Одна из его машин доехала до Южной Африки, преодолев 13 000 километров. В настоящее время он выставлен в музее Южноафриканского института инженеров-электриков (SAIEE) в Йоханнесбурге.
История изобретения радио. Что такое радио, принцип работы
Радио — это средство передачи новостей, сообщений и музыки на большие расстояния, которое многие люди слушают дома, в машине или на работе. Трудно представить нашу жизнь без радио как средства интимной передачи звука. Но мало кто задумывался о том, как появилось это изобретение и кто первым изобрел радио. В этой статье я расскажу об истории радио и ученых, которые внесли свой вклад в создание устройства, навсегда изменившего мир.
Открытие электромагнитного поля в 1845 году английским физиком М. Фарадеем стало сенсацией 19 века. Два десятилетия спустя англичанин Д.К. Максвелл теоретически обосновал и сформулировал существование электромагнитных волн, одним из видов которых являются радиоволны. Люди не могут ни видеть, ни чувствовать их, и без теории электродинамики как основы было бы невозможно построить радиоприемник.
Эти два открытия стали отправной точкой для изобретения радио, хотя они не сразу были приняты научным сообществом. Было сделано много работ и изобретений. Только двадцать лет спустя, в 1886-88 годах, немецкий ученый Генрих Герц провел успешный эксперимент с простым устройством, состоящим из генератора и резонатора, зарегистрировав излучение электромагнитных волн на короткое расстояние. Но Г. Герц не считал практическое применение этой конструкции полезным.
Генрих Рудольф Герц
Физики в разных странах год за годом проводили эксперименты по усовершенствованию приемников электромагнитных волн и увеличению дальности приема сигнала. Среди этих ученых были Т. Эдисон (1876-85), О. Лодж и Е. Бранли (1889-90), Н. Тесла (1891-93), индийский физик Д. Чандра Бозе (1894) и многие другие.
Первое радио Попова
Кто первый создатель радио
Ученые всего мира ищут способы передачи сигналов на большие расстояния. Изобретатели радиоприемника по праву считаются несколькими конкурентами, которые работали в одно и то же время, но не имели друг с другом ничего общего. Эти имена знакомы многим — русский ученый Александр Попов, американец Никола Тесла, итальянский бизнесмен Гульельмо Маркони.
Н. Тесла первым запатентовал свое изобретение, которое затем было использовано для дальнейшего развития радиосвязи. Он продемонстрировал, как генератор производит колебательные токи на самой высокой частоте в то время, и метод подавления звука на этих частотах. Он был первым, кто зафиксировал явление электрического резонанса. Весной 1891 года Н. Тесла получил американский патент на свой инновационный метод.
Еще в 1893 году американский ученый читал лекции и демонстрировал, как можно передавать электрические сигналы через резонансный трансформатор в воздухе. Он показал, что эта техническая система может быть использована для беспроводной связи.
Никола Тесла
Весной 1895 года Александр Попов выступил с лекцией перед российским физико-химическим сообществом, в которой представил усовершенствованный им аппарат О. Лоджа. Позже, в 1896 году, русский ученый опубликовал в научном журнале статью о разработке устройства, которое могло принимать электромагнитные колебания на расстоянии до 60 метров и таким образом передавать сигналы на большие расстояния.
В марте 1897 года А. Попов в очередной лекции продемонстрировал передачу и прием сигналов в стенах здания. Продолжая работу над изобретением беспроводного телеграфного передатчика, русскому ученому уже в декабре того же года удается принять четырехбуквенный сигнал «HERTZ» на расстоянии более 250 метров от передающей станции. Но А. Попов был профессионалом и не хотел представлять свои достижения научной мировой общественности.
В Италии Гульельмо Маркони также работал над созданием передачи и приема телеграфных сигналов, и весной 1895 года он провел эксперимент по передаче сигнала на расстояние в несколько сотен метров. Летом 1896 года итальянский предприниматель подал заявку на получение британского патента на свое устройство. В сентябре он успешно продемонстрировал прием сигнала на расстоянии 2,5 километра. В июле 1897 года Маркони получил патент от 2 июня 1896 года.
Гульельмо Маркони
Принцип работы радио
Радио — это первая беспроводная система связи. Носителем сигнала являются радиоволны, распространяющиеся в пространстве. Это невероятно простое устройство, которое используется в самых разных ситуациях. Например, радионяня — небольшое устройство в комнате ребенка принимает звуки и передает их родителю в другую комнату. На большие расстояния можно передавать не только звуковые сигналы, но и изображения.
Термин «радио» имеет несколько значений. Во-первых, само устройство, принимающее звуковые передачи. Во-вторых, наука или технология, связанная с передачей и приемом радиоволн.
В радиоприемнике, изобретенном А. Поповым для российского военно-морского флота, впервые был использован когерентный блок, чувствительный к электромагнитным волнам. Один кабель когерера был заземлен, а другой подключен к кабелю и поднят вверх.
Принципиальная схема радиоприемника Попова.
Конструкция первого радиоприемника Попова состоит из следующих частей:
- электромагнитное реле,
- аккумулятор (источник постоянного тока),
- антенный кабель,
- согласованность,
- колокольный молоток,
- Чашка колокольчика,
- Колокол трубчатый.
Принцип работы заключается в следующем:
1) В радиопередатчике генерируются высокочастотные колебания — это несущий сигнал или несущая частота, на которую накладывается информация и модулируется низкочастотными электрическими колебаниями. Антенна посылает радиоволны (модулированный сигнал) в воздух.
2) Приемная антенна находит модулированные сигналы и посылает их в радиоприемник.
3) Детектор в приемнике выбирает полезный сигнал нужной несущей частоты из большого количества радиосигналов от различных радиопередатчиков.
Фото 3. Молниеотвод Попова, который использовался на метеостанции в Йоханнесбурге, сейчас находится в музее Института инженеров-электриков Южной Африки.
Маркони. Как «золотого мальчика» покорила наука
Когда русский студент Александр Попов начал изучать тайны физики в Санкт-Петербургском университете, итальянцу Гульельмо Маркони было всего три года.
Он родился 25 апреля 1874 года в Болонье в семье известного землевладельца Джузеппе Маркони и его второй жены, ирландки Энни Джеймсон.
Детство Гульельмо разительно отличалось от детства Александра — его отец не жалел средств для сына, рекомендуя лучших учителей в доме, которые, однако, не смогли дать мальчику систематического общего образования. Тем не менее, Гульельмо успешно посещал техническую школу в Ливорно, где у него появилась страсть к физике.
В 1894 году 20-летний Маркони, увлеченный экспериментами Генриха Герца и Николы Теслы по изучению электромагнитных волн и колебаний, стал студентом Аугусто Риги, профессора физики Болонского университета по этому предмету.
Попов. Педагог с опытом
К 1894 году Александр Попов уже был уважаемым ученым и преподавателем. После окончания факультета естественных наук Санкт-Петербургского университета в 1882 году он защитил диссертацию на тему «О принципах магнитоэлектрических и динамоэлектрических машин постоянного тока».
Начинающему ученому предложили читать лекции в Санкт-Петербургском университете, но он решил преподавать физику, математику и электротехнику в офицерском горном классе в Кронштадте. Многие были откровенно поражены, когда узнали о выборе Попова. Однако его увлекли эксперименты по изучению электромагнитных колебаний, и он отправился в Кронштадт, потому что там было прекрасно оборудованное помещение для экспериментов.
Там, в Кронштадте, в 1890 году Попов начал преподавать физику в Техническом училище Морского министерства. Как один из лучших специалистов в области электроэнергетики в России, Попов был также приглашен на должность начальника главного электротехнического завода Нижегородской выставки.
В 1889 году Попов сконструировал специальный аппарат для доказательства опытов Герца, который он изменил и усовершенствовал в 1895 году на основе экспериментов Оливера Лоджа 1894 года.
Попов. Открытие на базе Лоджа
Особого внимания заслуживает британская ложа Оливера. В августе 1894 года он провел первую успешную демонстрацию радиотелеграфии в Лондоне. Во время демонстрации радиосигнал на азбуке Морзе был передан из лаборатории в соседнем здании Кларендона и принят устройством, находящимся на расстоянии 40 метров — в зале Музея естественной истории, где проходила лекция.
Лодж, кстати, имеет большое количество приверженцев, которые считают его «отцом радио». Однако Лодж не стал развивать свои эксперименты дальше, и Попов пошел дальше.
25 апреля (7 мая по новому написанию) 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в здании «Же-де-Пом» во дворе Санкт-Петербургского университета во время лекции на тему «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» Александр Попов представил собственный прибор, позволяющий передавать радиосигнал. Прибор Попова позволил регистрировать электромагнитные колебания в атмосфере и, по словам его создателя, принимать и передавать сигналы на большие расстояния.
Будучи сотрудником военно-морского ведомства, которое давало клятву хранить тайну, Попов не мог опубликовать детали своих экспериментов.
