История изобретения радио – основные принципы радиовещания

История изобретения радио – основные принципы радиовещания

«Физика – 11 класс»

Изобретение радио А. С. Поповым

Впервые радиосвязь была установлена в России А. С. Поповым, создавшим аппаратуру, принимающую и передающую сигналы.

Опыты Герца, описание которых появилось в 1888 г., побудили искать пути усовершенствования излучателя и приемника электромагнитных волн.

В России одним из первых изучением электромагнитных волн занялся преподаватель офицерских курсов в Кронштадте А. С. Попов.

В качестве детали, непосредственно «чувствующей» электромагнитные волны, А. С. Попов применил когерер.
Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами.
В трубке помещены мелкие металлические опилки.
Принцип действия прибора основан на влиянии электрических разрядов на металлические порошки.
В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом.
Последовательно с когерером включаются электромагнитное реле и источник постоянного напряжения.
Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты.
Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, в результате сопротивление когерера резко падает.

Сила тока в катушке электромагнитного реле возрастает, и оно включает звонок.
Молоточек звонка, ударяя по когереру, встряхивает его и возвращает в исходное состояние.
С последним встряхиванием когерера аппарат готов к приему новой волны.

Чтобы повысить чувствительность аппарата, А. С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав тем самым первую в мире приемную антенну для беспроволочной связи.
Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Основные принципы действия современных радиоприеников те же, что и в приборе Попова.
Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания.
Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема.
Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи.
Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А. С. Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником.
День 7 мая стал днем рождения радио.

А. С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную и передающую аппаратуру.
Он ставил своей непосредственной задачей создать прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м, но вскоре Попов добился дальности связи более 600 м.
Затем на маневрах Черноморского флота в 1899 г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, а в 1901 г. дальность радиосвязи была уже 150 км.
В новой конструкции передатчика искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.
Изменились и способы регистрации сигнала: параллельно звонку был подключен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов.
В 1899 г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.
В начале 1900 г. радиосвязь успешно использовали в ходе спасательных работ в Финском заливе.
При участии А. С. Попова радиосвязь начали применять на флоте и в армии России.

За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони.
Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.

Принципы радиосвязи

Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны.
Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний.
Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов («точки» и «тире») электромагнитных волн, стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь – передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн.

Радиотелефонная связь

При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы.
Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояние речь и музыку с помощью электромагнитных волн.

Однако в действительности такой способ передачи неосуществим.
Дело в том, что частота звуковых колебаний мала, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты имеют малую интенсивность.

Модуляция

Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной.
Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе.

Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты.
Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний.
Этот способ называют амплитудной модуляцией.

На рисунке приведены три графика:
а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой;
б) график колебаний звуковой частоты, т. е. модулирующих колебаний;
в) график модулированных по амплитуде колебаний.

Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать лишь, работает станция или молчит.
Без модуляции нет ни телефонной, ни телевизионной передачи.

Модуляция — медленный процесс.
Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.

Детектирование

Основные принципы радиосвязи представлены в виде блок-схемы:

В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания.
Такой процесс преобразования сигнала называют детектированием.

Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика.
После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.

Источник: «Физика – 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Электромагнитные волны. Физика, учебник для 11 класса – Класс!ная физика

История радио

День рождения радио отмечается в нашей стране 7 мая. В этот день в 1895 году российский физик Александр Попов осуществил первый в мире сеанс радиосвязи с помощью созданного им радиоприемника. Прошло всего 120 лет – и мы уже не представляем свою жизнь без радио и его продолжений: телевидения, мобильной связи, Интернета, то есть видов связи, основанных на передаче физического (электрического или электромагнитного) сигнала. Попробуем кратко проследить эволюцию технической мысли: от мечты человечества до ее современной реализации.

Сигнальные огни и воздушные змеи

Необходимость передавать информацию на большие расстояния возникла у человечества еще на заре первобытной цивилизации. Поначалу для этого использовали дым костра или отраженный солнечный свет, сигнальные огни или голубиную почту. Этими способами люди обходились на протяжении тысячелетий, вплоть до изобретения флажковой сигнализации (в конце XVIII века) и телеграфа (в 1832 году). Однако со временем передаваемая информация становилась все более сложной, что привело к созданию новых систем.

Британская голубиная почта

Слово «радио» в переводе с латинского radiare означает «излучать, испускать лучи». Основой радио являются электромагнитные волны. Сегодня это известно каждому школьнику, но человечество догадалось об их существовании лишь в конце XVII века – и то смутно. Потребовалось еще два столетия, чтобы английский ученый Майкл Фарадей в конце 1830-х годов, наконец, уверенно заявил об обнаружении электромагнитных волн. Еще через 30 лет другой ученый из Великобритании Джеймс Максвелл закончил построение теории электромагнитного поля, которая и нашла свое применение в физике.

Примерно в это же время американский дантист Малон Лумис (Mahlon Loomis) заявил о том, что открыл способ беспроволочной связи. Сигнал передавался при помощи двух воздушных змеев, к которым были прикреплены электрические провода. Один из них был антенной радиопередатчика, второй – антенной радиоприемника. При размыкании от земли цепи одного провода отклонялась стрелка гальванометра и в цепи другого провода. По утверждениям изобретателя, сигнал передавался на расстояние более 22 км. В 1872 году Лумис получил первый в мире патент на беспроводную связь. Но, к сожалению, документ не содержит детального описания устройств, использованных изобретателем. Чертежи его аппаратов также не сохранились.

В 1880–1890 годы практически одновременно ряд ученых провели успешные эксперименты по использованию электромагнитных волн, применив при этом усовершенствованные элементы. Вот почему сегодня сразу несколько стран претендуют на звание изобретателя радио.

В Германии первооткрывателем способов передачи и приема электромагнитных волн считают Генриха Герца. Он сделал это в 1888 году. Кстати, сами волны длительное время назывались «волнами Герца» (Hertzian Waves).

Усиливающий передатчик Тесла

В США уверены, что заслуга изобретения радио принадлежит Николе Тесле, запатентовавшему в 1893 году передатчик, а в 1895-м – приемник. Кстати, в 1943 году его приоритет перед Маркони был признан в судебном порядке. Это связано с тем, что аппарат Маркони и Попова позволял осуществлять только сигнальную функцию, используя в том числе азбуку Морзе. А устройство Теслы могло преобразовывать радиосигнал в акустический звук. Такую конструкцию имеют и все современные радиоустройства, в основе которых лежит колебательный контур.

Гульельмо Маркони

И все же большинство стран считает создателем первой успешной системы обмена информацией с помощью радиоволн (радиотелеграфии) итальянского инженера Гульельмо Маркони. Он добился этого в 1895 году. Российский физик Александр Попов отстал от него всего на один месяц.

Радио в России

7 мая 1895 года Александр Степанович выступил на заседании Русского физико-химического общества в Санкт-Петербурге с лекцией «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», на которой, воспроизводя опыты Лоджа c электромагнитными сигналами, продемонстрировал прибор, схожий в общих чертах с тем, который ранее использовался Лоджем. Попов внес в конструкцию усовершенствования: в его радиоприемнике молоточек, встряхивавший когерер (трубку Бранли), работал не от часового механизма, а от радиоимпульса.

Первое радио Попова

Современники Попова признавали, что его конструкция представляла собой прибор, который впоследствии был использован для беспроводной телеграфии. Сам Попов приспособил прибор для улавливания атмосферных электромагнитных волн и назвал его «грозоотметчик».

Устройство Попова отличалось чувствительностью и надежностью. В первых опытах по радиосвязи, проведенных в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, приемник обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м.

В апреле 1896 года опять же на заседании Русского физико-химического общества Попов, используя вибратор Герца и приемник собственной конструкции, передал на расстояние 250 м радиограмму: «Генрих Герц». Таким образом, можно считать, что именно Попов первым сумел продемонстрировать возможность передавать радиосигнал, который нес в себе определенную информацию.

Первые радиостанции в России были заказаны царем у французской компании «Дюкрет». Консультантом при выполнении этих работ был Попов.

К 1917 году радио уже стало средством массовой информации. А вскоре Российское телеграфное агентство стало рассылать информацию подписчикам за установленную плату.

В 1918 году появилась радиостанция «Вестник РОСТА», а с 1921 года стала возможна передача музыки и голосового вещания. В эфире Советского Союза зазвучали стихи призывного характера, сатирические рассказы, а в 1923-м был дан первый радиоконцерт.

Во время Великой Отечественной войны в эфир выходили передачи «Письма с фронта», «На фронт» и сводки от Советского информационного бюро, а 24 июня 1945 года была проведена трансляция Парада Победы на Красной площади.

В 1945 году 7 мая в СССР широко праздновалось 50-летие со дня изобретения радио. В связи с этим правительство страны приняло решение считать эту дату ежегодным Днем радио.

Уже не просто радио

Сегодня День радио – это профессиональный праздник не только тех, кто занимается передачей информации. Непосредственное отношение к нему имеют и те, кто занимается защитой информации, создает устройства радиоэлектронной борьбы (РЭБ), системы навигации и прочее сложнейшее радиоэлектронное оборудование. Перечислить все невозможно, расскажем лишь о трех, самых новых разработках.

В 2014 году для российского YotaPhone была создана система защиты информации при помощи технологии ViPNet. Благодаря этому устройству, смартфон становится недоступен для взлома не только обычным злоумышленникам, но и профессиональным организациям и даже, возможно, спецслужбам других стран.

Из-за массовой компьютеризации и повсеместного внедрения сетевых технологий огромную актуальность приобретают разработки в области кибербезопасности. Под угрозой кибертерроризма находятся сегодня сведения, составляющие государственную тайну, и высокотехнологичные промышленные объекты, глобальные транспортные узлы и пропускные терминалы, системы электронных платежей и интеллектуальные устройства автоматизации. Разработками в сфере кибербезопасности активно занимаются специалисты КРЭТ. Недавно они отправили на экспертизу в Минкомсвязи России новейшие образцы отечественных средств защиты информации (СЗИ). А в 2015 году намерены приступить к организации технологической линейки по их созданию.

И наконец, новый комплекс средств коротковолновой связи для высших звеньев управления Сухопутных войск «Антей», серийное производство которого началось в феврале 2015 года. Он обеспечивает передачу данных на расстояние до 4 тыс. км (полевой радиоцентр) и до 8 тыс. км (стационарные радиоцентры) даже в сложной помеховой обстановке. «Антей» создан специалистами Объединенной приборостроительной корпорации. Подобных разработок в отечественной радиопромышленности не было около 30 лет.

События, связанные с этим

Как российскому стартапу построить глобальный бизнес по всему миру

Радиоэлектронная борьба в годы Великой Отечественной войны

Изобретение радио. Принципы радиосвязи

Урок 23. Физика 11 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока “Изобретение радио. Принципы радиосвязи”

Эксперименты Герца показали, что с помощью электромагнитных волн можно подавать и принимать сигналы. Но сам Герц не видел практического применения открытых им электромагнитных волн, так как все удачные эксперименты проводились в очень малой области пространства — в пределах лабораторного стола. Однако его опыты послужили толчком для исследования новых возможностей приёма и передачи электромагнитных волн.

Одним из первых, кто высказал мысль о применении электромагнитных волн для передачи сигналов на расстояние был Александр Степанович Попов. 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества учёный продемонстрировал прибор, способный улавливать и регистрировать грозовые разряды на расстоянии до 30 километров.

А уже менее чем через год (24 марта 1896 года) Попов передал первую в мире беспроводную радиограмму на расстояние 250 метров. Но обо всём по порядку. Итак, в 1890 году французский физик Эдуард Бранли для регистрации электромагнитных волн изобрёл прибор, позже названный когерером.

Он представлял собой стеклянную трубку, в которой находились металлические опилки с выведенными наружу контактами. При нормальных условиях сопротивление опилок очень большое. Но под действием электромагнитных колебаний между ними проскакивают искорки, опилки слипаются и сопротивление когерера резко уменьшается в несколько сот раз. Чтобы вернуть прибор в исходное состояние его нужно было встряхнуть.

В 1894 году произошла первая в мире публичная демонстрация опытов по беспроводной телеграфии британским физиком Оливером Лоджем в Оксфордском университете. При демонстрации сигнал был отправлен из лаборатории в соседнем корпусе и принят прибором в театре на расстоянии 40 метров.

Радиоприёмник Лоджа представлял собой антенну, гальванометр, электрический звонок и радио-кондуктор Бранли, который Лодж и назвал когерером. Однако при регистрации радиоволн цепь приёмника оставалось замкнутой и по прекращении действия волн. Для разрыва контакта и приведения приёмника в состояние готовности к приёму следующего сигнала требовалось вмешательство человека….

В том же году преподаватель Минного офицерского класса в Кронштадте, выпускник петербургского университета Александр Степанович Попов собрал радиоприёмник, регистрирующий электромагнитные волны, возникающие при грозовых разрядах.

7 мая 1895 года Попов доложил Русскому физико-химическому обществу об изобретённом им приборе. Свой доклад он закончил следующими словами: «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применён к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией».

Примерно тогда же Попов заинтересовался опытами Лоджа и попытался воспроизвести их, построив собственную модификацию приёмника.

Главное отличие приёмника Попова от прибора Лоджа состояла в следующем. Для приёма нового радиосигнала когерер нужно встряхнуть, чтобы нарушить контакт между опилками. Попов ввёл в схему автоматическую обратную связь. Как только появляется электромагнитная волна, в опилках проскакиваю искорки и сопротивление когерера падает. Это влечёт увеличение силы тока в цепи и якорь реле замыкает цепь электромагнита, включённого параллельно цепи когерера. А молоточек звонка сигнализирует о приходе волны. При этом цепь размыкается и молоточек ударяет по когереру, встряхивая опилки и, тем самым, увеличивая их сопротивление — реле размыкает цепь звонка.

Летом 1895 года Попов усовершенствовал свой прибор, добавив к нему приёмную антенну. А в марте 189) года — телеграфный аппарат для приёма текста.

Как мы уже упоминали, 24 марта 1896 года были переданы первые в мире слова с помощью азбуки Морзе — «Генрих Герц». Гениальность Александра Степановича проявилась и в том, что он понял какое практическое значение имеет его изобретение и предложил использовать беспроводную связь для оперативной связи с кораблями в Балтийском море и Финском заливе. Правоту Попова подтвердили события, произошедшие несколько лет спустя. Так в ноябре 1899 года сел на мель броненосец «Генерал-Адмирал Апраксин». Команда крейсера «Адмирал Нахимов» заметила терпящий бедствие корабль и по радио сообщило о происшествии в Санкт-Петербург. В итоге корабль был спасён.

Но вернёмся в девяносто пятый год. Летом сообщение о работах Попова дошло до Италии в университет города Болонья (эти документы до сих пор хранятся там в библиотеке) и с ними познакомился профессор Аугусто Риге. В конце 1895 года он знакомит с ними молодого студента Гульельмо Маркони, который используя чертежи Попова создаёт свой радиоприёмник и в июне 1896 года подаёт предварительную заявку на патент. Несмотря на то, что предлагаемая итальянцем схема повторяла приёмник Попова заявку утвердили и 2 июля следующего года выдали патент.

12 декабря 1901 года Маркони потряс мировую общественность, осуществив первый сеанс трансатлантической радиосвязи между Англией и Ньюфаундлендом. Он передал букву S азбуки Морзе на расстояние в 3200 километров, что до этого считалось принципиально невозможным.

Передача и приём информации посредством электромагнитных волн называется радиосвязью.

Основные принципы радиосвязи заключаются в следующем:

· в передающей антенне создаётся переменный ток высокой частоты;

· ток вызывает переменное электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве в виде электромагнитной волны;

· электромагнитная волна вызывает в приёмной антенне переменный ток той же частоты, что и частота передатчика.

В 1906 году американцами Реджинальдом Фессендом и Ли де Форестом было обнаружено возможность амплитудной модуляции радиосигнала низкочастотным сигналом, что позволило передавать в эфире человеческую речь. Давайте посмотрим, как это происходит.

Итак, электромагнитные волны излучаются передающей антенной, в которой колебания возбуждаются с помощью специального высокочастотного генератора. Такие колебания получили название несущих, а их частота остаётся строго постоянной.

Если в цепь передающей антенны включить микрофон и произносить перед ним звуки, то колебания мембраны микрофона будут преобразовывать звуковые волны в электрические сигналы в виде переменного тока, частота которого совпадает с частотой звуковых колебаний. Этот ток будет изменять амплитуду несущих высокочастотных колебаний в соответствии с амплитудой звуковых колебаний. Такое преобразование называют амплитудной модуляцией.

Чтобы обеспечить получение звука в радиоприёмной установке, необходимо преобразовать высокочастотные модулированные колебания в колебания звуковой частоты, с помощью которых была осуществлена модуляция. Процесс преобразования модулированных колебаний в колебания звуковой частоты называют детектированием.

Детектирование осуществляется путём использования полупроводников или специальных устройств, обладающих односторонней проводимостью, которые носят название детекторов. Таким элементом может быть, например, полупроводниковый диод.

Ток, текущий в цепи детектора, представляет собой пульсирующий ток переменной величины, который можно рассматривать как сочетание высокочастотных пульсаций и колебаний звуковой частоты. Для того чтобы полностью осуществить разделение высокочастотных пульсаций и тока звуковой частоты, достаточно в цепи детектора создать разветвление, причём такое, в котором одна из ветвей была бы легкопроходимой для высокочастотных токов, другая же представляла для таких токов большое сопротивление, а для токов звуковой частоты обладала бы незначительным сопротивлением. Таким разветвлением являются, например, параллельно соединённые конденсатор и громкоговоритель, являющийся нагрузкой.

Фильтр работает так. В те моменты времени, когда диод пропускает ток, часть его проходит через нагрузку, а другая часть тока ответвляется в конденсатор, заряжая его. Разветвление тока уменьшает пульсации тока, проходящего через нагрузку. Зато в промежутке между импульсами, когда диод заперт, конденсатор частично разряжается через нагрузку. Поэтому в интервале между импульсами ток через нагрузку идёт в ту же сторону. Каждый новый импульс подзаряжает конденсатор. В результате этого через нагрузку идёт ток звуковой частоты, форма колебаний которого почти точно воспроизводит форму низкочастотного сигнала на передающей станции.

Конечно же в приёмную антенну поступают волны огромного количества радиостанций, которые осуществляют вещание только на строго отведённой ей несущей частоте. Поэтому в приёмное устройство добавляется резонансный контур с конденсатором переменной ёмкости. Меняя ёмкость конденсатора можно изменять частоту колебаний в контуре. Когда эта частота совпадает с частотой, на которой работает передающая радиостанция, наступает резонанс и амплитуда колебаний выбранной радиостанции в контуре приёмника будет максимальной по сравнению с амплитудами колебаний, поступивших от радиостанций, вещающих на других несущих частотах.

Для примера давайте с вами определим во сколько раз необходимо изменить ёмкость приёмного колебательного контура радиоприёмника, чтобы настроить его на длину волны в 31 м, если радиостанция вещает на волне в 25 м.

В заключение отметим, что к началу двадцатых годов двадцатого века во многих странах были созданы необходимые технические предпосылки для регулярного радиовещания. Так самые первые регулярные передачи вышли в радиоэфир 20 мая 1920 года в Монреале (Канада). В том же году 22 ноября вышла в эфир самая мощная радиостанция Европы, находящаяся в Германии. В России первые концерты по радио транслировались из знаменитой нижегородской радио лаборатории 27 и 27 мая 1922 года. Слышимость их простиралась на расстоянии до трёх тысяч километров. В Москве 17 сентября того же года московская радиотелефонная станция передала музыкальный концерт по радио. А первый живой оперативный радиорепортаж с Красной Площади был осуществлён в октябре 1925 года во время похорон председатель революционного военного совета Михаила Васильевича Фрунзе.

Попов, Маркони, Тесла: кто на самом деле изобрёл радио?

Есть такое выражение: «у успеха много отцов, а неудача всегда сирота». Неудивительно, что изобретение радио приписывают аж трём разным учёным. В России считается, что это сделал Александр Попов, в Европе авторство отдают Гульермо Маркони, а в США уверены — постарался Никола Тесла. В честь недавнего 160-летия российского физика выясняем, кто прав.

День радио

На первый взгляд, ситуация безумная: три стороны отстаивают взаимоисключающие теории первенства. Американцы продвигают Теслу как изобретателя радио примерно с середины прошлого столетия, хотя в череде других его феерических открытий этот факт немного растворяется.

В Европе по-прежнему популярна идея открытия Маркони, что лучше всего иллюстрирует огромный блок с перечислением его достижений на английской Википедии. Хотя в общем западном дискурсе, первенство Маркони всё-таки поставлено под сомнение Теслой.

А вот Попов широко известен у нас, зато почти незаметен за рубежом. Об этом говорит и крохотный абзац во всё в той же английской статье на Википедии, и первые девять ссылок на вопрос «who invented the radio» — западный Google о Попове не знает.

Кто прав — Европа, США или Россия? Разбираемся.

Попов

7 мая 1895 года в Петербургском университете Попов показал коллегам своё изобретение — прибор, способный передавать сигналы. Это событие было зафиксировано в протоколе Русского физико-химического общества как сообщение «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». Стоп. Какие порошки? А те самые, которые открыли путь к практическому применению электромагнитных волн.

Задолго до перфоманса Попова физики заметили, что металлические опилки — отличные приёмники радиосигнала. Проходящая через них электромагнитная волна искрит и окисляет насыпанную в колбу стружку. Та меняет электропроводность и немного «слипается». Чтобы вернуть «металлическим порошкам» прежние свойства, их нужно немного встряхнуть. Для этого в 1890 году изобретатель Эдуард Бранли придумал специальный прибор — когерер.

Именно от опытов французского коллеги и отталкивался Попов.

Учёный улучшил прибор, прикрепив к нему обыкновенный звонок. При наличии сигнала молоточек одновременно извлекал звук и ударял и по стеклянной колбе. Опилки встряхивались, а пользователь понимал длительность сигнала. Получалось как в азбуке Морзе: на короткий сигнал прибор отвечал коротким звонком, на длинный — продолжительной трелью.

Один из приёмников Попова

А ещё Попов использовал в своём устройстве антенну. Этот элемент позволил учёному претендовать на лавры «отца радио». В журнале «Электричество» 1925 года российский учёный и основатель радиотехники Имант Фрейман так объяснял вклад коллеги:

Был известен индуктор, могущий дать при искровом разряде ток высокой частоты в колебательной электрической цепи, был известен когерер, могущий выявить наличие тока высокой частоты; орган же, связывающий внешнее электромагнитное поле с теми цепями, в которых можно было возбудить или выявить ток высокой частоты, однако, известен не был; вибратор Герца ни в коем случае не может почитаться за технический прообраз радиосети,— его нужно было искать в другом месте,— и немалая заслуга Попова заключается в том, что он этот прообраз искал и нашёл.

Имант Фрейман один из основателей отечественной радиотехники

В итоге изобретение попало на страницы «Русского физико-химического общества» — описание прибора перевели на все основные европейские языки. Уже в марте 1896 года удалось передать осмысленный радиосигнал на расстояние 250 метров. А серьёзное испытание техника Попова прошла в 1899-м, когда броненосец «Генерал-адмирал Апраксин» пробил бок в Финском заливе.

Ледокол «Ермак» спасает броненосец «Генерал-адмирал Апраксин».

Благодаря радиотелеграфным станциям, построенным на месте аварии и берегу, экипаж отправил «на землю» данные, которые помогли вытащить корабль из ледяного плена. Когда спасательная операция завершилась, Попова заслуженно наградили на родине. А броненосец прожил ещё до 30-х годов, пока не был списан в утиль.

Как писал журнал «Радио», отдельная заслуга учёного в том, что его «аппаратура имела ещё одно исключительно важное достоинство для того времени — она предстала в виде законченной разработки, пригодной для быстрого внедрения». Помимо России, радиоприбор производили в Германии, США, Франции. И везде его называли «схемой Попова» — вплоть до самой смерти изобретателя.

Особенно продуктивное сотрудничество сложилось у Попова с французским предпринимателем Э. Дюкрете — их переписка легла в основу отдельной книги. В ней отмечается, что «благодаря активности самого Дюкрете, его поддержке авторитета Попова в многочисленных выступлениях, имя Попова как изобретателя беспроволочного телеграфирования стало достаточно широко известно на Западе».

И это действительно так. Да, обычному западному человеку Попов не очень известен, однако заграничное научное сообщество неоднократно отмечало заслуги россиянина. Например, 7 мая 1895 года по версии ЮНЕСКО входит в список «важнейших в истории радио дат». В женевском Международном союзе электросвязи огромный зал назван именем Попова — ему, как пионеру радиосвязи, посвящена мемориальная табличка. А в 2005 году американский Институт инженеров электротехники и электроники установил в Петербургском университете ЛЭТИ мемориальную доску Попову в честь юбилейного 110-летия со дня изобретения радио.

Конечно, в широком сознании российского ученого вытеснили Маркони и Тесла. Однако это вряд ли расстроило бы нашего физика.

Он не гнался за личной славой, а просто хотел подарить стране что-то полезное. Не зря ему принадлежит знаменитая фраза: «Если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность нашей Родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи».

Маркони

Слава итальянца Гильермо Маркони вызывает больше вопросов, нежели биографии остальных участников этой запутанной истории. При этом нельзя отрицать, что его имя тоже вписано в хроники развития радио. Ведь именно Маркони в 1896 году первым получил патент на гаджет, способный передавать и принимать радиоволны. Его прибор был очень похож на изобретение как Попова, так и Теслы, а назывался «Усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов в передающем аппарате».

Обратите внимание на первое слово — Маркони действительно улучшил чужие изобретения, добавив несколько катушек и металлические пластины. Правда, в своей заявке на патент он намеревался использовать прибор для приёма сигналов не только по воздуху, но и через землю и воду, что несколько противоречит законам физики.

Российские исследователи любят вспоминать этот курьёзный случай, указывая на некомпетентность молодого физика — Маркони тогда было чуть больше 20 лет, и он только-только начал изучать радиоволны. Что, впрочем, не помешало ему стать изобретателем на бумаге.

Есть за Маркони и эпохальное открытие: его опыты подтвердили, что электромагнитные волны могут уходить за пределы горизонта.

В декабре 1901 года итальянец передал через Атлантический океан сигнал на азбуке Морзе. Эта новость дала понять научному сообществу — передавать волны за горизонт можно, причём над водой тоже. Более того, так получается даже быстрее.

Остальная слава итальянца обусловлена тем, что он толково продвигал свои радиоприборы — например, провёл первый радиорепортаж. Когда началась очередная парусная регата, он оснастил радиоаппаратурой яхту принца Уэльского. Тот незадолго до заплыва повредил ногу, и в Британии очень волновались, как же сын королевы Виктории справится с гонками. Приёмник Маркони бесперебойно поставлял сводки о здоровье аристократа — эти новости радостно подхватывала пресса. Вскоре всё королевство узнало не только о погоде на море, но и об изобретениях итальянца.

Приёмники Маркони начали расходиться по судам и домам. Да, это больше заслуга рекламы, но повсеместное распространение радио спасло сотни жизней. Например, экипаж «Титаника» подал сигнал SOS именно по аппарату, установленному «Международной компанией морской связи Маркони». Если бы не это устройство — неизвестно, сколько людей удалось бы спасти.

Аппарат Маркони, который был в «Титанике»

Правда, обошлось бы вообще без жертв, если бы Маркони не препятствовал установке на кораблях оборудования других компаний. В ту ночь на расстоянии всего восьми километров от «Титаника» проплывал пароход «Калифорниан», но из-за старого приёмника там не распознали сигнал. Из других «грехов» изобретателя: он состоял в фашистской партии, фотографировался с Муссолини, а также провоцировал добропорядочных советских граждан на преклонение перед Западом.

Вероятно, по этим причинам Советский Союз в своё время развернул мощную пропаганду против «воришки-итальянца».

А ещё Союзу не хотелось упускать славу Попова как «отца радио». Штука в том, что в те годы активно развивалась система авторского права. Можно было заставить другие страны платить за использование изобретений, сделанных у себя. Поэтому в СССР очень хотели иметь в своих рядах как можно больше новаторов.

Тесла

Сейчас Тесла воспринимается как «Илон Маск XX века». Он изобрёл электрический счётчик, разработал теорию полей, спровоцировав постройку Ниагарской ГЭС, изучил влияние тока на человеческий организм, а ещё придумал фантастический резонатор и, возможно, первый электромобиль.

Никто не спорит, что Тесла был гением. Тогда откуда сомнения, что он изобрёл радио?

Серб раньше всех приблизился к созданию приёмника электромагнитных волн. Об этом он заговорил ещё в 1890 году: «Недорогой аппарат позволит владельцу слушать в море или на земле музыку или песни, речь политического лидера, выдающегося учёного или проповеди священника, находящегося на огромном расстоянии». А в 1893-м Тесла выступил с докладом «О свете и других высокочастотных явлениях» в Институте Франклина в Филадельфии. Там он описал приёмник и передатчик, антенну, заземление, контур, катушку индуктивности, конденсатор и даже репродуктор, придуманный им ещё в Будапеште.

В общем, это было почти готовое радио. Казалось бы — вот оно, открытие, патент и мировая слава. Но Тесла не погнался за мелкой рыбешкой и не стал акцентировать внимание на изобретении. Беспроводная связь была лишь частью его фантастического, но, кажется, вполне осуществимого замысла — передавать электроэнергию по всему миру, не используя провода.

Теслу интересовали другие вещи

С помощью огромного резонатора он собирался гнать ток в любую точку планеты. Например, так Тесла описывал одну из станций: «Эта станция позволяет получить электрические мощности до десяти миллионов лошадиных сил. Она рассчитана на обслуживание всех возможных технических достижений без излишних затрат».

Помимо безумных амбиций, помехой для получения патента мог стать и масштабный пожар в лаборатории Теслы в 1895 году. Восстановление записей и нервов, конечно же, потребовало времени, и вступить в борьбу за свои права исследователь смог лишь значительно позднее.

Тем не менее он получил по заслугам, но уже в США.

Вмешались политические и экономические интересы. Долгое время Патентное ведомство США не выдавало Маркони патент на изобретение радио, ссылаясь на приоритет Теслы. Решение изменили в 1904-м — возможно, из-за мощной финансовой поддержки Маркони в Америке. После того, как итальянец получил ещё и Нобелевскую премию в 1911 году, Тесла не смог молчать и подал на Marconi Company в суд.

Тесла в старости

Маркони ответил, но уже не коллеге-учёному, а правительству США — мол, американцы использовали его патенты во время Первой мировой войны. И тоже подал в суд. Тогда США просто уклонились от иска, отдав патент сербу. Так Теслу официально признали изобретателем радио в Америке — спустя несколько месяцев после смерти.

Наука для политики

Вывод из этих историй один: национальные интересы делают науку полем боя за славу и деньги, а винить некого. Кто знает, как повернулось бы дело, если бы Тесла не проводил свои безумные эксперименты. Маркони, вероятнее всего, был просто хитрым предпринимателем со связями, зато ему удалось поставить изобретение на поток. Неизвестно, как долго ещё раскачивалась бы индустрия без его участия. А Попов хоть и был скромным петербургским интеллигентом, но свою долю признания точно получил — как минимум, на одной шестой части суши.

Дураки о добыче спорят, а умные её делят. Сейчас нам всем доступны радио, телевидение и беспроводные зарядки. Кому сказать за это «спасибо» — решайте для себя самостоятельно.

День Радио: патенты Маркони и Попова

Краткий экскурс в историю изобретения Маркони

Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi) был скорее энтузиастом-экспериментатором радио, чем его изобретателем. Для изобретательства ему не хватало фундаментальных знаний (он не получил общего систематического образования, да и его техническое образование было фрагментарным), зато у него было завидное предпринимательское чутье, упорство и отличная организаторская хватка.

Приблизительно в 1892 г. (в возрасте 18 лет) Маркони узнал о работах Генриха Герца (Heinrich Hertz), в 1888 г. продемонстрировавшего опыты по генерированию и обнаружению электромагнитных волн, от своего соседа – Августо Риги (Augusto Righi), профессора физики в Болонском университете. С тех пор он «заболел» идеей беспроводной связи (отметим, что к тому времени он умел работать с телеграфным аппаратом и знал азбуку Морзе). Повторяя эксперименты Герца, Маркони по предложению Риги применил датчик электромагнитных волн, предложенный в 1890 г. французским физиком Эдуардом Бранли (Edouard Branly), позднее названный когерером. Биографы Маркони считают, что первые удачные эксперименты по фиксации грозовых разрядов и по передаче элементарной информации по радиоканалу он провел в 1894 г., т.е. приблизительно в то же время и с примерно той же аппаратурой, что и британский физик Оливер Лодж (Oliver Lodge), однако документальных подтверждению этому не обнаружено, возможно, потому что он экспериментировал частным образом в имении своего отца Villa Griffone в местечке Pontecchio в Италии и не афишировал их результаты.

В 1895 г. Маркони обратился за финансированием своих работ к министру почты и телеграфа Италии, но получил отказ (резолюция на прошении: «в сумасшедший дом»). В 1896 г. друг семьи – почетный консул США в Болонье Карло Гардини (Carlo Gardini) написал о Маркони послу Италии в Лондоне Аннибалу Ферреро (Annibale Ferrero), который в ответном письме посоветовал не предавать полученные результаты огласке до получения патента и выразил уверенность в том, что в Англии найти финансирование будет гораздо легче (надо сказать, что в детстве Маркони четыре года провел в Англии и неплохо говорил по-английски). В том же году Маркони отправился пытать счастья в Англию. Интерес к оборудованию Маркони обнаружился уже на таможне, откуда сообщили в британское Адмиралтейство, а в дальнейшем куратором и соратником Маркони стал Вильям Прис (William Preece), до этого также экспериментировавший с беспроволочной телеграфией и в то время занимавший пост главного инженера британского почтового ведомства. Как и Маркони, Прис был «практиком», т.е. экспериментатором, а не теоретиком-максвеллианцем, поэтому не был силен в теории радиосвязи. Зато он имел достаточно влиятельные связи и был ориентирован на коммерческий успех.

С помощью Приса Маркони составил и 2 июня 1896 г. подал в Британское патентное ведомство предварительную патентную заявку GB189612039

С точки зрения современной электродинамики, предварительная заявка Маркони выглядит довольно потешно – в ней совершенно серьезно утверждается о возможности передачи высокочастотных радиосигналов через воду и грунт. Возможно, таким образом проявились уже известные в то время сведения о наведении помех в параллельно проложенных телеграфных проводах, физическая природа которых еще не была полностью объяснена, а также американский патент US0350299, выданный в 1886 г., на передачу электрических сигналов через грунт, который, кстати сказать, оказался нарушенным Маркони и впоследствии Маркони был вынужден его выкупить для легального использования своего изобретения в США.

Описание оборудования в предварительной заявке выглядит сумбурно и путано. Значительная часть описания посвящена конструкции уже известного когерера, а понятие антенны отсутствует вовсе. Кроме того, предварительная заявка Маркони не содержит ни одного чертежа. Все это свидетельствует о том, что Маркони при подаче заявки действовал по золотому правилу стартаперов всех времен и народов: «поехали, потом заведем». Кстати, позже подлинник британской предварительной заявки был изъят из архива Британского патентного ведомства и передан на хранение в компанию Маркони. Публично доступной эта заявка стала лишь в 2004 г. после рассекречивания архивов Маркони.

4 июня 1896 г. Прис выступил в Королевском институте Великобритании с лекцией «Signalling through Space without Wires», в которой изложил общую концепцию радиосвязи, при этом технические подробности не раскрывались.

Первая документально зафиксированная передача информации по радиоканалу была проведена Маркони 27 июля 1896 г. в ходе демонстрации работы оборудования чиновникам почтового ведомства Британии, однако конструкция оборудования при этом также держалась в секрете. Первая публичная демонстрация состоялась 2 сентября 1896 г. на равнине Солсбери, в ходе которой дальность передачи составила 0,5 км при использовании ненаправленных антенн и порядка 2,5 км с применением антенн с параболическими рефлекторами. Эта конструкция отражена в заменяющей (полной) британской патентной заявке, поданной 2 марта 1897 г., и в американской патентной заявке US586193, поданной 7 декабря 1896 г. Несуразица с якобы возможным прохождением высокочастотных радиосигналов сквозь воду и грунт в этих документа была устранена, зато появилось утверждение о возможности их прохождения сквозь массу металла, холмы и горы.

Британский патент GB12039 был выдан 2 июля 1897 г., американский патент US586193 – 2 июля 1897 г., а уже 20 июля 1897 г. была учреждена компания Wireless Telegraph & Signal Company, которая занялась коммерческим внедрением радиосвязи. Попытки Маркони получить аналогичные патенты в Германии, Франции и России окончились неудачей – по этим заявкам было отказано вследствие известности предлагаемого технического решения. По мере совершенствования техники радиосвязи, Маркони подал еще много патентных заявок и получил много патентов, часть из которых впоследствии была аннулирована. Список опубликованных патентных документов иллюстрирует высокую патентную активность Маркони.

Краткий экскурс в историю изобретения Попова

А.С. Попов в 1873 г. окончил курс Екатеринбургского духовного училища и поступил в Пермскую духовную семинарию. После окончания общеобразовательных классов семинарии в 1877 г. он поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета, который окончил в 1882 г. со степенью кандидата, защитив диссертацию на тему «О принципах магнито- и динамоэлектрических машин постоянного тока». В 1883 г. он начал работать преподавателем физики, математики и электротехники в Минном офицерском классе в Кронштадте, а в 1890 г. получил приглашение на должность преподавателя физики в Техническом училище Морского ведомства в Кронштадте.

В 1893 г. на Всемирной выставке в Чикаго он присутствовал при демонстрации опытов Тесла. На Электротехническом конгрессе, состоявшемся во время выставки, Эдиссон и Прис демонстрировали решение для беспроводной передачи сигналов с использованием явления электромагнитной индукции, однако дальность связи при этом не превышала 200 м. По пути в Чикаго в Париже он вступил во Французское физическое общество, что позволило ему регулярно получать информацию по актуальным научным вопросам.

Статья Лоджа в английском журнале «The Electrician» была получена Поповым осенью 1894 г. Оценив перспективность когерера в качестве датчика, он взялся за его совершенствование. К апрелю 1895 г. Попов с помощником Рыбкиным определил оптимальную с точки зрения чувствительности конструкцию когерера, ввел обратную связь для встряхивания когерера после его срабатывания и применил приемную антенну длиной около 2,5 м.

Первое документально подтвержденное сообщение Попова о возможности приема радиосигналов было сделано им 25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества. Это был доклад «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», протокол которого был опубликован в том же году. Краткое описание конструкции и принципа действия автоматического грозоотметчика Попова содержится также в монографии Д.А. Лачинова «Основы метеорологии и климатологии», вышедшей в свет в 1895 г. В 1896 г. Попов опубликовал объемную статью «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний» с описанием конструкции, принципа действия и технологии изготовления автоматического грозоотметчика с указанием на возможность его применения для передачи сигналов.

Считается, что 12 (24) марта 1896 г. на заседании Русского физико-химического общества Попов продемонстрировал прием с расстояния 250 м радиограммы из двух слов Heinrich Hertz, однако документально это не подтверждено (в протоколе содержится запись «А.С. Попов показывает приборы для лекционного демонстрирования опытов Герца. Описание их помещено в “Журнале Русского физико-химического общества”»). В марте 1897 г. Попов прочел публичную лекцию «О возможности телеграфирования без проводов» в Морском собрании Кронштадта.

Утверждают, что морской министр Чихачев на прошение Попова о выделении тысячи рублей на работы по радиотелеграфу отказал: «На такую химеру отпускать денег не разрешаю». Однако в середине 1896 г. морским министром стал Тыртов и целевое финансирование работ все же началось.

Опытные образцы передающей и приемной аппаратуры Попова активно испытывались на Балтийском флоте уже весной-летом 1897 г., при этом весной дальность передачи сигналов между кораблем и берегом в Кронштадтской гавани составила 600 метров, а летом – между кораблями в Финском заливе – превысила 5 километров. В ходе испытаний было обнаружено отражение радиоволн металлическим телом (кораблем), оказавшимся между передатчиком и приемником. Это наблюдение позволило Попову предложить способ определения направления на работающий передатчик для радиомаяков и радиопеленгаторов.

Первая документально зафиксированная радиопередача Поповым отдельных телеграфных знаков состоялась 15 сентября 1897 г. в рамках «IV совещательного съезда железнодорожных электротехников и представителей службы телеграфа русских железных дорог», организованного Русским техническим обществом в Одессе. Тем не менее, 19 (31) октября 1897 г. Попов, выступая с докладом «О телеграфировании без проводов» в Электротехническом институте, признал: «Здесь собран прибор для телеграфирования. Связной телеграммы мы не сумели послать, потому что у нас не было практики, все детали приборов еще нужно разработать». Лишь 18 (30) декабря 1897 г. в ходе публичной лекции Попова в Русском физико-химическом обществе была документально зафиксирована передача телеграфным кодом слова «Герцъ».

Попов не патентовал ранние разработки. По-видимому, это было связано с режимом секретности. Позднее он получил один российский и несколько иностранных патентов, относящихся к радиотелефонной связи, однако патентная активность Попова была гораздо скромнее, чем Маркони.

Патентные документы Попова

GB190002797 (A) 1900-04-07
CH21905 (A) 1901-10-31
RU6066 (B) 1901-12-12
FR296354 (B) 1903-01-17
US722139 (A) 1903-03-03

В конце 1898 г. компания Эжена Дюкрете (Eugène Ducretet) начала серийный выпуск корабельных радиостанций системы Попова по заказам военно-морских ведомств России и Франции. Фамилия Попова на серийной продукции французской фирмы свидетельствует о том, что он был компаньоном Дюкрете.

В 1900 г. Попов организовал первую в России радиомастерскую в Кронштадте и возглавил техническое руководство оснащением радиоаппаратурой российского Военно-морского флота. В том же году компания Маркони несколько раз пыталась выйти на Попова с предложением о сотрудничестве, но, судя по отсутствию в личных архивах Попова каких-либо сведений о его реакции на эти попытки завязать деловые отношения, этот контакт так и не состоялся, так что сцена встречи Попова и Маркони в фильме «Александр Попов» (1949), скорее всего, является вымыслом его создателей.

Радиомастерская Попова в Кронштадте и французская фабрика Дюкрете оказались не в состоянии обеспечить растущие требования к количеству и качеству радиооборудования для российских военных ведомств, поэтому в 1904 г. между профессором Поповым, немецкой компанией «Telefunken» (среди учредителей которой были Ф. Браун и К. Сименс) и российским юрлицом компании «Siemens & Halske» был заключен договор об учреждении в Петербурге Отделения беспроволочного телеграфа «Сименс и Гальске», по которому Попов имел право на 1/3 прибыли предприятия.

Кронштадтская радиомастерская позднее была переведена в Петербург и преобразована в Радиотелеграфное депо, затем – в Радиозавод и в дальнейшем стала известной под именем НПО мощного радиостроения им. Коминтерна (сейчас ПАО «Российский институт мощного радиостроения»). Отделение беспроволочной телеграфии компании «Сименс и Гальске» после ряда преобразований было возрождено как Завод им. Н.Г. Козицкого (сейчас ЗАО «Завод имени Козицкого»).

Заключение

Попов и Маркони начали работы приблизительно в одно время, имели одинаковую исходную информацию (публикации Герца, Бранли, Лоджа и т.д.), сходное техническое оснащение, поначалу двигались в одном (с технической точки зрения) направлении, одинаково страдали от недостатка финансирования и примерно одновременно получили первые практические результаты, которые также оказались весьма сходными. Далее их пути разошлись: Маркони бредил трансатлантической радиосвязью и стремился к мировой экспансии, Попов же решал ведомственные задачи в обстановке секретности.

При этом нельзя сказать, чтобы Попов был ученым-бессребреником, как его иногда представляла советская пропаганда в противовес акуле империализма Маркони. В 1900 г. «по высочайшему соизволению» он получил премию в размере 33000 руб. (приблизительно 2 млн. долл. США на сегодняшний день) «за работы по внедрению радиосвязи на кораблях флота», в 1901 г. – звание профессора и должность заведующего кафедрой физики в Электротехническом институте (ЭТИ) с годовым окладом 2200 руб. (приблизительно 133 тыс. долл. США на сегодняшний день), а в 1903 г. – казенную профессорскую квартиру (250 кв. м) в новом жилом доме при ЭТИ. Помимо этого, Попов получал доходы от сотрудничества с Дюкрете и дивиденды от «Сименс и Гальске» (наследники Попова получали дивиденды по этому договору до 1909 г.). В 1905 г. Попов смог купить большое имение неподалеку от станции Удомля в Тверской губернии.

Очевидно, что монетизация изобретения Попова шла в России достаточно неплохо. Тем не менее, отказ от патентования на раннем этапе привел к безвозмездному использованию изобретений Попова в других странах (как минимум, известно о нелицензионном производстве радиостанций системы Попова в США в 1900–1901 гг. и грозоотметчика в Венгрии в 1904 г.) и затруднило выход связанных с Поповым предприятий на мировой рынок. Модель монетизации изобретений Попова опиралась в основном на административный ресурс, а не на патентное право. Различие принципов организации исследований и практической реализации изобретений, которых придерживались Попов и Маркони, в конечном счете, сказалось на масштабе и на финансовом результате от их деятельности.

Гульельмо Маркони построил свою империю – группа его компаний была главным игроком на мировом рынке радиооборудования в первой четверти ХХ в., некоторые из них существуют и по сей день (как подразделения CMC Electronics, Ericsson и Telent). В частности, британская компания Marconi Corporation plc (прямая наследница Wireless Telegraph & Signal Company) была приобретена в 2005 г. компанией Ericsson за 1,2 млрд. фунт. ст.

На внедрение изобретений Александру Степановичу Попову было отпущено судьбой совсем немного времени – он скончался 31 декабря 1905 г. (13 января 1906 г.) в возрасте 46 лет. С именем Попова связаны два предприятия (Завод им. Коминтерна и Завод им. Козицкого), в техническом плане достаточно успешно работавшие в ХХ в., но ориентированные, преимущественно, на внутренний рынок и так и оставшиеся на нем локальными нишевыми игроками.

Радио, история изобретения

В истории науки есть закон, озвученный в 1894 году Фридрихом Энгельсом, гласящий, что если для некоего открытия время созрело, то это открытие непременно будет сделано. Именно так произошло с радио, официальный год изобретения радио считается май 1895 года.

Предшествовали открытию радио ряд исследований ученых-физиков, специализирующихся на изучении электромагнитных волн. Дальше всех в этой области продвинулся немецкий ученый Генрих Герц, который в своих лабораторных опытах в 1880-х годах выяснил, что энергию магнитного и электрического поля можно передавать на расстояния, не применяя провода. Сам он, правда, так и не понял, что же он на самом деле открыл миру.

Исследования Герца продолжили другие ученые, разработав в начале 1890-х годов прибор, умеющий реагировать на подобные излучения. Сначала англичанин Эдвард Бранли создал, а спустя несколько лет француз Оливер Лодж усовершенствовал устройство, названное им когерером, реагирующее на появление радиоволн. В 1894 году о своих опытах с когерером физик прочитал лекцию в Лондонском Королевском обществе, однако дальше фиксации самого факта реакции он не пошел. Это сделал русский военный инженер и ученый, бывший тогда преподавателем Морского инженерного училища, А.С. Попов, также много работавший в сфере электричества и электромагнитных волн. Он совместил когерер с обычным электрическим звонком, выступавшим одновременно и регистратором поступления сигнала, и автоматом по приведению когерера в исходное состояние.

Изобретение радио Поповым

После того как к получившемуся прибору была присоединена антенна, первое радио Попова было готово. В начале 1895 года Попов провел ряд экспериментов со своим аппаратом, передавая электромагнитные сигналы и фиксируя их на расстоянии в десятки метров от передатчика. Первое представление нового аппарата ученой публике было сделано 7 мая 1895 года в Санкт-Петербурге на заседании Русского физико-химического общества, где Попов выступил с докладом о своей работе и показал свой аппарат.

Передатчик и приемник первого радио были разнесены в разные концы здания петербургского университета на дистанцию 250 метров. Ассистент Попова передавал кодированные сигналы, а на ленте аппарата-приемника появлялись знаки, которые расшифровывал Ф.Ф. Петрушевский (учитель А.С. Попова), после чего мелом записывал их на доске. После окончания передачи знаки были расшифрованы, и все увидели фразу из двух слов «HEINRICH HERTZ». Так русский изобретатель отметил заслугу недавно умершего великого ученого-физика, исследовавшего электромагнитные волны.

Первое применение на практике ему сразу же нашлось. Буквально через несколько месяцев на базе аппарата Попова был создан грозоотметчик, регистрирующий грозовые разряды на дистанции до 25 верст.

Сам же Попов продолжал исследовать и развивать свой приемник, понимая, какое огромное практическое значение он имеет для поддержания беспроводной связи. О своей работе он писал и публиковал статьи в научных журналах и газетах (1896-1897), предлагая использовать созданный прибор для передачи сигналов на расстояние. Связанный по долгу своей службы с военно-морским флотом он предложил оснащать корабли подобными устройствами для оперативной связи и получения различных сообщений.

Однако следует вернуться немного назад, в 1895 год. Летом о работах Попова стало известно в научных кругах Италии. С документами по исследованиям в сфере радио работал профессор А. Риги из университета города Болонья, прочитавший затем ряд лекций в конце 1895 — начале 1896 года по данной тематике. В числе прочих слушателей их посещал молодой вольнослушатель Г. Маркони, сразу увидевший перспективы этого открытия. К слову сказать, сам Маркони тогда был совсем молодым человеком (родился в 1874 году), и специалистом по радиотехнике он не был. Нет ни одного документа, который бы подтверждал его причастность к научным работам по электротехнике. Насколько он был далек в научном плане от этой тематики, показывает ряд выражений в его заявке на патент регистрации радио. Там, в частности, указывается возможность передачи радиосигналов через воду и землю. Позже в дополнениях к патенту эта фраза была изменена, тем не менее, в истории этот факт сохранился.

Однако, несмотря на слабую научную подготовку, Маркони как инженер и юрист показал себя неплохо. Слегка изменив конструкцию когерера, он подал заявку на патент, который и получил 2 марта 1897 года. В дальнейшем Маркони проявил себя как талантливый предприниматель, продвигая свою конструкцию в промышленность, став заметной фигурой в дальнейшем развитии радио.

Кратко о первых опытах использования радио

И вновь вернемся в Россию. Первые положительные результаты от внедрения радиосвязи во флоте не заставили себя долго ждать. Ноябрь 1899 года. На мель в Финском заливе садится броненосец «Генерал-адмирал Апраксин». Терпящий бедствие корабль был замечен с оснащенного радио установкой броненосного крейсера «Адмирал Нахимов», откуда сразу же передали информацию о происшествии в Санкт-Петербург. Своевременно вышедшие на помощь корабли спасли терпящий бедствие броненосец.

Пару месяцев спустя там же, на Балтике, оторвало и унесло в открытое море льдину, на которой было 50 рыбаков. Дрейфующая льдина была замечена, и по радио был послан сигнал бедствия, благодаря чему рыбаков спасли. Радиоаппаратура Попова была стабильной и надежной, за что изобретателя наградили денежной премией в размере 33 тысячи рублей, огромной по тем временам суммой.

Первое боевое применение радиосвязь получила в годы русско-японской войны, активно применяемая флотами обеих враждующих государств. Тогда же впервые было использовано глушение связи противника путем забивания передачи информации массой посторонних бессмысленных сигналов. По некоторым данным, этим впервые воспользовались моряки Владивостокской бригады броненосных крейсеров во время одного из боев с японскими кораблями.

Эффект радиолокации также впервые был обнаружен российскими специалистами. Его заметили во время одного из сеансов испытаний радиосвязи, когда между кораблем-передатчиком сигнала и приемником случайно проплывал миноносец.

По сути своей, аппаратура беспроводной связи, разработанная А.С. Поповым совместно со своими ассистентами, а также методика ее применения совершили коренной переворот в жизни современной цивилизации. За заслуги перед человечеством ЮНЕСКО объявил 1995 год Всемирным годом радио, а день 7 мая – Днем радио.

Удельная теплота испарения и конденсации. Физические величины

Содержание:

Для поддержания кипения жидкости её необходимо нагревать – подводить тепловую энергию от огня или нагревательного прибора. Температура вещества и сосуда при этом не повышаются, вместо этого жидкость превращается в пар – переходит в газообразное состояние. (можно ссылку на агрегатные состояния вещества) Удельная теплота испарения – количество передаваемой системе энергии, необходимо для поддержания процесса. Зависит от жидкости, внешних условий, при которых она кипит, в первую очередь, давления.

Удельная теплоемкость парообразования

Величина показывает, сколько тепла необходимо жидкости для её преобразования в газообразное состояние. Измеряется в джоулях на килограмм вещества – Дж/кг.

По закону сохранения энергии, получается, что во время конденсации паров выделяется потраченное на испарение вещества количество энергии. Для подтверждения проводится опыт. В стакан с водой опускается трубка, соединённая со вторым сосудом, где подогревается вода. Пока по трубке в стакан поступает подогретый воздух, показатели термометра практически не изменяются.

Когда вследствие нагрева испаряется вода, пар попадает в трубку, где конденсируется с выделением теплоты, ведь показатели термометра растут. Получается, вода из пара превращается в жидкое состояние с выделением тепловой энергии.

Количество выделяемого тепла равняется внутренней энергии тела: Q = ΔU. Энергия колебания молекул пропорциональна температуре. Величина изменения энергии тела или жидкости равняется сумме изменению теплоты каждой молекулы или атома вещества. Отсюда удельную теплоту парообразования находят по выражению:

Q = ΔU = cmΔT, здесь:

• ΔT – разница температур;
• m – масса вещества;
• c – удельная теплоёмкость вещества.

c = Q / mΔT, измеряется в Дж / кг*К. Показывает, сколько теплоты нужно для нагревания 1 кг вещества на 1 К.

Удельная теплота испарения указывается для жидкости при её постоянном объёме, ведь зависит от условий теплопередачи – работы, сопровождающей процесс испарения. Одинаковая энергия, переданная системе, по-разному изменит его внутреннюю энергию и, соответственно, температуру.

Обозначение удельной теплоты парообразования осуществляется буквой L. По значению величина прямо пропорциональна потраченной на трансформацию – изменение состояния вещества – энергии и обратно пропорциональна его массе:

В физике измеряется в Дж/кг, в химии сводится к количеству вещества – моль/кг.

Для закипающей при температуре 100 °C воды удельная теплота парообразования равняется 2260 Дж/кг.

Задача

1005 Дж тепловой энергии. Какое вещество нагревалось в колбе?

Теплота парообразования вычисляется по формуле: L= Q / m. Подставляем значения в готовую пропорцию и проводим вычисления.

L = 1005 / 1,2 = 837,5 Дж/кг. Воспользуемся таблицей удельной теплоты парообразования.

Вещество	Температура кипения, С 0	Удельная теплота парообразования/конденсации, кДж/кг
Вода	100	2260
Водород	-252,6	448
Азот	-195,8	199
Аммиак	-33,4	1370
Диэтиловый спирт	34,6	380
Этиловый спирт	78,4	837
Ртуть	357	282

В ней полученному значению соответствует этиловый спирт.