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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
radiotelégrafo. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Radio telégrafo - un medio para transmitir (recibir) información de texto por radio. Las letras del alfabeto se representan mediante una combinación de puntos y rayas (código Morse). Actualmente, esta tecnología es utilizada mayoritariamente por aficionados entusiastas, así como en las señales de diversas radiobalizas y con menos frecuencia en los intercomunicadores.
La radiotelegrafía inalámbrica se considera con razón el mayor invento de finales del siglo XIX, que abrió una nueva era en la historia del progreso humano. Así como el antiguo telégrafo eléctrico sentó las bases de la electrotecnia, la creación del radiotelégrafo sirvió de punto de partida para el desarrollo de la radioingeniería y luego de la electrónica, cuyos grandiosos éxitos vemos ahora por doquier. En la historia de estos dos inventos se puede observar otro paralelismo interesante: los creadores del telégrafo, Semering y Schilling, fueron los primeros inventores que intentaron utilizar la curiosidad recientemente descubierta - la corriente eléctrica, en beneficio del hombre, y el funcionamiento de Los radiotelégrafos de Popov y Marconi se basaron en el fenómeno recién descubierto de la radiación electromagnética. Como entonces, como ahora, la tecnología de la comunicación fue la primera en exigir y utilizar los últimos logros de la ciencia. En un telégrafo eléctrico, el portador de la señal es una corriente eléctrica. En radiotelegrafía, esta portadora son ondas electromagnéticas que se propagan en el espacio a gran velocidad y no requieren de ningún cable por sí mismas. El descubrimiento de la corriente eléctrica y el descubrimiento de las ondas electromagnéticas están separados uno del otro por exactamente cien años, y por su ejemplo uno puede ver qué éxitos sorprendentes ha logrado la física durante este siglo. Si la corriente eléctrica, como recordamos, fue descubierta por Galvani por casualidad, entonces las ondas electromagnéticas se manifestaron por primera vez como resultado de un experimento completamente intencionado de Hertz, quien sabía perfectamente qué y cómo buscar, porque incluso veinte años antes su notable descubrimiento, la existencia de ondas electromagnéticas con precisión matemática fue predicha por el gran físico inglés Maxwell. Para comprender el principio de la radiotelegrafía, recordemos qué es un campo eléctrico y qué es un campo magnético. Tomemos una pelota de plástico y frótela con un paño de lana; después de eso, la pelota adquirirá la capacidad de atraer pequeños trozos de papel y basura. Este, como suele decirse, se electrificará, es decir, recibirá una determinada carga eléctrica en su superficie. En uno de los capítulos anteriores, ya se informó que esta carga puede ser negativa y positiva, y dos bolas con la misma carga se repelerán con cierta fuerza, y dos bolas con cargas opuestas se atraerán. ¿Por qué está pasando esto? En un momento, Faraday sugirió que cada bola crea a su alrededor algún tipo de perturbación invisible, a la que llamó campo eléctrico. El campo de una bola cargada actúa sobre otra bola y viceversa. En la actualidad, la hipótesis de Faraday es aceptada por la ciencia, aunque nada se sabe sobre la naturaleza de este campo, qué es como tal. Además del hecho de que el campo eléctrico existe, solo son obvias dos de sus indudables propiedades: se propaga en el espacio alrededor de cualquier cuerpo cargado con una enorme, aunque finita, velocidad de 300000 km/s y actúa sobre cualquier otro cuerpo cargado eléctricamente que se encuentra en este campo, atrayéndolo o empujándolo con cierta fuerza. Una variación de este efecto puede considerarse una corriente eléctrica. Como ya se mencionó, cualquier corriente eléctrica es un movimiento dirigido de partículas cargadas. Por ejemplo, en los metales, este es el movimiento de electrones, y en los electrolitos, el movimiento de iones. ¿Qué hace que estas partículas se muevan ordenándose en una dirección? La respuesta es conocida: esta fuerza es el campo eléctrico. Cuando el circuito está cerrado en el conductor en toda su longitud desde un polo de la fuente de alimentación hasta el otro, surge un campo eléctrico que actúa sobre las partículas cargadas, obligándolas a moverse de cierta manera (por ejemplo, en un electrolito, positivamente). los iones cargados son atraídos por el cátodo y los cargados negativamente por el ánodo). Mucho de lo que se ha dicho sobre el campo eléctrico se puede atribuir al campo magnético. Todo el mundo ha tratado con imanes metálicos permanentes y es consciente de su propiedad para atraerse y repelerse entre sí, dependiendo de qué polos, iguales u opuestos, estén dirigidos entre sí. La interacción de los imanes se explica por el hecho de que surge un campo magnético alrededor de cualquiera de ellos, y el campo de un imán actúa sobre otro imán, y viceversa. Ya se ha señalado que surge un campo magnético en el espacio alrededor de cada carga en movimiento, y cualquier corriente eléctrica (que, lo repetimos de nuevo, es un flujo dirigido de partículas cargadas) genera un campo magnético a su alrededor. También se discutió el fenómeno opuesto: el fenómeno de la inducción electromagnética, cuando un campo magnético cambiante induce una corriente eléctrica en los conductores. Pero, ¿por qué surge esta corriente y por qué ocurre solo cuando cambia el campo magnético? Tratemos de resolver esto. Tomemos el transformador ya discutido anteriormente, que son dos bobinas colocadas en un núcleo. Al conectar el devanado primario del transformador a la red, obtendremos corriente en el devanado secundario. Esto significa que los electrones en el devanado secundario comenzaron a moverse en una dirección, es decir, algún tipo de fuerza comenzó a actuar sobre ellos. ¿Cuál es la naturaleza de esta fuerza? Durante mucho tiempo, los científicos e ingenieros eléctricos estuvieron en un callejón sin salida ante esta pregunta. Ya que usaban transformadores, no podían comprender completamente los procesos que tenían lugar en ellos. Era obvio que este fenómeno no podía explicarse únicamente por la acción de un campo magnético. Una hipótesis interesante que explica este y muchos otros fenómenos eléctricos fue propuesta en 1864 por el famoso físico inglés Maxwell. Para entenderlo, notemos que el proceso que ocurre en el devanado secundario de un transformador es muy similar al que se observa en cualquier conductor de un circuito eléctrico cerrado, tanto aquí como allá los electrones comienzan a moverse de manera dirigida. Pero en el conductor del circuito, esto sucede bajo la influencia de un campo eléctrico. ¿Quizás también surge un campo eléctrico en el devanado secundario del transformador? ¿Pero de dónde viene? En un circuito cerrado, aparece un campo eléctrico debido a la inclusión de una fuente de corriente (batería o generador) en él. Pero en el circuito secundario del transformador, como saben, no hay fuentes externas de corriente. Maxwell sugirió que el campo eléctrico surge aquí bajo la influencia de un campo magnético cambiante. Fue más allá y comenzó a afirmar que estos dos campos están estrechamente relacionados entre sí, que cualquier campo magnético cambiante genera un campo eléctrico, y cualquier campo eléctrico cambiante genera uno magnético, y que no pueden existir el uno sin el otro, lo que representa , por así decirlo, un solo campo electromagnético. La teoría de Maxwell se puede explicar con el siguiente ejemplo simple. Imagina que una bola cargada está suspendida de un resorte. Si la tiramos hacia abajo y luego la soltamos, la pelota comenzará a oscilar alrededor de algún punto de equilibrio. Suponga que estas oscilaciones ocurren con una frecuencia muy alta (es decir, la pelota tiene tiempo de subir y bajar varios cientos o incluso miles de veces en un segundo). Ahora mediremos la magnitud de la fuerza del campo eléctrico en algún punto cerca de la pelota. Evidentemente, no es un valor constante: cuando la pelota se acerca, la tensión aumentará, cuando se aleje, disminuirá. El período de estos cambios será obviamente igual al período de oscilaciones de la bola. En otras palabras, en este punto surge un campo eléctrico alterno. Siguiendo la hipótesis de Maxwell, debemos suponer que este campo eléctrico cambiante generará a su alrededor un campo magnético cambiante con la misma periodicidad, y este último provocará la aparición de un campo eléctrico alterno ya a mayor distancia de la carga, y así sucesivamente. Por lo tanto, aparecerá un sistema de campos eléctricos y magnéticos que cambian periódicamente en el espacio que rodea la pelota. Se forma una llamada onda electromagnética, que corre en todas direcciones a partir de una carga oscilante a una velocidad de 300000 km/s. Con cada nueva oscilación de la pelota, se irradia otra onda electromagnética al espacio. Cuantas vibraciones, tantas ondas. Pero no importa cuántas ondas se emitan por unidad de tiempo, la velocidad de su propagación es estrictamente constante. Si asumimos que la bola hace una oscilación por segundo, entonces, durante este tiempo, la parte de "cabeza" de la onda estará a una distancia de 300000 1000000 km de la fuente de radiación. Si la frecuencia es de 1 de oscilaciones por segundo, entonces todas estas ondas llenarán el espacio en 300000 segundo, contando en línea recta desde la fuente de radiación 300 km. La parte de cada onda individual tendrá un recorrido de XNUMX m, por lo que la longitud de cada onda está directamente relacionada con la frecuencia de oscilación del sistema que la generó. Tenga en cuenta que esta onda, por así decirlo, tiene todas las condiciones para su propagación en sí misma. Aunque cada medio denso debilita su fuerza en un grado u otro, una onda electromagnética puede, en principio, propagarse en el aire y el agua, atravesar la madera, el vidrio, la carne humana. Sin embargo, el mejor medio para ello es el vacío. Ahora veamos qué sucede si hay un conductor en el camino de propagación de una onda electromagnética. Evidentemente, el campo eléctrico de la onda actuará sobre los electrones del conductor, los cuales, en consecuencia, comenzarán a moverse de manera dirigida, es decir, aparecerá una corriente eléctrica alterna en el conductor, teniendo el mismo periodo de oscilación. y la misma frecuencia que el campo eléctrico que lo generó. Así, es posible dar una explicación al fenómeno de la inducción electromagnética descubierto por Faraday. Está claro que nuestro ejemplo es algo ideal. En condiciones reales, el campo electromagnético emitido por una bola oscilante cargada será muy débil, y su intensidad a gran distancia es prácticamente nula. La corriente inducida en el conductor secundario será tan pequeña que ningún dispositivo la registrará. Por esta razón, durante la vida de Maxwell, su teoría no recibió confirmación experimental. Muchos científicos compartieron sus puntos de vista y buscaban una forma de ayudar a detectar ondas electromagnéticas. Los experimentos en esta dirección se convirtieron en el punto de partida para el desarrollo de la ingeniería de radio. Recién en 1886 el físico alemán Hertz realizó un experimento que confirmó la teoría de Maxwell. Para excitar las ondas electromagnéticas, Hertz usó un dispositivo que llamó vibrador, y para la detección, otro dispositivo, un resonador.
El vibrador Hertz constaba de dos varillas de la misma longitud, que estaban unidas a las abrazaderas del devanado secundario de la bobina de inducción. En los extremos de las varillas enfrentadas, se reforzaron pequeñas bolas de metal. Cuando la corriente inductiva pasó a través del devanado secundario de la bobina, saltó una chispa entre las bolas y se emitieron ondas electromagnéticas al espacio circundante. El resonador de Hertz consistía en un alambre doblado en un anillo, en ambos extremos del cual también se reforzaron bolas de metal. Bajo la acción de un campo magnético alterno de una onda electromagnética, se indujo una corriente eléctrica alterna en el resonador, como resultado de lo cual se produjo una descarga entre las bolas. Así, durante la descarga en el vibrador se observó un salto de chispa entre las bolas del resonador. Este fenómeno sólo podía explicarse sobre la base de la teoría de Maxwell, por lo que gracias a la experiencia de Hertz se demostró claramente la existencia de ondas electromagnéticas. Hertz fue la primera persona en controlar conscientemente las ondas electromagnéticas, pero nunca se propuso la tarea de crear un dispositivo que permitiera la comunicación inalámbrica por radio. Sin embargo, los experimentos de Hertz, cuya descripción apareció en 1888, interesaron a los físicos de todo el mundo. Muchos científicos comenzaron a buscar formas de mejorar el emisor y receptor de ondas electromagnéticas. El resonador hertziano era un dispositivo de muy baja sensibilidad y por lo tanto podía captar las ondas electromagnéticas emitidas por el vibrador solo dentro de la habitación. Primero, Hertz logró transmitir a una distancia de 5, y luego, 18 m. En 1891, el físico francés Edouard Branly descubrió que las limaduras de metal colocadas en un tubo de vidrio no siempre muestran la misma resistencia cuando una corriente eléctrica las atraviesa. Cuando aparecían ondas electromagnéticas cerca del tubo, por ejemplo, de una chispa obtenida por medio de una bobina de Ruhmkorff, la resistencia del aserrín caía rápidamente y se restablecía solo después de que se agitaran ligeramente. Branly señaló que esta propiedad suya puede usarse para detectar ondas electromagnéticas.
En 1894, el físico inglés Lodge utilizó por primera vez el tubo de Branly, al que llamó "coherer" (del latín coheare - ligar, ligar) para registrar el paso de las ondas electromagnéticas. Esto hizo posible aumentar el rango de recepción a varias decenas de metros. Para restaurar la sensibilidad del cohesor después del paso de las ondas electromagnéticas, Lodge instaló un mecanismo de relojería en funcionamiento continuo que lo sacudía constantemente. De hecho, Lodge solo tuvo que dar un paso para crear un receptor de radio, pero no dio ese paso. Por primera vez, el ingeniero ruso Popov presentó la idea de la posibilidad de utilizar ondas electromagnéticas para necesidades de comunicación. Señaló que a las señales transmitidas se les puede dar una duración determinada (por ejemplo, algunas señales se pueden hacer más largas, otras más cortas) y los despachos se pueden transmitir de forma inalámbrica usando el código Morse. Sin embargo, este dispositivo solo tenía sentido si era posible lograr una transmisión de radio estable a larga distancia. Habiendo estudiado los tubos de Branly y Lodge, Popov se dedicó a desarrollar un cohesor aún más sensible. Al final, logró crear un cohesor muy sensible con electrodos de platino llenos de limaduras de hierro.
El siguiente problema fue mejorar el proceso de sacudir el aserrín después de que se pegara por el paso de una onda electromagnética. El mecanismo de reloj utilizado por Lodge para restaurar la sensibilidad del cohesor no proporcionaba un funcionamiento fiable del circuito: dicha agitación era errática y podía dar lugar a señales perdidas. Popov estaba buscando un método automático que permitiera restaurar la sensibilidad del cohesor solo después de recibir la señal. Después de haber realizado muchos experimentos, Popov inventó un método para agitar periódicamente el cohesor con la ayuda de un martillo de campana eléctrico y usó un relé eléctrico para encender el circuito de esta campana. El esquema desarrollado por Popov era muy sensible y ya en 1894 pudo usarlo para recibir señales a una distancia de varias decenas de metros. Durante estos experimentos, Popov llamó la atención sobre el hecho de que el alcance del receptor aumenta notablemente si se conecta un cable vertical al coheredor. Entonces se inventó la antena receptora, con la cual Popov realizó mejoras significativas en las condiciones operativas del receptor. Para 1895 había creado el que fue el primer receptor de radio de la historia. Este receptor de radio se dispuso de la siguiente manera. El tubo sensitivo con limaduras metálicas (coherer) se reforzó en posición horizontal; un trozo de cable, que era una antena receptora, estaba conectado a un extremo del tubo y un cable conectado a tierra estaba conectado al otro extremo. El circuito eléctrico de la batería se cerró mediante un coheredor y un relé electromagnético: debido a la alta resistencia del aserrín en el tubo (hasta 100000 ohmios), la corriente en el circuito de la batería era insuficiente para atraer la armadura del relé. Pero tan pronto como el tubo se expuso a las ondas electromagnéticas, el aserrín se pegó y la resistencia del tubo se redujo significativamente. La corriente en el circuito aumentó y la armadura del relé fue atraída. En este caso, el segundo circuito se cerró y la corriente se dirigió a través de los devanados del relé de la campana, como resultado de lo cual la campana entró en acción. El martillo golpeó la campana y la cadena se abrió. El martillo volvió a su posición original por la acción de un resorte y golpeó el tubo, sacudiendo el aserrín. Así, el tubo volvió a ser sensible a las ondas electromagnéticas.
El 7 de mayo de 1895, Popov demostró el funcionamiento de su receptor de radio durante un informe en una reunión de la Sociedad Rusa de Física y Química. La fuente de las oscilaciones electromagnéticas en sus experimentos era el vibrador transmisor de Hertz, solo en el transmisor de Popov se encendía la chispa entre la antena y el suelo. En enero de 1896, se publicó en la revista de esta sociedad un artículo de Popov que describe a su sucesor. Luego, Popov adjuntó un aparato de telégrafo Morse a su esquema e ingresó la grabación en una cinta. El resultado fue el primer radiotelégrafo del mundo: un transmisor y receptor con registro de señales en código Morse.
Echemos un vistazo más de cerca a su dispositivo. Se conectó una llave de telégrafo Morse entre la batería y el devanado primario de la bobina de Ruhmkorff. Cuando se cerraba esta llave, la corriente continua de la batería pasaba por las vueltas del devanado. El interruptor de alta frecuencia cerró y abrió el circuito, como resultado de lo cual (consulte el capítulo "Transformador") la corriente continua se convirtió en corriente alterna. Debido a la inducción electromagnética, se indujo una corriente alterna de alto voltaje en el devanado secundario de la bobina de Ruhmkorff. Este devanado estaba cerrado a un espacio de chispa. Así, cada cierre de la llave del telégrafo generaba chorros de chispas en el chispero. Los circuitos cortos o más largos producían corrientes de chispas cortas y largas que correspondían a los puntos y rayas del código Morse. Un polo del pararrayos estaba conectado a tierra y el otro estaba conectado a una antena, que irradiaba las ondas electromagnéticas generadas por el pararrayos al espacio circundante. Algunas de estas ondas golpean la antena del receptor e inducen una corriente alterna débil en ella. Además, la duración de cada pulso de corriente recibido correspondía exactamente a la duración de la señal del espacio de chispa. El dispositivo del receptor era casi el mismo que en el modelo anterior: el coheredor estaba conectado a una batería y un electroimán, cuyo relé, utilizando una batería local, accionaba un aparato de escritura Morse incluido en el circuito en lugar de una campana. Siempre que el coheredor no estuviera expuesto a ondas electromagnéticas, su resistencia era tan grande que no fluía corriente en el circuito del coherer. Cuando las ondas electromagnéticas actuaron sobre el coheredor, su resistencia disminuyó considerablemente y la intensidad de la corriente en el circuito aumentó tanto que el electroimán atrajo su armadura y encendió el circuito telegráfico. Esta atracción no se detuvo mientras las ondas electromagnéticas actuaron sobre el cohesor. Simultáneamente con el cierre del circuito, entró en acción un martillo, que golpeó al coheredor. La resistencia de estos últimos aumentó. Sin embargo, si las olas continuaron actuando, entonces la resistencia volvió a disminuir inmediatamente y el estado de pequeña resistencia continuó a pesar de la sacudida. Todo este tiempo el aparato de telégrafo dibujó una línea en la cinta. Y solo cuando cesó la influencia de las ondas electromagnéticas, se manifestó el efecto de agitación y la resistencia aumentó al valor anterior: el aparato se apagó hasta que apareció una nueva onda. Así, se dibujaron puntos y rayas en la cinta del telégrafo, correspondientes a las señales del despacho que se enviaba. El 24 de marzo de 1896, Popov demostró su equipo en una reunión de la Sociedad Rusa de Física y Química y transmitió señales a una distancia de 250 m. El primer radiograma del mundo constaba de dos palabras "Heinrich Hertz". Simultáneamente con Popov, el joven italiano Guglielmo Marconi crea su instalación radiotelegráfica. Desde niño se interesó apasionadamente por la electricidad, y luego se interesó por la idea de un telégrafo inalámbrico. En 1896, ensambló un transmisor y un receptor, de diseño muy similar a los inventados por Popov. En el mismo año, Marconi trajo su invento a Inglaterra. Su madre era inglesa y gracias a sus contactos fue bien recibido en las islas británicas. En 1896, Marconi recibió una patente inglesa para su radiotelégrafo (esta fue la primera patente obtenida para la telegrafía sin hilos; por lo tanto, desde un punto de vista formal, Marconi es considerado con razón el inventor de la radio, ya que fue el primero en patentar su invento). En junio de 1897 se organizó una sociedad anónima para aplicar el invento de Marconi. A los 23, mostró un ingenio y una iniciativa asombrosos. Desde los primeros pasos, su empresa recibió una sólida base financiera. Siempre que fue posible, Marconi trató de demostrar los beneficios de un nuevo medio de comunicación inalámbrica. Entonces, en junio de 1898, se celebraron carreras de vela tradicionales en el área de Dublín. Estas carreras siempre han llamado la atención de todos. Marconi fue a Dublín y acordó con uno de los principales periódicos irlandeses que le transmitiría por radio desde un vapor en el área de regatas, toda la información que pudiera interesar al público para su publicación en ediciones especiales del periódico. La experiencia fue todo un éxito. Durante varias horas, Marconi lideró la transferencia, que fue aceptada por los editores. La información obtenida de esta manera se adelantó a todas las demás y el periódico aumentó significativamente su circulación. Para Marconi, esto también fue un gran éxito: en poco tiempo, el capital social de su empresa se duplicó, alcanzando las 200 mil libras esterlinas. Esto le dio la oportunidad de mejorar rápidamente su radiotelegrafía. Unos años más tarde, ya estaba significativamente por delante de Popov en sus desarrollos. Uno de los elementos principales de los primeros receptores de radio fue el coherer. Es natural, por tanto, que los principales esfuerzos de los inventores que pretendían aumentar la sensibilidad de los aparatos receptores se dirigieran precisamente a su mejora. Marconi fue el primero en llamar la atención sobre una propiedad importante de un cohesor, a saber, la dependencia de su acción de la magnitud del voltaje de oscilación de alta frecuencia que se le aplica. Para recolectar completamente la energía del campo magnético creado por la corriente insignificantemente pequeña inducida en la antena, fue necesario amplificarlo. Marconi encontró una manera simple e ingeniosa de resolver este problema. En 1898, incluyó en su medidor de radio (que significa "clasificador"): un transformador de alta frecuencia, cuyo devanado primario estaba conectado al mismo circuito que la antena, y el devanado secundario estaba conectado al coheredor. En el mismo año, Marconi sacó una patente para este esquema.
Los conductores ayb aquí designan el circuito de antena en el que se ha incluido el devanado primario del jigger c. Como resultado de la transformación, el voltaje de la corriente de antena débil en el circuito secundario aumentó significativamente. Del jigger d, la señal pasaba al coherer j, al que se conectaba la batería b' y el relé K, que ponía en marcha el aparato telegráfico, como ocurría en los circuitos anteriores. Esta simple innovación hizo posible aumentar varias veces la sensibilidad de las primeras estaciones receptoras de radio. El rango de transmisión aumentó inmediatamente de 30 a 85 millas. En el mismo año, Marconi hizo una transferencia a través del Canal de la Mancha. Otro paso extremadamente importante para aumentar la sensibilidad del receptor lo dio en 1899 Rybkin, el asistente más cercano de Popov. En uno de los experimentos realizados por él, resultó que, debido a la distancia, los instrumentos no funcionaban. No estando seguro de su completa capacidad de servicio, Rybkin trató de incluir un auricular de teléfono ordinario en el circuito coheredor en lugar de un relé y un aparato de telégrafo y descubrió que cada descarga en la estación provoca un ligero crujido en el teléfono, por lo que cualquier despacho podría ser recibido fácilmente por el oído. Lo más sorprendente aquí fue que el cohesor, con esta inclusión, no requirió agitación. Este fenómeno, en ese momento no del todo entendido, se explicó solo unos años después. El hecho es que si el cohesor generalmente funcionaba como una resistencia variable que, como resultado de la sinterización de los granos de metal, cambiaba casi desde el infinito a un valor relativamente pequeño, entonces en este esquema actuaba sobre una base completamente diferente y no era nada más. que un detector en el sentido moderno de esta palabra, es decir, un dispositivo que pasaba corriente en una sola dirección, tenía conductividad unilateral y convertía (rectificaba) la corriente alterna en una corriente continua pulsante. Las insignificantes corrientes de antena rectificadas por el detector fueron completamente insuficientes para accionar el relé del telégrafo, pero por otro lado pudieron actuar sobre un dispositivo muy sensible, la membrana del receptor del teléfono, generando ondas sonoras débiles de la misma manera que en un teléfono ordinario. Poniendo el teléfono en tu oído, podías escuchar crujidos largos y cortos, correspondientes a los puntos y guiones del código Morse. El dispositivo receptor con la transición al teléfono se ha simplificado enormemente. No había ningún mecanismo para registrar señales telegráficas, la batería disminuyó y desapareció la necesidad de agitar constantemente el polvo metálico. Si en el receptor anterior, que funcionaba para un aparato de grabación, la interferencia de las descargas de rayos a menudo provocaba disparos falsos del relé y distorsionaba los registros, entonces la recepción auditiva con la habilidad de un telegrafista conocido hizo más posible aislar correctamente los caracteres telegráficos alternos contra el fondo de un caótico crujido de interferencia. Pero la ventaja más significativa del nuevo receptor fue su mayor sensibilidad. El siguiente paso en la mejora de los receptores de radio estuvo asociado con un aumento en su selectividad, ya que los primeros intentos de pasar de los experimentos al uso práctico de ondas electromagnéticas para transmitir señales a distancia mostraron con toda su nitidez que el desarrollo posterior de este nuevo tipo de comunicación y su uso generalizado sólo sería posible en el caso de que se encuentren métodos efectivos que permitan que varias estaciones transmisoras operen simultáneamente en el aire. Para el caso de una conexión por cable, este problema se resolvió de manera muy simple. Bastaba conectar cada uno de los aparatos receptores ubicados en algún punto con sus respectivos hilos a la instalación transmisora correspondiente. Pero, ¿qué se debería haber hecho en el caso de la transmisión inalámbrica? Los experimentos de las primeras estaciones de Popov y Marconi revelaron de inmediato todas las imperfecciones a este respecto de los equipos utilizados en ese momento. La recepción de señales en el área de cobertura de dos estaciones que operan simultáneamente resultó ser completamente imposible debido a la interferencia mutua. Se encontró una salida en la transmisión de señales radiotelegráficas por ondas de varias longitudes, utilizando el fenómeno de resonancia para aislarlas en el dispositivo receptor.
Para comprender la esencia de este método, consideremos con más detalle las propiedades de una bobina inductiva y un condensador. Imagine una bobina con una gran cantidad de vueltas, a través de la cual pasa una corriente alterna. Una corriente eléctrica cambiante, como se mencionó antes, genera un campo magnético cambiante en el espacio circundante, que a su vez crea un campo eléctrico cambiante. Este campo eléctrico induce una corriente eléctrica en las vueltas de la bobina, dirigida hacia la principal, se produce un fenómeno llamado autoinducción. Exteriormente, este efecto se manifiesta, en particular, en el hecho de que cuando el circuito está cerrado, la corriente en cualquier bobina no alcanza su valor máximo inmediatamente, sino con cierto retraso en comparación, por ejemplo, con un conductor recto convencional. Cuando se abre la red, el campo eléctrico cambiante induce una corriente en la bobina que coincide en dirección con la principal y, por lo tanto, la corriente en la bobina permanece durante algún tiempo después de que se apaga la alimentación. Esta propiedad de la bobina de retrasar y, por así decirlo, retener la corriente en sí misma durante algún tiempo sin ninguna influencia externa se caracteriza por un valor especial llamado inductancia. Cada bobina tiene su propia inductancia, cuyo valor depende del tamaño del conductor y su forma, pero no depende de la corriente que circula. En cuanto al condensador, suele estar formado por dos placas situadas muy próximas entre sí, pero separadas por un dieléctrico, es decir, una sustancia que no transmite corriente eléctrica. Las placas de un capacitor se llaman sus placas. Si conecta las placas del condensador a los polos de una fuente de CC (por ejemplo, a una batería eléctrica), se acumulará una carga eléctrica en ellos, que permanecerá incluso después de desconectar la batería. La capacidad de un capacitor para almacenar una carga está determinada por su capacitancia eléctrica. Cada capacitor tiene su propia capacitancia, y su valor depende del área de las placas, de la distancia entre ellas y de las propiedades del dieléctrico que las separa. Si las placas del condensador están conectadas con un trozo de cable, se producirá una descarga rápida: los electrones de la placa donde estaban en exceso fluirán a otra donde no eran suficientes, después de lo cual la carga de cada una de las placas será igual a cero. Bueno, ¿y si el capacitor no se descarga sobre sí mismo, sino a través de una bobina de inducción? En este caso, se observa un fenómeno muy interesante. Imagine un capacitor cargado con una bobina unida a sus placas. Obviamente, el capacitor comenzará a descargarse y aparecerá una corriente eléctrica en el circuito, pero su fuerza no alcanzará inmediatamente su valor máximo, sino que aumentará gradualmente debido al fenómeno de autoinducción en la bobina. En el momento en que el condensador esté completamente descargado, la corriente en la bobina alcanzará su valor máximo. ¿Lo que sucederá? A pesar de que ambas placas del condensador ya tendrán carga cero, el flujo de corriente a través de la bobina continuará, ya que, debido a la misma autoinducción, la corriente en la bobina no puede detenerse instantáneamente. Es como si la bobina se convirtiera por unos momentos en una fuente de corriente y cargara el capacitor de la misma manera que lo hace una batería eléctrica. Solo que ahora las cargas de las placas se invierten: la que antes estaba cargada negativamente se vuelve positiva, y viceversa. Como resultado, cuando la corriente en la bobina sea cero, el capacitor se cargará nuevamente. Sin embargo, en el mismo momento comenzará a descargarse nuevamente a través de la bobina, y todo el proceso se repetirá en la dirección opuesta. Si no hubiera pérdidas inevitables de electricidad, tal recarga podría tomar un tiempo arbitrariamente largo. El fenómeno descrito se llama oscilaciones eléctricas, y el sistema de bobina de capacitor en el que ocurren estas oscilaciones se llama circuito oscilatorio. Según cuantas veces en un segundo tenga tiempo de recargarse el condensador, se habla de una u otra frecuencia de oscilación. La frecuencia de oscilación está directamente relacionada con las propiedades del circuito oscilatorio, principalmente la inductancia de la bobina y la capacitancia del capacitor. Se nota que cuanto menores estos valores, mayor es la frecuencia de oscilaciones en el circuito, o sea, el capacitor tiene tiempo de recargarse más veces en un segundo. Al igual que cualquier oscilación (por ejemplo, las oscilaciones de un péndulo), las oscilaciones en el sistema condensador-bobina, si no son compatibles desde el exterior, eventualmente se detendrán, ya que la energía inicial se gastará en calentar los cables y la radiación electromagnética. Esto significa que con cada oscilación, la corriente máxima en la bobina y el voltaje máximo en las placas del capacitor serán cada vez menores. Sin embargo, al igual que la oscilación de un péndulo en un reloj mecánico, las oscilaciones eléctricas se pueden mantener, por ejemplo, conectando un condensador a una fuente de corriente alterna externa. Pero la corriente alterna, como recordamos, también cambia de valor con una frecuencia determinada, o dicho de otro modo, tiene su propia frecuencia de oscilación. Cualquier circuito oscilatorio no es indiferente a la frecuencia de oscilación que tenga la corriente que lo alimenta. Si, por ejemplo, esta corriente tiene una frecuencia de oscilación que es demasiado grande o demasiado pequeña en comparación con la frecuencia de oscilación del circuito mismo, entonces la intensidad de la corriente y su voltaje en el circuito oscilatorio nunca serán grandes (ya que esta influencia externa interferirá). con sus propias oscilaciones más que ayudarlos). Sin embargo, en los casos en que la frecuencia de las oscilaciones de la corriente externa está cerca de la frecuencia natural de las oscilaciones del circuito, la intensidad de la corriente y el voltaje de la corriente del circuito comienzan a aumentar y alcanzan su máximo cuando estas frecuencias coinciden por completo. En este caso, se dice que el circuito oscilatorio está en resonancia. La resonancia es especialmente pronunciada en circuitos con baja resistencia. En este caso, el voltaje entre el capacitor y la bobina puede ser muchas veces mayor que el voltaje de suministro externo. Hay una especie de subida o subida de tensión. El fenómeno de la resonancia eléctrica se utilizó para implementar radiocomunicaciones selectivas. Marconi fue uno de los primeros en sintonizar los circuitos oscilatorios de las estaciones emisoras y receptoras a la misma frecuencia. Para esto, en particular, usó su jigger, incluyendo un capacitor en paralelo con su devanado secundario y obteniendo así un circuito oscilatorio. También se cambió el circuito de los transmisores al incluir bobinas inductivas y capacitores en el circuito de la antena, de modo que cada estación transmisora pudiera transmitir señales con una determinada frecuencia de oscilación de onda. Como ahora varias estaciones de radio estaban transmitiendo mensajes, cada una con su propia frecuencia, las ondas que emitían excitaban corrientes alternas de varias frecuencias en la antena receptora. Pero el receptor eligió solo aquellas señales cuya frecuencia coincidía con la frecuencia natural de oscilación de su circuito oscilatorio, porque solo en este caso se observaba el fenómeno de resonancia. El jigger en este circuito funcionó como un filtro y no amplificó ninguna corriente de antena (como lo era antes), pero destacó entre ellos la corriente de la frecuencia a la que estaba sintonizado el receptor dado. Desde entonces, los circuitos resonantes se han convertido en una parte integral de los dispositivos de recepción y transmisión.
A principios del siglo XX, varias decenas de científicos de muchos países se dedicaban con entusiasmo a la telegrafía inalámbrica. Sin embargo, los mayores éxitos seguían estando asociados al nombre de Marconi, quien, sin duda, fue uno de los ingenieros radiofónicos más destacados de esta época. Después de una serie de experimentos sobre la transmisión a largas distancias, Marconi hizo un descubrimiento sorprendente: resultó que la protuberancia del globo no interfiere en lo más mínimo con el movimiento de las ondas electromagnéticas. Esto lo impulsó a experimentar con la telegrafía a través del océano. Ya en 1901 tuvo lugar la primera transmisión de radio transatlántica de la historia, durante la cual el asistente de Marconi, Fleming, transmitió la letra "S" desde la emisora inglesa de Poldu en código Morse, y Marconi, que se encontraba al otro lado del océano Atlántico , en la isla de Terranova, lo recibió a una distancia de 1800 millas. El siguiente punto importante en la mejora de los receptores fue la creación de nuevas trampas de ondas (detectores). El cohesor de Branly desempeñó un papel importante en los primeros años de las comunicaciones por radio. Sin embargo, era demasiado caprichoso y difícil de manejar. Además, tenía que ser sacudido constantemente para restaurar la capacidad de responder a la siguiente señal de radio. Una de las tareas centrales fue la creación de un cohesor "autoajustable". El primer intento en esta dirección lo hizo Popov en 1899 con un teléfono. El segundo es Marconi, quien diseñó su detector magnético a principios del siglo XX.
El principio de funcionamiento del detector magnético se basaba en el fenómeno de la llamada histéresis. El hecho es que normalmente el hierro se magnetiza con cierto retraso en el tiempo. Sin embargo, la magnetización se puede potenciar si, en el momento de la exposición a un campo magnético externo, se provoca una notable sacudida de las moléculas de hierro. Esto se puede hacer por choque mecánico o un pulso corto de otro campo magnético. Este fenómeno fue utilizado por Marconi. En su detector magnético, un cinturón sin fin de alambre de hierro dulce se extendía sobre dos discos de rodillos, moviéndose a una velocidad de cinco pulgadas por segundo y pasando por debajo de los polos de dos imanes permanentes dentro de un pequeño tubo de vidrio. Los devanados primario y secundario estaban enrollados en este tubo, y el devanado primario estaba conectado al circuito de la antena, y el secundario estaba conectado al teléfono. Al pasar por debajo de los polos del imán, la cinta de hierro fue magnetizada primero en una dirección y luego en la opuesta. La inversión de la magnetización en sí tuvo lugar bajo los polos dobles medios del mismo nombre, pero no inmediatamente en el momento en que la cinta pasó por debajo de ellos, sino algo retrasada (debido a la propiedad del hierro mencionada anteriormente). La imagen de las líneas magnéticas que emanan de los polos y se cierran en el alambre de hierro estaba distorsionada, y las líneas magnéticas parecían ser arrastradas por el alambre en la dirección del movimiento. El campo magnético de alta frecuencia formado dentro del devanado primario durante el paso de la señal de radio recibida debilitó instantáneamente el fenómeno de histéresis en el alambre de hierro y produjo en él una remagnetización por choque. La configuración de las líneas de fuerza cambió drásticamente, y se instalaron en la posición que les es característica cuando el cable está estacionario. Este desplazamiento repentino de las líneas de fuerza creó una corriente instantánea en el devanado secundario, lo que provocó un sonido en el teléfono. El dispositivo no requería agitación y siempre estaba listo para recibir la siguiente señal. En los mismos años, otros ingenieros de radio propusieron otros tipos de detectores. Desde ese momento, comenzó el rápido desarrollo de la ingeniería de radio. En 1902, utilizando su detector magnético, Marconi llevó a cabo una serie de notables experimentos en el crucero de guerra italiano Carlo Alberto. Durante el viaje de Italia a Inglaterra y Rusia, tuvo total libertad para recibir a una distancia de 2000 km de Poldu, donde se encontraba la estación transmisora. En noviembre del mismo año, 1902, se establecieron radiocomunicaciones oficiales entre Estados Unidos e Inglaterra. El presidente Roosevelt y el rey Eduardo VIII intercambiaron radiogramas de saludo. Y en octubre de 1907, la firma Marconi abrió al público en general la primera estación radiotelegráfica de la historia, que transmitía mensajes de Europa a América. El interés en esta novedad resultó ser enorme: se transmitieron 14 mil palabras el primer día. Autor: Ryzhov K.V.
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