 188.) svoje karakteristike. Pri tej mrežni dodatni napetosti cevka ne propušča anodnega toka, pač pa pozitivne polovice izmeničnega toka, ki ga prejema antena in ki inducira v mrežnem krogu izmenično 200 napetost V m (krivka a). Cevka usmerja izmenični tok in ga tudi nekoliko ojačuje. V takem prejemnem aparatu ne nastane elek¬ trično nihanje. Če nima cevka v isti vezavi nobene mrežne dodatne napetosti, če je torej njena mreža neelektrična, cevka ne usmerja toka ( b ), marveč ga le ojačuje, ker je delovališče B v ravnem delu njene karakteristike. Sl. 188. Usmerjenje in ojačenje s cevnim detektorjem. Usmerjeni izmenični tok je prav malo ojačen, zato se tudi cevni detektor ne uporablja več. Nadomešča ga cevka, ki usmerja tok v ravnem delu svoje karakteristike in se imenuje a v d i o n. V cevnem detektorju preprečujemo mrežni tok, avdion pa deluje le pri mrežnem toku. Značilen za avdion je kondenzator K m , ki prekinja mrežni krog (slikg 189.); imenujemo ga 201 mrežni kondenzator. Radi tega kondenzatorja ostane mreža naelektrena, kakor jo naelektrijo izžarjeni elektroni, in njena elektrenina ne odteka po mrežni tuljavi L proti katodi, ker ne more skoz kondenzator. Mreža ostane naelektrena le tedaj, če je dobro izolirana, da ne uhaja njena elektrenina kam drugam. Prav tako tudi ne more do mreže istosmerna napetost, ki je na mrežni tuljavi, ker je konden¬ zator ne propušča. Mreža je prvotno neelektrična. Ce ima mrežna tuljava izme¬ nično napetost v/, prehaja ta neovirano skoz konden¬ zator in naelektruje mrežo enkrat pozitivno, drugič pa negativno. Mreža dobi iz¬ menično napetost u m , ki se razlikuje od napetosti Ui na mrežni tuljavi. Kadar je mreža pozitivna, teče med njo in katodo mrežni tok in ji prinaša negativne elektrone. Radi tega ne doseže pozitivna napetost + Um pozitivne napetosti + Ut (slika 190.). + u m < + Ut- (Citaj: +t>,„ je manj¬ ša od 4- 1 >/!) Nato postane izmenična napetost ut ne¬ gativna in z njo vred tudi mrežna napetost u m in mrežni tok se za hip pre- Sl. 190. Avdion in neudušeni nihaji. 202 kine. Ko je nato v/ pozitivna, se mreža še jače negativno naelektri in to se ponavlja toliko časa, dokler ni mrežni tok tudi pri pozitivni napetosti u/ nemogoč, ker je mreža trajno negativno naelektrena. Krivka mrežne napetosti zdrkne pod ab¬ scisno os in se ne vzpne več nad njo, kar znači, da postaja mreža več ali manj negativna. Prav tako se izpreminja tudi anodni tok I c , ki nosi izmenični tok /„, kakor ga povzroča mrežna izmenična napetost o m . Ce deluje izmenična napetost v/ na mrežo, se pr¬ votna jakost istosmernega anodnega toka / 0 zmanjšuje do vrednosti /j. Ako imamo torej v opisanem mrežnem krogu visokofrekvenčni tok, se mreža vedno bolj nega¬ tivno naelektruje. Da porabimo av- dion za usmerjenje vi¬ sokofrekvenčnih tokov, ga sklenemo, kakor vi¬ dimo na sliki 191. An¬ tena prejema visoko¬ frekvenčne nihaje in in¬ ducira mrežni krog L 2 - K m , ki spaja mrežo s katodo. Da se mreža lahko razelektri, vkle¬ nemo med njo in katodo velik upor U (1 --5 Mil), ki se imenuje visoko- ohmski odvodni upor. V amerikanskih aparatih vežejo odvodni upor vzporedno z mrežnim kondenzatorjem. Vsa ostala vezava je prav taka kakor pri cevnem detektorju. Ako prejema antena neudušene nihaje, se naelektruje mreža polagoma, a vedno bolj negativno, in to do meje, ki jo določa odvodni upor. Ko ima mreža večjo negativno napetost, odteka njena elektrenina po odvodnem uporu polagoma na cev- kino katodo. Kadar nihaji prenehajo, postane mreža neelektrična, Sl. 191. Prejemni aparat z avdionom. 203 Približno enako se izpreminja tudi anodni tok (slika 190.) ki vpliva na telefon. Kadar se neudušeni nihaji prično in ko presta¬ nejo, slišimo v telefonu nekak pok, ker anodni tok narašča in priteguje telefonsko membrano, oziroma se tok zmanjšuje in izpušča membrano, ki sicer miruje. Neudušenih valov avdion ne prejema. Če prejema antena udušene nihaje, se mreža po vsaki skupini visokofrekvenčnih nihajev naelektruje in, ko nihaji prenehajo, po odvodnem uporu zopet razelektruje. Odvodni upor mora biti zelo velik, sicer bi bila cevka kratko sklenjena. Slika 192. kaže, kako se pri vsaki skupini nihajev jakost anodnega toka zmanjšuje. Ko nihaji prenehajo, naraste tok zopet. Avdion deluje kot detektor in usmerja na svoj poseben 204 način, ker ni usmerjeni anodni tok vzporeden s časovno osjo. Z usmerjenjem je združeno tudi ojačenje toka, ker je delovališče v najbolj strmem delu cevkine karakteristike. Avdion prejema tudi modulirane neudušene nihaje, in sicer slično ko udušene. Mrežna napetost sledi trajno počas¬ nim modulacijskim nihajem in odvodni upor odvaja mreži ne¬ prestano negativno elektrenino. Zvok v telefonu je radi oblike mrežnega toka, čigar karakteristika ni ravna črta, nekoliko spačen. Avdion ne dosega kristalnega detektorja v čistoti zvoka, presega ga pa v občutljivosti in jakosti zvoka in je bolj občutljiv od cevnega detektorja, ki deluje v kolenu cevkine karakteristike. Za avdion so odločilne dimenzije mrežnega kondenzatorja in odvodnega upora. Da se mreža takoj naelektri, je njen kon¬ denzator majhen (100—200 cm), odvodni upor pa je zelo velik (1—5 Mi2), ker se mreža ne sme prehitro naelektriti. Brez¬ pomembno bi bilo, če bi bil odvodni upor večji od izolacij¬ skega upora v cevkinem podnožku, kajti sicer bi mrežna nape¬ tost neovirano odtekala, in avdion bi ne mogel delovati, ker se njegova mreža ne bi naelektrila negativno. Pri prevelikem od¬ vodnem uporu slišimo v telefonu v sekundnih presledkih zvok: tak-tak-tak. Ce pa je upor premajhen, ne slišimo ničesar ali pa prav tiho. Avdion prejema torej udušene nihaje oziroma valove in po zvoku (telefoniji) modulirane, neudušene valove; neudušenih valov telegrafije pa tudi avdion ne prejema. Za to je treba posebnega aparata, ki ga bomo šele omenili. 8. Cevka kot oddajalo in zloževalo. Elektronska cevka proizvaja, primerno sklenjena, neudušene nihaje, ki jih je mogoče izžarivati v daljavo. Cevka se porablja kot generator za izmenične toke s skoro vsako poljubno fre¬ kvenco. S to funkcijo cevke se bomo sedaj natančneje bavili. Načelno vezavo cevke, ki proizvaja električne nihaje, pri¬ naša slika 193. Ta vezava se popolnoma ujema z vezavo ojače- 205 vala (glej sliko 183.!), samo da smo nadomestili telefon z nihajnim krogom L K, ki obstaja iz samoindukcijske tuljave L in vrtilnega 1 kondenzatorja K. Krog ima samosvojo frekvenco n 0 = -— ^ in predstavlja pri tej frekvenci velik upor ter deluje v cevkinem anodnem krogu kot zapiralni krog. Sl. 193. Cevni generator s tujim zbujanjem. Če sklenemo pri žareči nitki anodno baterijo, teče v anod¬ nem krogu tok in napolnjuje kondenzator, ker se mu spočetka tuljava s svojo samoindukcijo precej upira. Ko pa nastane okoli tuljave magnetno polje, se razelektruje kondenzator skoz tuljavo. V krogu nastane električno nihanje, ki traja toliko časa, dokler je anodna baterija sklenjena in daje krogu potrebno nihajno energijo. Ako spojimo cevkino mrežo in katodo z generatorjem za izmenični tok in damo mreži napetost s frekvenco n 0 , se anodni tok močno izpreminja in v nihajnem krogu, ki porablja izme¬ nično napetost v z , nastane vedno jačje električno nihanje, če ga mrežna izmenična napetost ne ovira. Končno dosežemo v krogu ravnotežno stanje, ki je odvisno od cevkinih lastnosti 206 in anodne napetosti. V nihajnem krogu nastanejo neudušeni nihaji. Z izpreminjanjem L m K dosežemo poljubne frekvence. V opisanem primeru rabimo v mrežnem krogu primeroma majhno izmenično energijo, v anodnem krogu pa precej veliko istosmerno energijo in dobimo majhno izmenično energijo v nihajnem krogu, ker se precej istosmerne energije pretvarja v toploto. Ker elek¬ troni neprestano trkajo na anodo, zažari njena plošča. Na opisani način prirejeno cevko imenujemo cevni generator s tujim vzbujanjem. Generator deluje tem bolje, čim manjši preseg (n. pr. 1 °/ 0 ) ima cevka in čim večja je ( mA' n. pr. 10 -p- Sl. 194. Oddajna postaja v direktni vezavi. ako sta sicer mrežna in anodna napetost zadosti veliki. Ker potrebuje generator precej veliko energijo, je njegova cevka večja od prejemne, ima debelo nitko in anoda se¬ staja iz več obročev, da se preveč ne segreje. Pri manjših cevkah, ki potrebu¬ jejo 10—20 W, znaša anodna napetost 400 — 800 V. Večje cevke delajo s 500 W ali še več in potrebujejo anodno napetost 3000 — 5000 V. Ta¬ ko visoko istosmerno nape¬ tost dobimo, če izmenični tok primerno transformiramo in usmerjamo, kakor smo ome¬ nili na strani 180. Gene¬ rator z uglašenimi iskrami potrebuje pri enakem učinku trikrat večjo energijo ko cevni generator. 207 Ako zvežemo generator z odprtim nihajnim krogom (slika 194.), nastane oddajna postaja. Kondenzator zapiralnega kroga nadomešča antenina kapaciteta Ka . Če je samoinduk- cijska tuljava L izpremenljiva, dobimo v določenem intervalu 1 poljubno frekvenco, ki je enaka n - - r - . 2n\ r LK A Opisali smo oddajno postajo s tujim vzbujanjem v direktni vezavi. Taka oddajna postaja ne deluje posebno dobro, če porabljamo visoko napetost, kakor jo cevka potrebuje. Ker je pozitivni pol anodne baterije zvezan z zemljo, ima katoda veliko negativno napetost z ozirom na zemljo in netilna baterija mora biti posebno dobro izolirana. Tudi v tem oziru ni vezava dobra, ker je izžarjeni val ne¬ posredno določen po antenskem krogu. Po¬ leg tega pa ne izžariva antena samo osnov¬ nega vala k 0 , marveč celo vrsto višjih valov k 0 k° ko T’ T’ T’ ' ’ " Prvo napako po¬ pravimo, ako zveže¬ mo anodno baterijo vzporedno s cevko, kakor kaže 195. slika. Da preprečimo v ba¬ teriji kratki stik skoz tuljavo L, vklenemo v anodni krog pose¬ ben kondenzator K a , ki prekinja istosmerni anodni tok. Nihanje Sl. 195. Zboljšana oddajna postaja v direktni vezavi. 208 v cevki pospešujemo, če sklenemo anodno baterijo s kondenza¬ torjem Kb (1—10 { uF). Zadrgalna tuljava Z a pa zapira visokofre¬ kvenčnim nihajem pot skoz kondenzator. Vse osiale napake oddajne postaje v direktni vezavi po¬ pravimo, ako vklenemo v anodni krog zapiralni krog, ki se imenuje vmesni krog, in spajamo z njim anteno induktivno. Tako nastane oddajna postaja s cevko, vmesnim kro¬ gom in tujim vzbujanjem. Antena je po majhni tuljavi z vmesnim krogom induktivno spojena in se uglašuje z vario- metrom na frekvenco vmesnega kroga. 209 Dosedaj smo omenjali oddajno postajo s tujim vzbu¬ janjem, ker je dajal cevkini mreži poseben generator izmenično napetost. Generator proizvaja izmenično napetost s frekvenco največ 10.000; višjih frekvenc ne dobivamo tako. Frekvence nad 10.000 proizvajamo z reakcijo ali samo¬ svojim vzbujanjem, Reakcijo pri dinamostroju smo ime¬ novali dinamoelektrični princip. Tudi influenčni stroj deluje z reakcijo. Pri elektronski cevki dosežemo reakcijo, če jo pri¬ merno vežemo. Tako je nastala ve¬ zava, kakor jo vidimo na sliki 197. Tudi v mrežnem krogu je posebna tuljava L m , kije s tuljavo L zapi¬ ralnega kroga induktivno spojena. Ako sklenemo, ko nitka žari, s stikalom S anodno baterijo, nasta¬ nejo v zapiralnem krogu in skoz cevko električni ni¬ haji s frekvenco n 0 , kakor smo že omenili. Pri tem se inducira v tuljavi L m prav majhna izmenična napetost, ki krmili nato anodni tok; izpre- minja ga v frekvenci n 0 . Istosmernemu anodnemu toku se pri¬ druži izmenični tok, ki ojači visokofrekvenčni tok / v zapiralnem krogu. Nato se poveča tudi mrežna izmenična napetost in po njej anodni izmenični tok, ki pospešuje zopet nihaje v krogu. Ni¬ hanje v nihajnem krogu se stopnjuje, dokler ne nastane ravno¬ težno stanje, ki je odvisno od cevkinih podatkov in anodne napetosti. Tako deluje induktivna reakcija. Tudi v vezavi na sliki 198. imamo med anodnim in mrežnim krogom, kjer je sedaj zapiralni krog, induktivno reakcijo. Na ta način pa do¬ bimo manjšo energijo kot s prejšnjo vezavo. Reakcija nastane le tedaj, če sta tuljavi L,„ in L v pravi razdalji in imata primerno Sl. 197. Princip induktivne reakcije. Andree : Radio. 14 210 Sl. 198. Princip induktivne reakcije v posebni vezavi. število ovojev, ki so naviti tako, da se nihanje pospe¬ šuje, ne pa ovira. Radi reak¬ cije nastanejo v nihajnem krogu neudušeni nihaji, kajti anodna baterija mu nepre¬ stano dovaja potrebno ener¬ gijo. Frekvenca nastalega nihanja je odvisna od samo- indukcije in kapacitete ni¬ hajnega kroga. Stopnja re¬ akcije se izpreminja z raz¬ daljo med obema tuljavama. Poleg induktivne razlo¬ čujemo tudi kapacitivno in galvanično reakcijo. Slika 199. prinaša princip kapacitivne reakcije. Radi nihajev v nihajnem krogu L K se napetost v anodnem krogu izpreminja in povzroča v tuljavi L m izmenični tok, čigar jakost je odvisna od kapacitete kondenzatorja K r , ki spaja oba kroga. Tuljava L m in mreža imata izmenično napetost, s katero krmili mreža anodni tok. Tudi tukaj nastane reakcija, ki se imenuje kapacitivna, pač radi zveznega kondenzatorja Kr¬ če v sliki 199. odstranimo konden¬ zator K r , še vedno ostaja neka reakcija med L—K in tuljavo L m , kajti nihajni krog in mrežna tuljava sta sedaj spojena po ka¬ paciteti, ki jo ima cev¬ ka med svojo anodo in mrežo. Ta kapaci¬ teta ni velika in znaša največ 10 — 20 cm. Sl. 199. Princip kapacitivne reakcije. 211 Galvanično reakcijo bomo omenili kasneje. Slika 200. predstavlja oddajno postajo, ki ima vmesni krog in deluje z reakcijo. Tuljavi L m in L se dasta primikati in odmikati, ali pa se vrti L m v tuljavi L. Ako so ovoji obeh tuljav pravokotni, je vpliv tuljave L na Lm najmanjši in ima reakcija določeno vrednost. Ce sedaj vrtimo tuljavo L,„ na desno ali levo, se reakcija povečuje, drugič pa zmanjšuje. Stopnja re¬ akcije se tako prav enostavno izpreminja. Namesto induktivne vezave med L in L m se velikokrat rabi direktna, kakor jo vidimo na sliki 201. Imenujemo jo ve¬ zavo treh točk. Med nihajnim in mrežnim krogom nastane galvanična reakcija, ki je zgoraj nismo opisali. Sl. 200. Oddajna poslaja z vmesnim krogom in reakcijo. 14 * 212 Če potrebujemo večjo nihajno energijo, kakor jo daje ena cevka, tedaj sklenemo vzporedno več cevk tako, da zvežemo vse katode med seboj in tudi vse mreže in anode. Tudi vezava z vmesnim krogom ni brez napake. Če sta antenski in mrežni krog uglašena in tesno spojena, vpliva tudi antena na vmesni krog, zato v resnici nastaneta dva vala, ki se tem bolj razlikujeta v dolžini, čim tesnejša je spojitev med obema krogoma. — Oba vala ne moreta istočasno skoz cevko, marveč le oni, ki povzroča večjo reakcijo. Če se razmere v anteni izpremene, je mogoče, da propušča cevka drugi val, in dolžina izžarjenega vala se menja. 213 Opisana oddajna postaja izžariva neudušene valove, ki jih potrebujemo v brezžični telegrafiji in' telefoniji. Na sliki 200. je pregledno narisana telegrafska oddajna postaja, če pomenja S Morse-jev ključ, s katerim sklepamo in prekinjamo mrežni krog v zmislu Morse-jevega alfabeta. Prejemni aparat za telegrafska poročila z neudušenimi valovi bomo šele omenili. Brezžična telefonija je mogoča le z neudušenimi valovi, ki jih moduliramo z nizko frekvenco, kakor smo že omenili na strani 162. Modulirane neudušene nihaje lahko pre¬ jemamo z vsakim aparatom, ki smo ga dosedaj opisali. Sl. 202. Princip modulacije. 214 Od modulacijskih načinov obravnavamo le enega v principu. Po sliki 201. se ne naelektruje mreža negativno, ker od¬ tekajo elektroni, ki jih izžariva žareča nitka, h katodi po onem delu tuljave L, ki leži med mrežo in katodo. — Ako pa vkle¬ nemo (slika 202.) med mrežo in nihajni krog L K kondenzator K m s kapaciteto 1000—2000 cm, elektroni ne morejo odtekati in naelektrujejo mrežo vedno bolj negativno. Zato ne propušča mreža pri majhnem presegu oddajnih cevk anodnega toka in nihaji skoz cevko prenehajo. Ako nato zvežemo mrežo in katodo z izpremenljivim visokoohmskim uporom 'J m , se mreža zopet razelektruje in jakost toka v anteni je tem večja, čim manjši je odvodni upor. Upor U m so kmalu nadomestili z notranjim uporom cevke, ki se imenuje modulacijska cevka (slika 203.). Na njeno mrežo deluje izmenična napetost v m . Anoda modulacijske cevke je zvezana s katodo in njena katoda z mrežo oddajne cevke. Da ne odteka visoka frekvenca skoz modulacijsko cevko, vkle¬ nemo pred njeno katodo zadrgalno tuljavo Z m . S to napravo moduliramo mrežni tok oddajne cevke. S primerno mrežno na¬ petostjo V m modulacijske cevke dosežemo, da se vrši modulacija v ravnem delu cevkine karakteristike. Tako spopolnjena oddajna postaja za telefonijo je narisana na sliki 204. Mreža ne sme biti pretesno spojena z vmesnim krogom, sicer nihanje takoj preneha. Da tedaj antenski tok po¬ polnoma ne prestane, kar bi oviralo nadaljnje nihanje, vkle¬ pamo med katodo in mrežo oddajne cevke upor U m , ki meri 10.000 -50.000 Q. Pred modulacijsko cevko vklepamo vhodni transformator T, ki izravnava upore. Njegova primarna tuljava je zvezana zaporedno z mikrofonom Min mikrofonovo baterijo, sekun¬ darna tuljava pa veže mrežo in cevkino katodo. Pred sekundarno tuljavo je baterija, ki daje mreži primerno napetost, da modulacija ne pači*zvoka. Radi modulacije ne izžariva postaja ene same, marveč kar tri različne frekvence, četudi oddajamo en sam ton. Ako modu- 215 liramo frekvenco 10.000 s čisto frekvenco 1000, nastanejo fre¬ kvence 9000, 10.000 in 11.000, kar odgovarja približno valovnim dolžinam 33, 30 in 27 km. Sl. 203. Modulacija s cevko. 216 Če ne oddajamo samo posameznih čistih tonov, temveč zvenke, ki so n. pr. sestavljeni iz vseh mogočih tonov od 16—5000, izžariva postaja poleg 10.000 (30 km) še frekvence 5000—9984 Sl. 204. Oddajna postaja z modulacijsko napravo. (60—30 km) in 10.016—15.000 (30—20 km), torej celo vrsto valov. Ker ne more noben aparat takih valov prejemati, je pač umevno, da na tako dolgih valovih ne moremo telefonirati. 217 Pri visoki frekvenci 10.000 (30 km) znaša interval, ki ga istočasno izžariva postaja, 20—60 km. Ako porabljamo fre¬ kvenco 100.000 (3 km), se zmanjša interval na 2855—3160 m in pri frekvenci 1,000.000 (300 m) na 298'5—301‘5 m. Ako oddajamo na valu 300 m vse različne zvenke od 0—10.000, bi moral aparat prejemati enako dobro vse valove od 297 — 303 m, česar pa ne more. Aparat prejema najbolje in najjače srednji val 300 m, skrajna vala 297 in 303 m, ki se od srednjega razlikujeta za 10.000 H, pa le v polovični jakosti, ali še ne, če je aparat selektiven. Iz tega spoznamo, da prejema aparat vse zvoke enako dobro le tedaj, če deluje oddajna postaja na majhnem valu. Selektivnost take postaje je velika in ne motijo se postaje, ki izžarivajo skoro enako dolge valove. V intervalu od 200—600 m, kjer so uvrščene telefonske oddajne postaje, se morata razlo¬ čevati dve sosednji postaji vsaj za 10.000 H, da ne motita ena druge. To dejstvo so upoštevali, ko so pred kratkim določili evropskim oddajnim postajam frekvence (glej dodatek!). Vsaki izmed večjih postaj so dali drugo frekvenco, manjših postaj pa ima tudi več isto frekvenco. V radiotehniki rabijo drugačne mikrofone kakor v teh niki za žično telefonijo, ker delajo v radiofoniji z veliko energijo Mikrofon z ogljenimi zrnci ima močno napeto ko vinsko membrano, katere lastno nihanje je višje, kakor je fre kvenca glasbenih tonov. Tudi navadni mikrofon porabljajo pri modulaciji; po njem teko le slabi toki, ki jih je treba nato primerno ojačiti. Reisz-ov mikrofon, ki ga rabijo na nemških od¬ dajnih postajah, ima tudi ogljena zrnca. Slika 205. ga kaže v vertikalnem prerezu. V marmorni kocki je na eni^ ploskvi iz¬ dolbena nekaj mm globoka jamica in napolnjena z ogljenimi zrnci. Jamica je pokrita z drobno gumijevo kožico, da SI. 205. zrnca ne izpadajo. Mikrofonski tok teče Reisz-ov mikrofon. 218 od ene ogljene elektrode skoz zrnca do druge. Mikrofon nima membrane, ki bi pačila zvok radi lastnega nihanja. Omenimo še kratko mikrofon s ploščico, katodofon in kapacitivni mikrofon! Pri mikrofonu s ploščico je napeta v močnem magnetnem polju drobna ploščica iz aluminija. Če se ploščica radi zvočnih valov giblje, nastane na njej napetost, ki jo ojačuje posebno ojačevalo. Katodofon ima žareči elektrodi, ki sta prav blizu skupaj in imata veliko napetost. Med elektrodama se zrak ionizira in provaja slab tok. Ce govorimo proti elektrodam, izpreminjamo ionski tok in njegovo napetost, ki jo nato primerno ojačujemo. Kapacitivni mikrofon ima stalno kovinsko ploščo, v prav majhni razdalji od nje pa je pritrjena kovinska membrana, ki je hudo napeta. Obe plošči tvorita kondenzator, čigar kapa¬ citeta se izpreminja, če zadenejo membrano zvočni valovi. S tem se izpreminja tudi napetost na kondenzatorju, ki jo dovajamo ojačevalu. Sl. 206. Popolna oddajna postaja za telefonijo. V principu kaže 206. slika vezavo popolne oddajne po¬ staje za telefonijo, kjer pomenja M mikrofon, T\ vhodni, T% vmesni in T s izhodni transformator. Mikrofon, ojačevalo in od- 219 dajna postaja so navadno v treh različnih prostorih ali krajih, ki so zvezani med seboj z daljnovodom. Kakor smo že večkrat omenili, ne moremo prejemati s kristalnim detektorjem in navadnim avdionom neudušenih valov, razen moduliranih. Da lahko prejemamo tudi te valove, jih umetno tako razkosamo, da nastane iz njih v sekundi 500—1000 skupin, ali celo več. Skupine usmerja detektor ali avdion in v telefonu slišimo ton, ki pomenja piko ali črto, kakor dolgo pač traja. Razkosanje se posreči z utripanjem, ki ga poznamo že iz akustike. Neudušene valove, kakor jih prejema antena, pokrijemo z valovi, ki jih proizvajamo v prejemnem aparatu s pomožno oddajno postajico; imenujemo jo zloževalo valov. Tako nastali valovi se prav malo razlikujejo od prejetih, zato na¬ stane utripanje. Valova se zlagata v interferenčni val, ki je jačji od posameznega. Avdion ali detektor prejema ojačene Sl. 207. Usmerjenje interferenčnega vala. valove in jih usmerja (slika 207.). Pri vsakem utripu se mem¬ brana telefona pritegne in zopet izpusti. Tako nastane preje¬ manje z utripanjem ali interferenco in tak aparat ime¬ nujemo s tujim izrazom heterodin. Ta način ni primeren, kadar prejemamo modulirane valove, ker se zvok radi dvojne modulacije preveč popači. 220 Prejemni aparat in zloževalo lahko združimo v en aparat in dobimo vezavo, kakor jo imamo na 208. sliki. Cevka deluje kot majhna oddajna postaja. Njen nihajni krog je vklenjen v mrežnem krogu cevke ter ima samoindukcijo mrežne tuljave in antenino kapaciteto. Antena deluje, kakor da je njena kapaciteta vzporedna s tuljavo L, zato jo vežemo na sliki s pikami. S tu¬ ljavo L je induktivno spojena tuljava R v anodnem krogu, ki jo imenujemo reakcijsko tuljavo. Zloževalo je sestavljeno po sliki 198. Ako ima tuljava R primerno število ovojev, ki so naviti tako, da pospešujejo nihanje, nastanejo skoz cevko nihaji. — Poleg tega služi cevka tudi za visokofrekvenčno ojačevalo, kajti na tuljavi L nastala napetost se dovaja cevkini mreži in krmili anodni tok. V anodnem krogu cevke je posebna tuljava L x , s katero je spojena induktivna tuljava L 2 v detektorskem krogu. 221 Kristalni detektor smemo zamenjati s cevko. Še boljšo vezavo pa dobimo, če združimo usmerjevalo in zloževalo in rabimo eno samo cevko. Tako nastane nihajni avdion ali avdion z reakcijo (slika 209.). Ako sklenemo reakcij¬ sko tuljavo R kratko, dobimo zopet vezavo enostavnega avdiona. Če ima reakcijska tuljava primerno število ovojev in jo spojimo z mrežno tuljavo, nastanejo skoz cevko nihaji, ki se zlagajo s prijetimi. Nihanje olaj¬ šamo, ako sklenemo vzporedno z anodno ba- { terijo in telefonom kon¬ denzator, ki ima kapa¬ citeto 1000 — 2000 cm. Reakcijska tuljava nam tudi drugače ko- . risti. V prejemnem apa- 209. Nihajni avdion. ratu izrabljajo nihajno energijo različni upori in dušijo nihaje, da se njihove amplitude zmanjšujejo. S tem, da proizvajamo skoz cevko posebne nihaje, dovajamo aparatu energijo in preprečujemo v njem dušenje. Reakcija predstavlja nekako negativno dušenje ali nega¬ tivni upor. Skoz cevko nastane nihanje le tedaj, kadar je nega¬ tivni upor večji od pozitivnega. Ako je reakcijska tuljava v mrežni in jo vrtimo, izpre- minjamo enostavno stopnjo reakcije in negativni upor; tako zmanjšujemo skupno dušenje v aparatu in v tefefonu slišimo bolje. Reakcija zmanjšuje dušenje in veča jakost zvoka v tele¬ fonu že prej, kakor nastane skoz cevko nihanje. Pravimo, da pre¬ jemamo z redukcijo dušenja. 222 Nihajni avdion omogoča, da prejemamo neudušene valove radiotelegrafije, ki ne vplivajo na noben drug aparat, kakor smo slišali. Avdion uglasimo na frekvenco, ki jo prejema antena, in ga takoj nato s kondenzatorjem nekoliko razglasimo. Recimo, da oddaja postaja 400 m dolge valove. Ako spo¬ jimo reakcijsko tuljavo tesno z mrežno in uglasimo nihajni avdion na dolžino 400 5 m, nastane radi interference obeh valov utripanje. Število utripov izračunamo tako: 400 m dolgi valovi imajo frekvenco n x 750.000 in 400'5 m _„_ jt2_ 749.000. Razlika znaša n = n x — n 2 1000. V telefonu slišimo ton s 1000 nihaji v sekundi. Ker imajo elek¬ trični nihaji zelo veliko frekvenco, povzroča majhna razlika v številu nihajev že precej visoke tone. Neudušeni valovi se javljajo v telefonu radi interference s piskanjem. Višina piska se izpreminja, če se izpreminja samo¬ svoje nihanje v aparatu. Ako sta pri 90° kondenzatorja prejemni in oddajni aparat natanko uglašena, ne nastane v telefonu pisk, ker sta frekvenci obeh valov enaki (n x - n<> = 0). Če razglasimo prejemni aparat, ko zavrtimo kondenzator na eno ali drugo stran in naredimo n 2 večji ali manjši od n x , raste razlika n med obema frekvencama in v telefonu slišimo pisk, ki pri večjih razlikah izgine, ker ga radi prevelikega števila nihajev naše uho ne za¬ znava (slika 210.). Ce torej prejemni aparat niha in prejemamo neudušene valove, slišimo pri vrtenju kondenzatorja skoz resonančno lego nekak pisk, čigar višina je prvotno visoka, se znižuje, izgine, potem pa se zopet urno dviga, tako nekako, kakor se sliši i ti u —-uti i. TL opisano interferenčno metodo dosežemo, da slišimo oddajno postajo, ki deluje z neudušenimi valovi, razen tega pa se poveča tudi občutljivost aparata, ker je interferenčno nihanje jačje od prejetega. 223 Ta način prejemanja je pri neprevidnem ravnanju za so¬ sednje radio-amaterje škodljiv, kajti če naš aparat radi pre¬ tesno vezane reakcijske tuljave niha, deluje kot oddajna postaja in naša antena izžariva. Vsi prejemni aparati v približni razdalji 2 km od nas prejemajo istočasno poročila oddajne postaje in naše interferenčno nihanje. Zato sliši sosed piskanje, podobno pasjemu lajanju, kar mu onemogoča prejemanje, mi pa ludi ne slišimo ničesar razločno. Nihajni avdion je najbolj občutljiv, preden prične nihati. Tedaj slišimo v telefonu neko šumenje. Med nihanjem so mrežna in anodna privijala občutljiva, če se jih dotaknemo, in v telefonu slišimo same spačene glasove. Nasprotno pa izboljšujejo naše prejemanje sosednje pre- jemne postaje na reakcijo, če so natanko uglašene, ker ojačujejo valove enakih in sosednjih dolžin. Dosedaj smo obravnavali vse posamezne dele, ki sestav¬ ljajo oddajno, zlasti pa prejemno postajo, treba jih je le pri¬ merno zvezati. Popolni aparati, ki smo jih opisali, so bili kar najenostavnejši; imeli so detektor ali pa eno cevko. Vendar pa lahko sestavimo iz opisanih delov popolnejše in tudi večcevne aparate. Omenjamo prejemni aparat s kristalnim detektorjem v 10000 46 0 Sl. 210. Inierferenčni fon in kondenzaior. 224 direktni vezavi in z nizkofrekvenčnim ojačevalom (slika 211.), potem nihajni avdion z vmesnim krogom in dvojnim nizkofre¬ kvenčnim ojačevalom (slika 212.) in končno avdion z visoko- Sl. 211 Prejemni aparat z detektorjem in nizkofrekvenčnim ojačevalom. frekvenčnim ojačevalom, reakcijo na zapiralni krog in nizkofre¬ kvenčnim ojačevalom (slika 213.). Pri zadnji vezavi se antenski krog ne da uglasiti, pač pa je z nekaj ovoji induktivno spojen z vmesnim krogom. Pravimo, da je antena tukaj aperiodična. Selektivnost takega aparata je že precej velika. Aparat ne izžariva tako močno, kakor če bi imeli reakcijo na antensko tuljavo. Kar se boljših aparatov tiče, omenjamo refleksno ali odbojno vezavo, kjer se rabi ista cevka za visoko- in nizko¬ frekvenčno jačenje. Posebne vezave rabimo tudi, ko ojačujemo zelo visoke frekvence, torej prav kratke valove. Cevka ima namreč med anodo in mrežico, med njenima dovodoma in tudi v pod- nožku neko, čeprav majhno kapaciteto K c , ki znaša 10—20 cm. Pri kapaciteti 10 cm in valovni dolžini 300 m (n = 10 6 ) znaša kapacitivni upor približno 150.000 Q, pri 30 m le še 15.000 225 Andreo: Radio 15 226 in pri 3 m samo 1500 12, torej veliko manj, kakor pa znaša notranji cevkin upor. To težkočo odpravimo s posebno vezavo, ki se imenuje nevtrodin. Nevtralizacijo omogoča vezava z mostičkom, ki je narisana na sliki 214. L K je vmesni krog v mrežnem krogu B visoko frekvenčnega ojačevala, K c pome- nja cevkino kapaciteto in K„ nevtralizacijski kondenzator. Nevtra¬ lizacija se doseže, če sta samoindukciji Li L% enaki, upora obeh vej CAM — CBM enaka in je K c — K„. Isto težkočo od¬ pravimo tudi s super- teterodinom, ki se razločuje od hetero- dina(glej stran 219!) v tem, da je pri njem interferenčna frekvenca večja od frekvence, ki vpliva na naše uho. Oddajna in prejemna postaja se danes še vedno izpopolnju¬ jeta. Hudo si prizadevajo, da bi odstranili še obstoječe napake in izpopolnili brezžični prenos. Omeniti je treba atmosferične mot¬ nje, ki jih doslej še niso mogli odstraniti. Tudi zvočnik še ne deluje brezhibno, zvok je še vedno nekoliko spačen. Sodeč po sedanjih uspehih, lahko pričakujemo, da bodo zmogli tudi te zapreke. V zadnjem času smo dobili mnogoterne cevke, pri katerih so v enem balonu vdelane po dve ali tri cevke z vsemi vezavami ter nam služijo za ojačevala. Tako se izdeluje dvojno visoko- in trojno nizkofrekvenčno ojačevalo. Poznamo že tudi dvojno cevko, ki ima eno skupno katodo, pa dve mre¬ žici in dve anodi. 227 Dodatek. Pregled oddajnih postaj v Evropi in azijski Rusiji. * (Sestavljen v začetku septembra 1927.) * Postaje, ki oddaiajo z manjšo energijo kakor 0'2/rH/, ali s kratkimi valovi (pod 200 m), niso navedene. 15 ' 228 229 230 231 232 233 234 lugoslaviji je odkazanih pet različnih frekvenc. Sedaj deluje le zagrebška postaja, v Beogradu in Domžalah grade novi postaji. Ker za domžalsko postajo frekvenca, še ni določena, je v pregledu nismo omeniil. Spomladi bo že delovala in bo imela baje v anteni 10 l