«ЭФФЕКТ ЭДИСОНА» И РАДИО
«ЭФФЕКТ ЭДИСОНА» И РАДИО
Во время своих опытов еще в 1875 году Эдисон столкнулся с необъяснимым в то время фактом получения искры из изолированных предметов, находящихся вблизи электрического разряда. Работая с электромагнитом, он увидел однажды сильную искру, возникшую на сердечнике в момент выключения тока в обмотке. Заинтересовавшись, он продолжал опыт и убедился, что искра возникает при прикосновении к любой металлической части электромагнита. Возникновение искры не зависело ни от расположения полюсов, ни от изоляции обмотки и не оказывало воздействия ни на лейденскую банку, ни на гальванометр. Эдисон убедился, что имеет дело с каким-то новым явлением, которое решил изучить. Он сделал запись об этом в своей записной книжке, назвав это явление «эфирной силой». Однако в это же время появился патент Белла, и Эдисон с головой ушел в работу над телефоном. Опыты с «эфирной силой» были оставлены. Эдисон тогда не подозревал, что здесь он впервые столкнулся с областью радио. В 1883 году Эдисон, работая над усовершенствованием угольных ламп, обнаружил, что между накаленной нитью и изолированным от нити электродом, введенным в баллон лампы, протекает ток даже в том случае, когда воздух из лампы выкачан. Никакого свечения внутри баллона не наблюдается. Это явление позднее получило название «эффекта Эдисона».
Явление это заинтересовало Эдисона. Не умея его объяснить, он подробно записал его и даже взял на это открытие патент. Он изготовил лампу с добавочным электродом и отправил ее на Филадельфийскую выставку. Эдисон не занялся изучением этого явления, так как все его силы были направлены на внедрение электрического освещения. Сразу же усмотреть в этом явлении открытие огромной важности, которое оно в действительности представляло, Эдисон не смог.
Между тем это была, по существу, первая электронная лампа, и Эдисон наблюдал в ней поток электронов, так называемую термоэлектронную эмиссию. В 1887 году выдающийся английский физик Джозеф Томсон открыл электронную природу «эффекта Эдисона». Таким образом, имя Эдисона связано с величайшим шагом в учении о материи — с открытием электрона. Сам же Эдисон остался в стороне от этих событий и к открытому им явлению больше не возвращался.
В журнале «Инжиниринг» от 12 декабря 1884 года помещена об этом лишь небольшая заметка под названием «Явление в лампочке Эдисона». И только сорок лет спустя в изданном Французским физическим обществом сборнике крупнейших работ, касающихся условий наблюдения наэлектризованных центров, ионов, электронов, мы находим целиком эту небольшую историческую заметку, которая гласит:
«В отделе Эдисона на выставке в Филадельфии демонстрировалось следующее интересное явление.
В лампочке накаливания Эдисона под угольной нитью на равном расстоянии от ее концов помещался изолированный электрод, состоящий из полоски платины; верхний край этого электрода отстоял от нити приблизительно на 1/2г дюйма.
Когда при зажигании лампы между электродом и одним концом нити включался гальванометр, то он показывал ток, направление которого изменялось в зависимости от того, приключался ли гальванометр к положительному или отрицательному полюсу угольной нити. Это указывало на то, что внутри лампы через вакуум проходил ток.
При включении гальванометра к положительному полюсу нити этот ток увеличивался во много раз.
Ток, отмечаемый гальванометром, возрастал также и при увеличении тока накала лампы.
После работы лампы в течение некоторого времени ток в гальванометре, включенном между платиновым электродом и положительным полюсом нити, ослабевал; возможно, что это происходило вследствие явления поляризации, наблюдавшегося Эдландом при его исследованиях разрядов в вакууме.
Когда лампа выключалась на некоторое время, то после этого ток снова восстанавливался. Кроме того, удавалось получить ток, проходящий через стеклянный баллон лампы при помещении платинового электрода с внешней стороны баллона.
В описываемых опытах наблюдается, по-видимому, явление рассеяния заряженных частиц воздуха (или угля) в «прямолинейных» направлениях от нити накала».
В дальнейшем «эффект Эдисона» изучался целым рядом физиков, причем оказалось, что все тела в накаленном состоянии обладают в большей или меньшей степени способностью испускать свободные электроны, перенос которых под влиянием приложенного напряжения образует ток. Были открыты вещества, испускающие очень большое количество электронов при сравнительно небольших нагревах (катод Ве-нельта), однако долгое время это явление не выходило из стен физических лабораторий. Лишь двадцать лет спустя Венельт применил это явление для получения небольших выпрямителей тока, используя униполярную проводимость прибора с одним накаленным и одним холодным катодом. В 1904 году Джон Амброз Флеминг открыл, что электрическая лампа накаливания с угольной нитью, окруженная металлической пластинкой, действует как выпрямитель для высокочастотных колебаний и может быть поэтому использована в качестве детектора для радиосигналов. Незадолго до войны Маркони начал применять в качестве детектора выпрямители Венельта, и, наконец, в 1905 году Ли де Форест один из первых построил трехэлектродную лампу, в которой газовый разряд, обусловленный электронным потоком накаленной нити, управлялся при помощи сеточного электрода. С этого времени начинается эра катодных ламп.
Смело можно сказать, что применение «эффекта», который привлек к себе так мало внимания самого Эдисона, стало одной из характернейших черт современной техники. Однако роль «эффекта Эдисона» была полностью оценена лишь в дальнейшем. Открытие «эффекта Эдисона» явилось фундаментом развития современных электронных ламп — основы крупной радиопромышленности сегодняшнего дня.
14 мая 1885 года, то есть за десять лет до изобретения радио, Эдисон подал заявку для получения патента на «передачу без проводов сигналов азбуки Морзе». В своих проспектах 1886 года Эдисон говорит о том, что это его изобретение, основанное на так называемой «электростатической индукции», имеет огромное значение для железных дорог (связь движущегося поезда с неподвижной станцией), пароходов и т. п.
Система «беспроволочного» поездного телеграфа Эдисона была испытана в 1887 году на дороге и успешно действовала. Вдоль пути был протянут телеграфный провод на столбах, более низких, чем обыкновенные. Один аппарат помещался на сигнальных станциях, расположенных вдоль пути, а другой — в мимо проходящих вагонах. На этих вагонах прокладывались металлические бруски, соединенные с телеграфным аппаратом, несколько измененным прибавлением наушника и телефонной трубки. Такие же приспособления имелись и на сигнальных станциях. При телеграфировании пластинка все время вибрировала. Оператор при помощи ключа разделял эти вибрации на короткие и длинные сигналы азбуки Морзе. Они индуктивно передавались по проволоке в вагон или обратно на расстояние до пятнадцати метров. Телефонная трубка позволяла ясно разобрать полученные сигналы. Это был своеобразный «беспроволочный» телеграф (в общежитии получивший название «кузнечик-телеграф»), но не радиотелеграф.
Эдисон не явился изобретателем радиотелеграфа. Однако следующий факт говорит о весьма существенном значении вышеназванного патента Эдисона. В 1903 году Маркони должен был купить этот патент для того, чтобы основанное им Общество беспроволочной телеграфии могло открыть свои действия в Америке. Характерно, что Эдисон передал этот свой патент именно обществу Маркони, а не другому, которое усиленно этого добивалось. Эдисон полагал, что его патент, очутившись в руках конкурентов молодого Маркони, мог бы причинить последнему много хлопот. Это характеризует отношение Эдисона к изобретателям, которых он ценил, проявляя активный интерес к ним в то время, когда они боролись за свои изобретения. Много лет спустя, когда Маркони в 1930 году передавал по радио приветствия из Лондона одновременно заседавшим Светотехническому конгрессу в Сан-Франциско и Второму мировому энергетическому конгрессу в Берлине, то в своей речи он сказал об Эдисоне: «Я лично никогда не забуду того поощрения и дружбы, которые мистер Эдисон так щедро мне оказывал в начале моих работ».
С именем Маркони связывают изобретение радиотелеграфа. Однако, как это будет дальше описано, наш соотечественник Александр Степанович Попов не только первый осуществил радиопередачу, но и дал основные принципы радиопередачи.