Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

У истоков изобретения радио

Покупка
Артикул: 798518.01.99
Доступ онлайн
550 ₽
В корзину
Посвящается 120-летию со дня изобретения радио А. С. Поповым и 125-летию открытия «волн Герца» великим немецким экспериментатором Г. Герцем, работы которого послужили технической основой к изобретению радиосвязи. Излагаются история изобретения радио, предвестники, технические возможности великого изобретения. Предназначается студентам радиотехнических специальностей как учебное пособие к курсам «Введение в специальность», «История и методология науки и техники», может быть полезно при профориентационной работе. Издание второе, дополненное.
Блохин, А. В. У истоков изобретения радио : учебное пособие / А. В. Блохин. - Екатеринбург : Изд-во Уральского ун-та, 2016. - 107 с. - ISBN 978-5-7996-1703-5. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1922225 (дата обращения: 23.02.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство образования и науки Российской Федерации 

Уральский федеральный университет 

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

Посвящается 120‑летию изобретения радио 

А. В. БЛОХИН 

У ИСТОКОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ РАДИО

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом УрФУ

для студентов радиотехнических специальностей 

и направлений подготовки

Екатеринбург 

Издательство Уральского университета 

2016 

УДК 621.37:378.096 
ББК 32.8 
          Б70 

Рецензенты:
Б. А. Панченко, завкафедрой ОПД, проф. Уральского технического институ‑
та связи и информатики (филиал) Сибирского государственного университета 
телекоммуникаций и информатики УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ»;
Г. В. Чирков, проф., д‑р техн. наук ООО «Прософт — Системы» 

Научный редактор — О. А. Гусев, доц., канд. техн. наук, зам. директора ИРИТ‑

РТФ УрФУ 

Б70

Блохин, А. В.
У истоков изобретения радио: учебное пособие / А. В. Блохин. — Ека‑

теринбург: Изд‑во Урал. ун‑та, 2016. — 107, [1] с.

ISBN 978‑5‑7996‑1703‑5

Посвящается 120‑летию со дня изобретения радио А. С. Поповым и 125‑летию 

открытия «волн Герца» великим немецким экспериментатором Г. Герцем, работы ко‑
торого послужили технической основой к изобретению радиосвязи. Излагаются исто‑
рия изобретения радио, предвестники, технические возможности великого изобрете‑
ния. Предназначается студентам радиотехнических специальностей как учебное пособие 
к курсам «Введение в специальность», «История и методология науки и техники», может 
быть полезно при профориентационной работе. Издание второе, дополненное.

Библиогр.: 12 назв.

УДК 621.37:378.096 
ББК 32.8 

ISBN 978‑5‑7996‑1703‑5
© Уральский федеральный 
университет, 2016

 

Предисловие

В 

2015 году исполнилось 120 лет со дня возникновения самого быстро‑
го и в большинстве случаев не знающего расстояний средства обще‑
ния между людьми — радио. Начав с выполнения этой весьма важной, 

но все же ограниченной функции в человеческом обществе и значительно раз‑
вив ее впоследствии, радиотехника в наше время превратилась в широчайшую 
техническую отрасль — радиоэлектронику, глубоко проникающую во многие 
другие области практической деятельности человека и ставшую средством по‑
знания мира.

Наиболее близко к изобретению радио были работы знаменитого во всем мире 

немецкого физика‑экспериментатора Генриха Герца, открывшего в 1886 году «вол‑
ны Герца». Так называли тогда радиоволны. В пособии также излагаются основные 
идеи, приборы и имена исследователей, способствующих появлению радиосвязи.

Радио возникло из практической электротехники, или научных исследований 

по электромагнетизму, поэтому подробно рассматриваются результаты исследо‑
ваний физиков и электриков XVIII и XIX веков, являющиеся так или иначе пред‑
шественниками изобретения радио, определяющие научные и технические воз‑
можности появления и осуществления великого изобретения.

Предназначается студентам радиотехнических специальностей как учебное 

пособие к дисциплинам «Введение в специальность», «История и методология 
науки и техники», выпускникам радиотехнического факультета для «освеже‑
ния» памяти о нашем знаменитом земляке А. С. Попове — изобретателе радио. 
Пособие может быть полезным при профориентационной работе среди школь‑
ников и абитуриентов.

Автор крайне благодарен А. В. Аминеву за помощь в подборке материала и под‑

готовке его к публикации и О. А. Гусеву за редактирование учебного пособия.

Введение 

С 

незапамятных времен человечество в своей практической коллектив‑
ной деятельности стремилось использовать различные средства связи 
(способы передачи информации) между отдельными людьми или их 

группами. Первоначально эти средства основывались на применении таких фи‑
зических явлений, как свет и звук, превращаемых в условные знаки, воспринима‑
емые нашими органами чувств — зрением и слухом. По мере развития техники 
к числу подобных физических посредников прибавилось электричество. При‑
менение его для связи происходило вначале путем использования распростра‑
нения электрического тока по металлическим проводам или через проводящую 
почву, далее — на основе электростатической или электромагнитной индукции, 
позже — по способу трансформации электрической энергии в световую (электро‑
световая сигнализация) и, наконец, при помощи электромагнитных колебаний.

«Быстрота, с которой распространяются свет, электричество, гальванизм 

и магнетизм, представлялись всегда как средства, чтобы передавать известия, 
которые бы требовалось сообщить с возможной поспешностью», — сказал в на‑
чале XIX столетия русский ученый П. Л. Шиллинг. Но что касается реализации 
указанной идеи, то это оказалось не столь уж легким делом, как могло показать‑
ся вначале. Даже для создания первых электромагнитных проводных телеграфов 
потребовалось несколько десятков лет от первоначальных попыток подобного 
рода, не говоря уже о беспроводных электрических способах связи [1].

Решающим шагом, на долгие годы определившим весь дальнейший прогресс 

проводной электротелеграфии, а затем и радиотелеграфии, была разработка 
в 1828 г. упомянутым выше П. Л. Шиллингом первого телеграфного кода, впо‑
следствии, в 1858 г., превращенного в так называемый «кабельный код», и по‑
явление в 1844 г. кода Морзе, позже, в 1854 г., положенного в основу кода Ев‑
ропейского телеграфного союза. Наличие кодов было большим достижением 
человеческой мысли, исключавшим при создании радиосвязи необходимость по‑
исков рациональных способов использования посылок электрической энергии для 
передачи информации по одному каналу.

Введение 

Но не только в этом заключалось воздействие проводной связи на радиосвязь. 

Развитие проводной телеграфии повлияло на оформление техники связи без про‑
водов и в другом отношении. Широкое использование в проводной телеграфии 
задолго до появления радио таких устройств, как реле, мультипликаторы, а так‑
же применение записи сигналов на ленту направляли мысль изобретателя на ис‑
пользование всего этого в схемах для приема и воспроизведения, передаваемых 
без проводов электрических посылок и тем самым существенно облегчали соз‑
дание индикаторных элементов будущих радиоприемников.

Проводная электросвязь, возникшая намного раньше радиосвязи, не могла 

удовлетворить многим потребностям людей в способах их быстрого общения 
между собой. Ее основные ограничения: необходимость сооружения дорого‑
стоящих линий (наземных, подземных или подводных) и невозможность при‑
менения в движении — остаются неизменными и поныне. В связи с этим еще 
до изобретения радио делались попытки найти электрические способы свя‑
зи на расстоянии без металлических проводов. Явление проводимости почвы 
и воды с этой целью пытались использовать: в 1838 г. К. Штейнгейль (1801–
1870 гг.), в 1842 г. С. Морзе (1791–1872 гг.), в 1880 г. Д. Троубридж (1843–1923 гг.) 
и, наконец, в 1886–1887 гг. В. Прис (1834–1913 гг.). Принципы электростатиче‑
ской и электромагнитной индукции в своих опытах по связи применяли в 1879–
1880 гг. Д. Юз (1831–1900 гг.), в 1885 г. Т. Эдисон (1847–1931 гг.) и в 90‑х годах тот же 
В. Прис. Но малая дальность действия приборов, основанных на этих способах, 
весьма ограничила круг их практического использования (позднее ведущий ка‑
бель в морской навигации, схемы подслушивания и ближней связи в армии) [2].

Электросветовая сигнализация прежде всего и больше других получила 

распространение на флоте. Уже в 1877 г. на Черном море будущим адмиралом 
С. О. Макаровым проводились опыты по осуществлению относительно дальней 
связи с помощью лучей прожектора, направляемых в небо. Таким способом уда‑
валось иметь связь между Одессой и Очаковым на расстоянии 50 миль. В 1881 г. 
на Парижской электротехнической выставке в числе флотских экспонатов был 
«сигнальный фонарь со свечой Яблочкова». В 1884 г. лейтенант Е. П. Тверити‑
нов разработал и осуществил систему «дальней» сигнализации с помощью гир‑
лянды из 40 электрических ламп накаливания, поднимаемой воздушным ша‑
ром на высоту 20–80 м. Видимость такого сигнального устройства достигала 
30–35 км. Но все эти способы сигнализации и связи были ограничены сравни‑
тельно небольшими дальностями действия, и надежность их в сильной степени 
зависела от метеорологических условий.

К концу XIX столетия потребность в связи без проводов, не зависимой от по‑

годы, на больших расстояниях стала совершенно очевидной: в ней в первую оче‑
редь нуждались мореплаватели и военные флоты. И если в рассматриваемое 
время достаточно совершенные электрические методы связи в виде телегра‑
фа и телефона могли удовлетворять потребности в быстрой и надежной связи 
на суше, то ничего подобного для морских условий тогда не существовало. Кро‑

У ИСТОКОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ РАДИО

ме того, еще были живы в памяти величайшие трудности и огромные затраты, 
связанные с прокладкой и эксплуатацией первых трансатлантических кабелей 
(1857–1866 гг.). Для крупных капиталистических стран была необходима также 
постоянная, надежная и быстродействующая связь с колониями и другими от‑
даленными от метрополий географическими пунктами, важными в политиче‑
ском или военном отношении.

Как правило, первые шаги во вновь зарождающихся областях техники обыч‑

но связаны с предыдущими научными и техническими достижениями, относя‑
щимися иной раз к различным разделам человеческих знаний и практики, в каж‑
дой технической области всегда можно найти определенную физическую основу. 
Такой основой для возможности появления радиотехники послужило электро‑
магнитное поле.

Учение об этом поле, до того как оно нашло себе техническое применение, 

разрабатывалось многими выдающимися учеными на протяжении почти полу‑
столетия. Еще в 1831 г. М. Фарадей (1791–1867 гг.) в своих «Экспериментальных 
исследованиях по электричеству» заложил начала наших представлений о воз‑
действии электрических токов, приводящих «находящуюся в непосредственной 
близости от них материю в некоторое особое состояние, которое до того было 
безразличным». Дж. Максвелл (1831–1879 гг.) в 1864 г. пришел к мысли о един‑
стве природы световых и электрических колебаний и математически обосновал 
свои выводы в знаменитом «Трактате об электричестве и магнетизме», опубли‑
кованном в 1873 г. Генрих Герц (1857–1894 гг.) в 1886 г. подтвердил классически‑
ми опытами правильность подобных взглядов.

После всего этого правомерно было ожидать появления идей, направленных 

к практическому использованию открытых явлений. Так оно и оказалось.

Видный русский физик О. Д. Хвольсон в работе «Опыты Герца и их значение», 

напечатанной в журнале «Электричество» в 1890 г., писал: «Опыты Герца пока ка‑
бинетные; но что из них разовьется дальше, и не представляют ли они зародыш 
новых отделов электротехники, этого решить в настоящее время невозможно». 
А редакция журнала к такому высказыванию ученого добавила: «Например, те‑
леграфия без проводов наподобие оптической».

Английский ученый Вильям Крукс (1832–1919 гг.) в 1892 г., говоря о работах 

Лоджа в Англии и Герца в Германии, отмечал: «Здесь раскрывается поразитель‑
ная возможность телеграфирования без проводов, телеграфных столбов, кабе‑
лей и всяких других дорогостоящих современных приспособлений».

Известный исследователь Никола Тесла (1856–1943 гг.) в докладе, прочитан‑

ном в 1893 г. в Национальной ассоциации электрического света в Сен‑Луи, сле‑
дующим образом выразился по поводу возможности радиотелеграфирования: 
«Я хочу сказать о передаче осмысленных сигналов, а может быть, даже и энергии, 
на любое расстояние совсем без помощи проводов. С каждым днем я все более 
убеждаюсь в практической осуществимости этого процесса, хотя я прекрасно 
знаю, что большинство ученых не верит в то, что подобные практические ре‑

Введение 

зультаты могут быть быстро достигнуты; тем не менее, все считают, что работы 
последних лет могут стимулировать опыты в этом направлении. Мое убежде‑
ние установилось так прочно, что я рассматриваю этот проект передачи сигна‑
лов или энергии уже не просто как теоретическую возможность, а как серьезную 
задачу, которая ставится перед инженером‑электриком и должна быть решена 
со дня на день» [3].

От этих идей, витавших тогда в воздухе, предстояло в самое ближайшее вре‑

мя перейти к конкретному решению назревшей задачи.

Решение задачи создания радиосвязи надо было начинать с поиска необходи‑

мых для этого технических средств.

На первых порах в качестве исходных элементов для создания передающей 

и приемной частей радиолинии могли быть использованы хорошо известные 
уже до этого осциллятор (генератор колебаний) и резонатор Герца. Для начала 
работ в области радиосвязи первый из них был более или менее приемлем: в нем 
имелась возможность путем изменения длины искрового промежутка управлять 
мощностью колебаний, изменять частоту их с помощью вариаций размеров ви‑
браторов и осуществлять возбуждение и прекращение колебаний, применяя ма‑
нипулятор, включенный в первичную обмотку катушки Румкорфа. Второй же 
прибор был приспособлен только для проведения лабораторных опытов. Он 
позволял судить о воздействии электромагнитного поля только путем наблю‑
дения миниатюрной искры, проскакивающей в воздушном промежутке прово‑
лочного витка [4].

Таким образом, для решения задачи создания радиосвязи основное внимание 

изобретателей должно было направиться в первую очередь на разработку при‑
емного устройства, на повышение его чувствительности для увеличения даль‑
ности передачи сигналов и на обеспечение неискаженного их воспроизведения, 
а также устойчивого функционирования всей схемы в целом.

Как же могли решаться в то время эти задачи?
Прежде всего, необходимо было обратиться к отысканию иного, во много 

раз более чувствительного реагента на электромагнитное поле, чем в резонато‑
ре Герца.

В литературе, вышедшей до 1895 г., таких реагентов было описано несколько. 

Но часть работ, опубликованных достаточно давно (в 1835–1885 гг.), вероятно, 
не привлекла внимания тех, кто экспериментировал с волнами Герца. А некото‑
рые другие методы, хотя и были описаны позже, но оказались в свое время труд‑
но реализуемыми. Поэтому исторически получилось так, что большинство иссле‑
дователей волн Герца в своих опытах обратились к использованию проводимости 
металлических порошков, меняющейся под действием электромагнитных волн.

Указанное явление было подробно описано в 1890 г. и 1894 г. Э. Бранли (1846–

1940 гг.). Популяризации этого метода особенно способствовало появление в пе‑
чати доклада О. Лоджа (1851–1940 гг.) «Творение Герца», прочитанного в Британ‑
ском королевском обществе 1 июня 1894 г. Таким образом, можно считать, что 

У ИСТОКОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ РАДИО

к концу 1894 г. в руках всех думавших над возможностью осуществления радио‑
связи необходимый для этого чувствительный реагент был. Лодж назвал его ко‑
герером. Но в том виде, в каком этот прибор был им применен, регулярный при‑
ем радиосигналов оказывался невозможным. Надо было разработать включение 
когерера в схему так, чтобы он мог воспроизводить поступавшие в него сигна‑
лы без искажения и пропусков.

Когерер в наиболее простом оформлении, как известно, представлял собой 

стеклянную трубку с двумя противоположно размещенными электродами, меж‑
ду которыми находились металлические опилки. При воздействии на такой при‑
бор высокочастотного электромагнитного поля или быстропеременного электри‑
ческого тока проводимость прибора резко возрастала, но при устранении поля 
описываемое устройство в свое первоначальное состояние не возвращалось. Для 
того чтобы вернуть трубку с опилками в исходный режим, ее необходимо было 
встряхнуть. Зная это, Лодж использовал разные способы: постукивание, вибра‑
ции электрического звонка, помещенного на одной доске с трубкой, указывал 
на возможность применения для той же цели часового механизма и т. д. Но все 
эти воздействия были случайными, никак не согласованными с поступавшими 
на когерер сигналами от передатчика. Именно поэтому приемник Лоджа и не был 
пригоден для радиосвязи.

Поскольку генератор Герца, питаемый от катушки Румкорфа, работал пре‑

рывистыми колебаниями, то естественным выходом из создавшегося положе‑
ния могло служить встряхивание когерера после каждой серии таких колеба‑
ний. По этому единственно правильному пути и должны были пойти все те, кто 
в то время искал способы создания системы радиосвязи. Но для того, чтобы 
прийти к этому неизбежному решению, от исследователя требовались большая 
научная прозорливость и инженерное мышление. Введение в схему приемника 
синхронного встряхивателя в то время оказалось решающим звеном в цепи всех 
мероприятий, относящихся к изобретению связи без проводов.

Другой важной частью задачи практического воплощения идеи радиосвязи яв‑

лялась разработка устройств, наилучшим образом излучающих электромагнит‑
ную энергию в окружающее пространство и извлекающих ее оттуда. Отыскание 
наиболее совершенных конструкций таких посредников между электромагнит‑
ным полем и аппаратурой было важно для увеличения дальности действия свя‑
зи без проводов в такой же мере, как и повышение чувствительности приемника.

Идеи использования открытых (разомкнутых) колебательных систем (прово‑

дов) для улучшения условий излучения и приема электромагнитных волн выска‑
зывались некоторыми исследователями еще до изобретения радиосвязи. Прин‑
ципиально эти мысли могли оказать существенное влияние на выбор способов 
увеличения дальности действия средств связи в период их зарождения и даль‑
нейшего совершенствования.

В частности, О. Лодж и Д. Говард в статье, опубликованной в 1889 г., писали, 

«что для дальних передач линейный осциллятор является наилучшим, — и пояс‑

Введение 

няли: — грозовое облако и земля, соединенные громоотводом или линией про‑
боя, образуют линейный осциллятор; отсюда следует, что эффект излучения 
и индуцированные электрические колебания могут быть замечены на весьма 
значительном расстоянии от места вспышки молнии. Возбуждая этот осцилля‑
тор очень большой индукционной катушкой, мы констатировали исключительно 
сильные электрические колебания во всех частях здания, причем электрические 
искры можно было получить от любой водопроводной трубы или какого‑нибудь 
другого длинного изолированного или неизолированного проводника, а также 
от больших газовых подвесок и водопроводных кранов в здании путем просто‑
го прикосновения к ним перочинным ножом или каким‑либо другим острием. 
Вблизи источника электрических возмущений везде легко можно было извле‑
кать искры из проводников суставом пальца».

Здесь, как мы видим, кратко, но четко изложена вся принципиальная суть 

того метода излучения и приема радиоволн, который в дальнейшем на практи‑
ке действительно стал неотъемлемой частью радиосвязи и явился ее отличитель‑
ной чертой, сохранившейся поныне.

Другой исследователь, уже упоминавшийся нами, Никола Тесла, в докладе, 

сделанном в 1893 г. в Сен‑Луи, в свою очередь, совершенно определенно изложил 
идею использования на передающем и приемном концах радиолинии заземлен‑
ных линейных вибраторов с верхней разветвленной частью, правда, дав описан‑
ному способу передачи электромагнитной энергии не совсем верное по совре‑
менным понятиям объяснение [5, 6].

Все сказанное свидетельствует о том, что ко времени изобретения радио идея 

использования линейных проводов в приемном или передающем устройствах 
или в том и другом одновременно уже была не нова и должна была в предложе‑
ниях на систему радиосвязи найти свое практическое применение.

Технические элементы, являющиеся компонентами раннего радио, полностью 

заимствованы от использовавшихся в практической электротехнике или науч‑
ных исследований по электромагнетизму. При этом их изобретение нельзя рас‑
сматривать в каком‑либо системном порядке, так как они появлялись в разное 
время, в разных странах и на разных континентах. Наиболее удобным является 
хронологическая последовательность их появления. Далее именно в таком по‑
рядке рассматриваются результаты исследований, определяющие технические 
возможности изобретения радио.

Доступ онлайн
550 ₽
В корзину