гистрируются по изменению анодного тока, так что такой электрометр, вследствие весьма высокой изоляции, не обладает практически никаким запаздыванием.

На рис. 41 показана схема, применяемая в Королевском колледже в Лондоне для определения быстрых изменений электрического поля по этому способу. Изменения земного электрического поля вызывают изменения заряда на сфере S, а, следовательно, и заряда на хорошо изолированной сетке лампового электрометра Р. Изменения потенциала сетки усиливаются усилителем на сопротивлениях и затем подаются на пластины (р, р) катодного осциллографа. На вторую пару пластин (от, т) подают переменное напряжение, которое служит для развертки по оси времени. Таким образом мы можем визуально наблюдать на экране осциллографа изменения градиента потенциала. Методом очень близким к описанному пользовались Эппльтон, Ватсон, Ватт и Херд для определения формы кривой атмосферных помех. В их работе подробно описаны способы получения осциллографических разверток.

b) Эффект Баркгаузена. Пользуясь усилителем низкой частоты, Баркгаузен мог показать, что в случае намагничивания железа кривая зависимости магнитной индукции (5) от напряженности магнитного поля {Н) имеет разрывный характер. Это явление можно легко наблюдать, если вставить в катушку кусок железа* и затем намагничивать его, медленно приближая к нему подковообразный магнит. Концы катушки присоединяют к усилителю (рис.42). Когда магнит приближают к катушке, то в телефоне можно услышать ряд прерывистых щелчков, соответствующих прерывистому возрастанию индукции. Щелчки становятся более частыми и более резкими в условиях, соответствующих крутой части обычной кривой {В, Н).

c) Шротт-эффект (дробовой эффект). В 1918 г. Шот-тки обратил внимание, что некоторые величины, являющиеся объектом «макроскопических» физических измерений, вовсе не являются по существу столь постоянными величинами, как это может показаться сначала, и что эти величины подвержены постоянным флуктуациям и мы фактически измеряем статистическое среднее значение этих величин. Среди тех величин, о которых говорит Шоттки, две имеют очень важное значение с нашей точки зрения, а именно: 1) флуктуация тока эмиссии в электронных лампах, вследствие случайного характера самого процесса вылета от-

* Очень подходящим для данного случая является пучок железонике-левых проволок.

дельных электронов и 2) флуктуация тока в обыкновенном электрическом проводнике, как результат теплового движения носителей электрических зарядов в проводнике. Первый эффект и был назван Шротт-эффектом или дробовым эффектом, а второй известен под названием температурных флуктуации.

Флуктуации электронного тока (т. е. шротт-эффект) были исследованы экспериментально Хартманом, Хэллом, и Виль-ямсом и Джонсоном. Примененный ими метод основан на измерении средних значений малых колебательных токов, возбуждаемых в колебательном контуре в результате толчков, вызываемых флук-туациями анодного тока. Основные части схемы измерений показаны на )ис. 43. Согласно данным Доттки, среднее квадратичное значение тока, возбуждаемого флуктуа-циями в контуре LC, рав-

Усипитепь мизной частоты ,

Рис. 42

есть

Усилителе Sbicoxou часгтюты

Рис. 43

электронный ток лампы, е -заряд электрона, а R и С суть сопротивление и емкость колебательного контура. Ток, возбуждаемый в контуре флук-туациями анодного тока,

очень мал и для его усиления Хэлл пользовался четырех-каскадным усилителем высокой частоты с настроенными контурами (подобным изображенному на рис. 39). Усиленный ток можно выпрямить и затем измерить и так как усиление приемника также можно измерить, а г„, /? и С известны, то таким образом можно вычислить и элементарный заряд электрона е. Оказалось, что при работе в области пространственного заряда найденное таким образом значение е отличается от точного (данного Милликеном) на 20*/о, в то время как в области насыщения ошибка в определении е не превышает С другой стороны, Джонсон, применявший колебательные контуры различной частоты, нашел, что уравнение Шоттки дает правильное значение лишь при высоких частотах, в то время как при низких частотах получаются большие расхождения. Так например для оксидных ламп значение е, полученное с колебательным контуром, настроенным на частоту в 100 гц, в 100 раз

больше значения, данного Милликеном. Джонсон видит в полученных им результатах указание на то, что вылет каждого отдельного электрона не является чисто случайным событием.

Температурные флуктуации были исследованы Джонсоном, который, пользуясь усилителем с термопарой, мог обнаруживать колебания напряжения на концах сопротивления, вызываемые тепловым движением носителей электрических зарядов внутри проводника, т. е. электронов внутри металлического проводника.

Шротт-эффект и температурные флуктуации имеют очень важное значение для усилительной техники, так как они являются главными источниками шумов в ламповом усилителе. Их существование ставит предел возможному усилению, причем главными источниками шумов являются температурные флуктуации в сопротивлении в цепи сетки первой лампы и флуктуации в электронном токе первого каскада.

ГЛАВА VI ТРИОД КАК ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Так как статические характеристики триодов в некоторой области напряжений на электродах всегда нелинейны, то ток не пропорционален подводимому напряжению и при соответствующих условиях триод может служить для выпрямления переменных напряжений.

Рассмотрим случай, когда анодное напряжение триода выбрано таким образом, что зависимость анодного тока от напряжения на сетке (Vg) может быть выражена кривой, приведенной на рис. 44.

Из этой кривой видно, что если постоянное смещение на сетке равно нулю и к ней приложено достаточно большое переменное напряжение, то увеличение анодного тока за одну половину периода будет больше, чем уменьшение его за вторую половину, так что в общем за период будет иметь место приращение анодного тока и значит постоянная составляющая анодного тока возрастет*.

Для количественного анализа процесса выпрямления очень часто бывает удобно выразить характеристику в интересующей нас части степенным рядом. Предположим, например, что зависимость анодного тока от напряжения на сетке может быть выражена так:

/, = ro-f ao-f Р»2. (6.1)

Тогда, если между нитью и сеткой приложено переменное напряжение asinco (рис. 45), то:

= о + "а sin u>t -f ра2 sin2 u>j (6.2)

* Если дать на сетку такое постоянное смещающее напряжение, чтобы рабочая точка при отсутствии переменного напряжения находилась в точке В характеристики (рис. 44), то при переменном напряжении на сетку мы будем иметь уменьшение анодного тока за период вместо приращения и постоянная составляющая анодного тока уменьшится.

и среднее значение анодного тока i задается выражением:

Мы видим, таким образом, что приращение среднего значения анодного тока (- Q пропорционально р и

Рис. 44

Рис. 45

квадрату амплитуды (а) приложенного напряжения. Это приращение постоянной составляющей анодного тока можно наблюдать по гальванометру G, включенному в анодную цепь.

Рис. 46

Рис. 47

В виду того, что «нулевой» анодный ток, в отсутствии переменного напряжения на сетке, довольно значителен, необходимо при пользовании чувствительным гальванометром для измерения выпрямленного тока нулевой ток скомпенсировать. Это можно сделать, пользуясь схемой рис. 46, либо схемой мостика Витстона, показанной на рис. 47. В этой последней схеме сопротивление R имеет большое значение - порядка внутреннего сопротивления лампы, а г - порядка сопротивления нити накала. Эта схема имеет то преимущество, что если перегорит нить, то ток через чувствительный гальванометр не пойдет.

Рис. 48

Использование триода в качестве высокочастотного вольтметра с постоянной градуировкой явилось предметом многочисленных исследований Муллена. На рис. 48 показан один из типов ламповых вольтметров, описанных Мулленом. Он работает от единственной батареи, напряжение которой несколько больше, чем требуется для накала нити. Анодное напряжение подается от сопротивления CD, а смещение на сетку от сопротивления АВ. Градуировку такого вольтметра можно произвести на низкой частоте. Оказывается, что соотношение между показаниями гальванометра и амплитудой переменного напряжения на сетку остается неизменным да. частот порядка 3-10 гц*. Для точного приведения вольтметра к условиям, в которых была произведена градуировка, требуется лишь повернуть ручку реостата, включенного в цепь .накала, до тех пор, пока стрелка гальванометра не станет в отмеченное на шкале положение. Как во время установки приборов, так и во время измерений, контакты сетки и нити должны быть электрически соединены между собой.

Детектирования модулированных сигналов. Трехэлектрод-ная лампа широко применяется при радиоприеме для выделения колебаний звуковой частоты из принимаемых сигналов. В этом случае в анодную цепь включают вместо гальванометра телефон. Однако, если на сетку лампы подать переменное напряжение высокой частоты с постоянной амплитудой, то низкого звука мы в телефоне не получим.

Для того, чтобы после выпрямления заставить телефон работать, необходимо, чтобы амплитуда колебаний высокой частоты менялась с акустической частотой. О таком колебании говорят, что оно модулировано.

Если круговая частота колебаний равна со, а круговая частота модуляции р, то переменное напряжение на сетке при приеме модулированного сигнала может быть написано в виде:

Vg = а{1-\-\чт pt) sin tot- (6.4)

Если теперь подставить это выражение в (6.1), то мы получим несколько сложное выражение. Однако, если сохра-

* Для Очень высоких частот Муллен рекомендует шунтировать сопротивление, ос которого подается смещение на сетку, соответствующей емкостью.

о Э. в. Эппльтон