Высокочастотный генератор

42

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ
генератор

М. М. ЦЫПИН

О многох физических явлениях мы слышим или читаем в книгах, но почти никогда их не видим. Между тем ничего так не помогает пониманию физического мира, в котором мы живем, как непосредственный опыт общения с ним. Поставленный своим руками эксперимент, увиденное и исследованное явление, размышления по поводу того, что действительное происходит в природе, — все это обычно оказывается разнообразнее и сложнее написанного в книгах.

В этой статье будет описан генератор высокочастотных колебаний, который можно сделать самостояльно в школе или дома. Генератор позволяет поставить много интересных опытов, связанных с электрическими разрядами, познакомиться со свойством переменного тока и электромагнитного поля.

Генератор, схема которого приведена на рисунке 1, создает высокое напряжение (3—4 тысячи волт) высокой частоты (около 5 МГц). Колебательный контур, определяющий частоту генератора, состоит из катушки $L_1$ и конденсатора $C_1$ (емкость конденсаторов указаны в пикофарадах). Поддержание в нем незначующих колебаний обеспечивается с помощью дополнительной катушки $L_2$ иусилителя, собранного на лампе $J_1$: часть энергии контура забирается этой катушки, подается на сетку лампы,усиливается и через конденсатор $C_2$ подается обратно в контур. Цепочка $R_1C_3$ обеспечивает (подумайте, как) отпечатное постоянное напряжение на сетке лампы, необходимое для ее нормальной работы. Еще одна катушка — из-за ее роли в схеме называемая по радиотехнической традиции дросселем (Др) — разделяет

43

участки цепи, где высокочастотное напряжение есть (анод лампы) и где его нет («плюс» источника питания). Это происходит благодаря большому сопротивлению дросселя переменному току высокой частоты. Вторая сетка лампы соединена с анодом, в результате лампа работает как триод. Катушка $L_1$, $L_2$ и $L_3$ индуктивно связаны друг с другом и образуют высокочастотный трансформатор.

Было бы ошибкой думать, что собрать такой генератор и заставить его работать под силу только многоопытному экспериментатору. Генератор практически не требует настройки, а нужные детали легко купить или добиться из старого лампового приемника или телевизора.

Что касается катушка, их довольно просто сделать самим. Катушка $L_1$ и $L_2$ наматывается на общий цилиндрический каркас диаметром 3,5 см и длиной 7 см, который проще всего склеить из плотной бумаги (рис. 2). Первая катушка состоит из 6 витков медного провода диаметром 2—3 мм (в любой изоляции), расстояние между витками равно 1 см. Вторая содержит 10 витков провода (в эмалевой изоляции) диаметром 0,5 мм, намотанных вплотную виток к витку. (Вопрос для теоретическов: как должны быть согласованы направления намотки $L_1$ и $L_2$, чтобы обратная связь способствовала возникновению колебаний в контуре, а не наоборот? Иначе, оченьindo, генератор работает не будет.) Катушка $L_3$, намотанная в один слой на бумажный каркас диаметром 2,7 см и длиной 8,5 см, содержит 190 витков провода ПЭЛШО (в эмалевой изоляции)

Рис. 1.

Рис. 2.

ляции и шелковой оплетке) диаметром 0,35 мм. Она обернута несколько слоями полиглленовой пленки и вставлена внутри катушка $L_1$ и $L_2$. Дроссель Др содержит 70 витков провода диаметром 0,3 мм, намотанных в один слой на каркас диаметром 2,5 см.

Все конденсаторы в схеме слюдяные, расчитанные на напряжение 500 волт.

Лампа $J_1$ должна, во-первых, быть достаточно мощной, а во-вторых, иметь достаточно маленькое внутреннее сопротивление. Этими свойства

44

ми обладают, например, лампы 6П31С или 6П36С (применяемые в выходных касадах стройной развертки телевизоров).

Для генератора нужен источник питания, дающий два напряжения: постоянное 200—250 В и переменное 6,3 В. Можно взять подходящий готовый блок питания, имеющийся в школьном физическом кабинете, воспользоваться блоком питания любого лампового приемника или собрать свой собственный по схеме, изобразенной на рисунке 3. В нем можно использовать, например, имеющийся в продаже сливой трансформатор для радиол «Рекорд-353» и «Рекорд-354». На рисунке 4 приведена схема управления блока питания. С ним генератор будет работать только какый второй полуперiod, когда напряжение на аnode положительное. Его средняя мощность уменьшится вдвое, и это даже хорошо: лампа и катушка будет меньше нагревается.

Вопрос о конструкции генератора каждой может решить на свой вкус. Человек с практическим складомума придумает и сделает корпус и плату для размещения деталей; теоретически тем, что разложит детали на столе и придает их друг к другу. К счастью, «форма» генератора не влияет на его «содержание».

Несколько замечаний о техническом безопасности. По-настоящему описая весь (чERO ни в коем случае не следует делать!) — это использование схем, в которых детали генератора оказываются неисредственно

Graph of generator output

Рис. 4.

44