Юный техник, 2009 № 03 - Журнал «Юный техник»
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Если к полюсам конденсатора подключить нагрузку, то противоположные заряды с внутренней поверхности частиц угля побегут по проводам навстречу друг другу, а находящиеся в их порах ионы выйдут наружу.
Современные ионисторы имеют емкость в десятки и сотни фарад. При разряде они способны развивать большую мощность и очень долговечны. По запасу энергии на единицу массы и единицу объема ионисторы пока уступают аккумуляторам. Но если заменить активированный уголь тончайшими нанотрубками углерода или иного электропроводящего вещества, энергоемкость ионистора может стать фантастически большой.
Бенджамен Франклин жил во времена, когда о нанотехнологиях даже не помышляли, но это не значит, что их не применяли. Как сообщил лауреат Нобелевской премии по химии Роберт Кюри, при изготовлении клинков из дамасской стали древние мастера, сами того не подозревая, применяли методы нанотехнологии. Древний булат всегда оставался острым и прочным благодаря особой композиции углерода в структуре металла. Своего рода наноматериалы, например, обугленные стебли растений, содержащие нанотрубки, мог использовать Франклин для создания сверхконденсатора.
А. ИЛЬИН
Рисунки автора
НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
СНЕЖНЫЕ ЦВЕТЫ
Приготовь для опыта: соломинку и мыльный раствор.
Когда облако образуется при очень низкой температуре, вместо дождевых капель пары воды сгущаются в крошечные иголочки льда; иголочки слипаются вместе, и на землю падает снег. Хлопья снега состоят из маленьких кристалликов, расположенных в форме звездочек удивительной правильности и разнообразия.
Каждая звездочка делится на 3, на 6, на 12 частей, симметрично расположенных вокруг одной оси или точки. Нам нет нужды забираться в облака, чтобы видеть, как образуются эти снежные звездочки. Нужно только в сильный мороз выйти из дома и выдуть мыльный пузырь. Тотчас же в тонкой пленке воды появятся ледяные иголочки; они будут у нас на глазах собираться в чудесные снежные звездочки и цветы.
ЧУР, НЕ УРОНИ!
Приготовь для опыта: полоску бумаги, монету, шашки, линейку и картон.
На краю ровного стола положи полоску бумаги так, чтобы она свисала с края стола. На эту полоску поставь на ребро монету.
Ну-ка, вытащи теперь из-под монеты полоску бумаги — только, чур, не урони монету!
Это сделать совсем нетрудно. Придерживая левой рукой конец полоски, резко ударь по ней указательным пальцем правой руки. Бумага выскользнет из-под монетки, а монетка останется на месте.
Точно так же можно быстрым ударом линейки выбить одну шашку из столбика, не свалив тех шашек, что стояли на ней.
А вот фокус потруднее. Положи на указательный палец левой руки квадратик плотной бумаги или тонкого картона, а сверху положи монету. Если ты резко щелкнешь по краю квадратика, он вылетит прочь, а монетка останется у тебя на пальце.
ЛОВКАЯ МОНЕТА
Приготовь для опыта: маленькую и большую монеты, рюмку.
Возьми рюмку конической формы, такую, как на рисунке. Положи на дно маленькую монетку, а сверху — побольше; большая монета должна лежать горизонтально чуть пониже края рюмки, точно крышка. Можешь объявить, что, не дотрагиваясь ни до рюмки, ни до большой монеты, ты выгонишь из рюмки нижнюю монету.
Для этого достаточно с силой подуть на край большой монеты; она повернется вокруг своего диаметра и займет вертикальное положение; в этот момент сжатый твоим дуновением воздух выбросит из стакана маленькую монетку, а затем большая монета снова займет горизонтальное положение.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Микрофон без проводов
Интерес к простейшим беспроводным устройствам для передачи звука, например, от микрофона к звукоусилительной или записывающей аппаратуре, у радиолюбителей не ослабевает. Обычно для этой цели используют радиомикрофоны, но промышленные модели дороги и малодоступны. В литературе и Интернете довольно много описаний самодельных устройств, но большинство из них грешит различными недостатками. Поэтому предлагаем конструкцию еще одного радиомикрофона в одном корпусе вместе с антенной и элементом питания и без каких-либо выходящих из него проводов. Он может работать также в составе простого переговорного устройства, содержащего еще и радиоприемник, обеспечивая, таким образом, одностороннюю радиосвязь.
Радиомикрофон представляет собой однокаскадный микромощный передатчик с частотной модуляцией, работающий на свободных частотах или вблизи радиовещательного УКВ-диапазона. Для радиомикрофонов отведена специальная частота на нижнем краю FM-диапазона 87,9 МГц. Сигнал микрофона принимают любые радиовещательные приемники, однако ввиду небольшой мощности и малоэффективной антенны радиус действия не превосходит нескольких десятков метров.
Принципиальная схема радиомикрофона показана на рисунке 1.
Колебательный контур высокочастотного генератора образован катушкой L3 и конденсатором С1. Он включен в коллекторную цепь транзистора VT1. Сигнал положительной обратной связи, необходимой для возбуждения колебаний, создается катушкой L4 и через конденсатор С4 подается на базу транзистора.
Транзистор VT2 служит для усиления колебаний ЗЧ, снимаемых с микрофона. Этот каскад собран по обычной схеме усилителя напряжения на сопротивлениях. С его нагрузки R2 усиленный сигнал ЗЧ через резистор R1 подается на базу генераторного транзистора VT1. При таком способе модуляции изменяются емкости переходов и время прохождения высокочастотного сигнала через транзистор, а это приводит, в первую очередь, к изменению частоты колебаний, а во вторую — амплитуды. Для такого способа частотной модуляции необходимо, чтобы граничная частота транзистора ненамного превосходила рабочую. Если же применить хороший высокочастотный транзистор, слабо связанный с контуром, как это обычно делается в генераторах с повышенной стабильностью частоты, то значительной частотной модуляции не получится.
Антенной радиомикрофона служит сам электретный микрофон МК1 и подходящие к нему провода. Они подключены к катушкам L1 и L2, имеющим очень сильную связь с контурной катушкой L3. Для высоких частот все три катушки представляют как бы одну, на нижнем по схеме выводе которой высокочастотного напряжения нет, а на верхнем, подсоединенном к коллектору транзистора VT1, развивается максимальное высокочастотное напряжение. Оно и возбуждает все три провода, сложенные параллельно и образующие антенну с емкостной нагрузкой, которой служит корпус микрофона.
Катушки намотаны на одном каркасе диаметром 5,5 мм и подстраиваются латунным сердечником М4. Изготавливают катушки так: складывают вместе 3 провода ПЭЛШО 0,2…0,3 и наматывают ими 4 витка, чтобы получилась сплошная однослойная обмотка. Выводы закрепляют ниткой и/или клеем. Катушки L1 — L3 готовы. Поверх них наматывают катушку связи L4, содержащую 3 витка.
С такими катушками при вывинченном сердечнике частота генерации получилась 64 МГц. Латунный сердечник ее значительно повышает, однако для работы в диапазоне УКВ-2 катушки L1 — L3 и L4 должны содержать 3 и 2 витка соответственно.
Конструкция радиомикрофона ясна из рис. 2.
Все устройство собрано внутри пластиковой трубки с диаметром, достаточным, чтобы в нее входил микрофон и элемент питания. Транзисторы, катушки и прочие детали вместе с выключателем питания монтируются на небольшой плате, лучше печатной, которая размещается в нижней части трубки, над элементом питания. Три вывода микрофона наращиваются проводниками длиной около 30 см для увеличения эффективной длины антенны. Емкостная нагрузка еще увеличивает эту длину.
Проводники свертываются в свободную спираль и укладываются внутри трубки.
Элемент питания типа 316 или АА вставляется снизу и закрывается полиэтиленовой крышкой, на которой имеется упругий контакт отрицательного полюса (пружинка). Проводник от него к общему проводу платы проходит вдоль элемента. Контакт положительного полюса припаивается к выводу выключателя SA1. Таким образом, элемент питания служит как бы второй емкостной нагрузкой диполя Герца и так же, как и микрофон, увеличивает эффективность короткой антенны. Той же цели служит и рука человека, держащего трубку радиомикрофона за нижнюю часть. Впрочем, конструкция радиомикрофона может быть и другой, разработанной самостоятельно с учетом изложенных здесь соображений.
Как было отмечено, принимать сигнал можно на любой приемник с FM-диапазоном, в том числе и на миниатюрный самодельный. Поскольку вся система отнюдь не самого высшего класса, целесообразно использовать «ширпотребовские» микросхемы TDA7000, TDA7021, К174ХА34 и им подобные. Они содержат все элементы супергетеродинного ЧМ-приемника с низкой ПЧ (70 кГц), кроме контуров и блокировочных конденсаторов. Минский радиозавод выпускал микросборку КХА058, содержащую, кроме чипа микросхемы, еще и конденсаторы и потому почти не требующую «обвески» — навесными остаются только контуры.
