«А»: Мы подключили батарейку к нашей схеме посредством выключателя, а затем отключили ее! Вот с этого момента мы и начнем анализ…
«Н»: А что же тут анализировать? Конденсатор просто разрядится через резистор R и индуктивность L! И все дела!..
«А»: Да, кроме шуток?
«Н»: Нет-нет, прости! Не совсем… Что-то еще здесь произойдет… Но я пока не врубился — что!..
«А»: Вспомни, Незнайкин, что индуктивность L обладает некоторой инерцией. Образно говоря, из-за нее электронам так же трудно начать упорядоченное движение, как и прекратить это движение!
Ток разряда, проходя по виткам индуктивности L, порождает магнитное поле, в котором запасается некоторая энергия! Таким образом, в тот момент, когда конденсатор С уже разрядится, магнитное поле будет поддерживать упорядоченное движение электронов в том же направлении! Это значит, что до того момента, как энергия магнитного поля иссякнет, конденсатор успеет перезарядиться почти до первоначального напряжения! Хотя и ПРОТИВОПОЛОЖНОЙ ПОЛЯРНОСТИ! Затем снова наступит цикл перезаряда. И так будет продолжаться до того момента, пока на активном сопротивлении R (а оно в неявном виде ВСЕГДА присутствует в рассматриваемой системе) постепенно не перейдет в тепло ВСЯ первоначально запасенная в конденсаторе энергия!
«Н»: А рассмотренная система, состоящая из L, С и R, не имеет имени собственного?
«А»: Обязательно! И отныне мы будем употреблять только его — КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР!
«Н»: А как долго будет продолжаться подобная циркуляция тока в контуре? От чего это зависит?
«А»: Есть такой удивительный параметр — ДОБРОТНОСТЬ! Вот он то и, определяет, как долго в контуре будут продолжаться колебания.
«Н»: А почему ты назвал этот параметр — «удивительным»?
«А»: Да хотя бы потому, что он как бы един в трех лицах!
«Н»: А это как?
«А»: Да вот, посмотри на рисунок! На рис. 3.10,а изображены незатухающие электромагнитные колебания, которые имели бы место в контуре без потерь. На рис. 3.10,б изображены реальные, ЗАТУХАЮЩИЕ колебания в контуре.
Так вот, численно, количество полных циклов заряд — разряд до, практически, полного затухания РАВНО ДОБРОТНОСТИ! Т. е. добротность Q = n, где n — количество полных циклов. А теперь от амплитудно-временных характеристик перейдем к АЧХ (рис. 3.11).
Вот эта, колоколообразная кривая (мы к ее рассмотрению вернемся в дальнейшем еще не раз) дает вторую, практически очень важную характеристику для Q:
Q = f0/2Δf,
где Δf — полоса пропускания по уровню 0,707.
И, кроме того, вот третья ипостась добротности, численно равная:
И если первая ипостась очень понятна, но не очень наглядна, поскольку кто успеет подсчитать точное число колебаний за очень малый промежуток времени, то вторая ипостась — может прямо выводиться на экран специальных анализаторов АЧХ! С ней удобно работать!
«Н»: Ну, а третья?
«А»: Третья ипостась — для реальных расчетов! Но любой колебательный контур характеризуется еще и частотой резонанса, или, что адекватно, частотой собственных колебаний:
Любопытно, что для получения одной и той же f0, можно взять различное соотношение L и С. Но формула для определения добротности показывает, каким именно должно быть соотношение L и С для получения требующейся нам ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА! Она обозначена как df = 2Δf
«Н»: А какого порядка эта величина должна быть?
«А»: Смотря для чего! А вообще получение высоких добротностей — это сложная техническая задача! Но, в общем, вполне решаемая! Сейчас нам осталось рассмотреть еще одну важную физическую, а равно и техническую особенность колебательных контуров!
«Н»: Ты снова рисуешь схему?
«А»: А куда деваться (см. рис. 3.12)?
Здесь колебательный контур включен непосредственно в состав некоторой внешней цепи. Обрати внимание, Незнайкин, что в этом случае, когда частота внешнего генератора f1 совпадает с собственной частотой контура, последний представляет собой ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ для ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ!
«Н»: Но при этом ВНУТРИ контура LC реактивное сопротивление МАЛО!?
«А»: Да, конечно!.. Дело в том, что за каждый период собственных колебаний контур LC теряет МАЛУЮ часть запасенной в нем энергии! Следовательно, этот контур будет потреблять из ВНЕШНЕЙ цепи ТОЛЬКО такую часть энергии, которая идет на компенсацию потерь за этот период! А это — очень незначительная величина! И она тем меньше, чем больше добротность контура Q!
«Н»: То есть, если я верно понял, на резонансной частоте по отношению ко ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ контур является БОЛЬШИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ, причем тем большим, чем больше его добротность?
«А»: Абсолютно точно! Но есть и еще одно исключительно важное следствие! Не догадываешься, какое именно?
«Н»: Может быть (см. рис. 3.12) что мы можем написать:
I2 = I1Q
Так или нет?
«А»: Замечательно! Ну а что ты скажешь относительно напряжения?
«Н»: У меня создалось впечатление, что напряжение на зажимах А и Б контура… может превысить напряжение генератора!
«А»: И ты не ошибся! Оно превышает на частоте собственного резонанса подводимые извне колебания по амплитуде в Q раз!
«Н»: То есть колебательный контур УСИЛИВАЕТ частоту, равную его резонансной в Q раз?
«А»: Да! Но если во внешней цепи будут протекать токи, частоты которых не совпадают с резонансной, то они не создадут на зажимах контура сколько-нибудь заметного напряжения! Поэтому РЕЗОНАНСНЫЙ КОНТУР ОБЛАДАЕТ ЧАСТОТНОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ!
«Н»: Я уже дошел до кондиции, как того и хотел герой «Бриллиантовой руки». Всю впитанную (с кровью) информацию я должен осмыслить. В общем «принять ванну и выпить чашечку кофе»…
«А»: Мы кое-что успели сегодня, дружище!
Глава 4. Устремленные в пространство
«Незнайкин»: Наконец-то ты вновь удостоил меня аудиенции!..
«Аматор»: О милорд, какой изысканный стиль! Ты случайно не перечитал «Трех мушкетеров», пока мы не виделись?
«Н»: Ты почти угадал — «Одиссею капитана Блада»!
«А»: Я так и понял по твоему высокому слогу! Кстати, я тоже очень уважаю книги о капитане Бладе! Но благородный и великолепный пират жил в буколическую эпоху! Когда медленное считалось быстрым!
«Н»: Что ты хочешь сказать?
«А»: В те времена новости из Америки в Европу шли, вернее плыли, месяцами! Скорость доставки информации была равна скорости хода каравеллы или галеона!..
«Н»: В то время как сейчас для этого достаточно секунд!
«А»: Долей секунды, дружище, долей секунды! И все благодаря свойствам… открытого колебательного контура!
«Н»: Какого это — открытого? Простите, сэр! Следующий раз захвачу словарь, сэр!
«А»: Хороший (в буколические времена говорили — добрый) учебник или пособие по радиотехнике помогло бы тебе больше! ОТКРЫТЫЙ КОНТУР — это просто техническое название для ПЕРЕДАЮЩЕЙ и ПРИЕМНОЙ антенн!
