Categories: Articles destacats » Fets interessants
Nombre de visualitzacions: 14085
Comentaris sobre l'article: 1
Lee de Forest i els primers passos de l'electrònica
Quina nació no voldria anomenar un dels seus fills l'inventor de la ràdio i enumerar la prioritat d'un gran descobriment darrere de la seva terra natal? Per això, les disputes entre els historiadors de la ciència no han cessat durant un segle.
Es presenten els arguments i opinions més convincents, en què no hi ha tants noms: Maxwell (Anglaterra), Hertz (Alemanya), Branly (França), Popov (Rússia), Marconi (Itàlia).
Entre aquesta galàxia de grans ments, cadascuna de les quals mereix l’honor d’haver estat inclosa en la “biografia” d’un nou mitjà de comunicació, es poden trobar altres científics, de “rang inferior”. Però fins i tot entre ells, un enginyer americà Lee de Forest Sembla que la figura, a primera vista, no és del tot adequada per al paper del fundador de la ràdio. Al cap i a la fi, va començar a investigar en el camp de la radiotegrafia, després que els primers senyals es transmetessin a l'Atlàntic i el telègraf d'espurna, com es deia llavors la ràdio, era molt utilitzat a la pràctica. Però, per què a la terra natal d'un enginyer científic, als EUA, el seu nom es pronuncia en combinació amb les paraules "pare de la ràdio" i fins i tot "avi de la televisió"? De fet, hi ha d’haver bons motius. I ho són.
El radiotelefon és rellevant
La fi del segle XIX. estava marcat per un esdeveniment al qual inicialment se li va donar poca importància. Els assistents A. S. Popov - P. N. Rybkin i D. S. Troitsky van descobrir des del punt de vista actual una cosa "evident".
Intentant trobar un mal funcionament a la ràdio per "sonar" els circuits elèctrics mitjançant un telèfon ordinari, van sentir distintament els senyals de ràdio del codi Morse de l'estació de ràdio més propera.
En primer lloc, això significava que mitjançant ones de ràdio es poden transmetre senyals sonors. En segon lloc, va ser possible rebre un senyal de baixa potència per oïda, a la qual el relé del receptor no responia, element indispensable dels primers dissenys.
El 26 de juliol de 1899, A. S. Popov va rebre el privilegi i patents russes a Anglaterra i França per "Receptor telefònic de despatxos enviats amb ones electromagnètiques mitjançant el sistema Morse" [2]. Proves del nou sistema de comunicació, es va decidir realitzar l'esquadró de la Flota del Mar Negre. Durant la campanya d’estiu de 1901 a la regió de Novorossiysk, l’abast de transmissió va arribar a vegades a les 80 milles (uns 150 km). Tot i que l’àrea de cobertura era lleugerament més petita, la conclusió que les ones de ràdio es perceben més enllà de l’horitzó, era inequívoca [3].
La versió inicial del detector de gasos, és convenient donar un exemple clàssic d '"estupidesa" quan la burocràcia es troba en el camí del progrés. "El comandament de la flota del mar negre", va dir Rybkin, "va prohibir l'ús de radiotelefons a la flota, fent referència al fet que la cinta del telègraf és un document, mentre que confiava en l'operador de ràdio que va rebre la paraula que es confirmés amb el segell oficial. I el temps passava, per davant eren les tragèdies de Tsushima i el Titanic, però no hi havia incentius per a realitzar investigacions en el camp de la difusió de discursos humans a la ràdio.
Als Estats Units en aquell moment, aquest treball ja ha començat. Els seus resultats van demostrar que els transmissors d’espurna no són adequats per a aquest propòsit i que la freqüència de l’ona portadora hauria de ser d’almenys 10 mil períodes per segon.
L’enginyer R. Fesenden, que va crear generadors de màquines elèctriques d’alta freqüència (alternadors), va assumir els problemes de radiotelefonía. Des del 1906, amb la seva ajuda, es van celebrar les primeres negociacions de radiotelefons a la costa atlàntica. Per cert, el seu tema era el cost del peix al mercat de Boston.
Els navegants dels Estats Units es van negar a estudiar les regles de treball amb una clau de telègraf, per la qual cosa es va decidir tenir operadors de ràdio només en vaixells de passatgers (altres vaixells només estaven equipats amb un radiotelefon).
"Àudio": l'anomenat invent
Lee de Forest apareix a l’àrea de la feina de telègraf amb espurna el 1900. Després d’haver substituït diversos laboratoris de pioners d’un nou tipus de comunicació, el 1902 va organitzar la seva pròpia companyia americana sense fils de telègraf.
Des de l’enginyeria elèctrica, sabia que quan l’aire s’irradiava amb la flama d’una espelma encesa, es torna conductor. El mateix va ocórrer en escalfar qualsevol gas escarpat. Confiant que, tard o d’hora, entre els gasos que brillaven sota la influència del corrent elèctric, es pot trobar un bon detector per a ones d’Hertz, Lee de Forest comença a experimentar.
Ja el 1903 va fer una experiència molt exitosa i prometedora. Dues plaques de platí del condensador d'aire van "llepar" la flama del cremador, i el camp de la bobina electromagnètica connectada entre l'antena i el terra actuava sobre el plasma que hi havia al seu interior (Fig. 1).
Fig. 1.
Amb aquest detector, Lee de Forest va rebre senyals d’un vaixell al port de Nova York. El primer èxit va inspirar l'inventor. Però posar en pràctica aquest dispositiu no era possible. "Era obvi que un dispositiu amb una flama de gas era inacceptable per a una emissora de ràdio d'un vaixell", va escriure l'inventor, "així que vaig començar a buscar una manera d'escalfar el gas directament amb corrent elèctric".
La manera més fàcil de fer-ho era utilitzar una bombeta Edison ordinària, inserir allà plaques d’elèctrodes de platí i embolicar una bombeta de vidre de la làmpada amb part de la bobina receptora. Posteriorment, es va treure un dels elèctrodes de platí i en lloc seu es va fer servir un fil de llum calenta (Fig. 2). Una ràdio amb un detector no funcionava pitjor que altres dispositius similars, però no era millor.
Fig. 2.
Realitzant nombrosos experiments, Lee de Forest va embolicar un cop un cilindre de vidre d’una làmpada amb paper metàl·lic connectat a una antena. El receptor s’ha tornat més sensible. "En aquell moment", recorda el científic, "em vaig adonar que l'eficiència de la làmpada es pot augmentar si es posa el tercer elèctrode a l'interior". Allò que l’experimentador es va afanyar a fer. La qualitat de la recepció ha augmentat.
Experiments posteriors condueixen a l’inventor a la idea que és eficaç si es col·loca entre el filament i la placa col·lectora actual. "Obbviament", diu Lee de Forest, "que el tercer elèctrode no hauria de ser una placa sòlida."
Va començar la recerca de materials, formes i mides de l'elèctrode, així com la seva ubicació entre els dos terminals de la bombeta.
El disseny més reeixit va ser el fet que el rol d'un elèctrode el jugava un filament en calent vermell d'una bombeta col·locada en un altre elèctrode en forma de cilindre. Entre ells es va localitzar el tercer elèctrode, fet en forma d’espiral de filferro (Fig. 3).
Fig. 3.
L’inventor va anomenar al seu cervell un “audió” (del llatí “audio” - escoltar, i el grec “ion” - en marxa). La qualitat del dispositiu estava determinada per la intensitat del so del senyal rebut per oïda, i superava tots els dispositius abans utilitzats. Més tard, amb una mà lleugera de l’enginyer elèctric anglès William Eccles, les làmpades amb tres elèctrodes es van anomenar trodes.
Fig. 4.
Cerca de veritat i descobriment
Els operadors de ràdio navals (és a dir, la flota van utilitzar un nou mitjà de comunicació), intentant augmentar la sensibilitat de les audicions, van escalfar el filament fins a límits inacceptables i van cremar-se. Els especialistes de la Marina, no entenent el problema, van donar l'ordre de "no adquirir audicions, sinó utilitzar vells detectors".
Els científics no van trobar res de nou en el disseny de Lee de Forest. Aquí és el que Fleming, l’inventor del díode, va escriure: “L’octubre de 1906, el doctor Forest va descriure un dispositiu que va anomenar audion, que és una simple repetició de la meva, descrit divuit mesos abans. El canvi introduït no proporciona una diferència significativa en les accions del dispositiu com a detector ”[6]. Va ser escrit el 1907, però fins i tot el 1908, el francès C. Tissot confirma la prioritat de Fleming.
Un fet interessant és que els dos inventors de dispositius electrònics originals, que acceptaven l’electró com a realitat, van abordar la determinació de la prioritat des de diferents perspectives. Fleming considerava els dispositius electrònics, i Lee de Forest - iònic. Tot i això, no hi ha res sorprenent.
El circuit elèctric d’un receptor de ràdio amb un detector de gas Les bombes de buit existents en aquell moment, destinades a la producció de bombetes elèctriques, eren tan imperfectes que va permetre interpretar els processos que es produïen a l’audició de dues maneres. Lee de Forest va creure que el seu dispositiu funciona en el principi d'ionització d'un gas profundament poc freqüentat. Només la invenció de bombes de buit de difusió i molts anys d’investigació ens van permetre estudiar a fons les capacitats d’un tub de ràdio amb un elèctrode addicional i verificar la naturalesa electrònica dels seus processos interns.
Veritablement revolucionària va ser la capacitat de l’audició d’amplificar el senyal que arribava a ell. Els receptors de ràdio ara podien percebre senyals d’emissores de ràdio remotes o de molt febles. Es pot reduir la potència dels transmissors, cosa que va contribuir a una distribució més àmplia del radiotelefon.
Tanmateix, el desenvolupament de sistemes de transmissió de parla humana no es va fixar la tasca d’introduir les comunicacions de difusió, informació o música, sinó que necessitava radiotelefonía per a negocis i una comunicació bidireccional beneficiosa, però va passar una cosa inesperada ...
Tots estan cansats de la molèstia de la ràdio i la televisió. Però, a favor de la justícia històrica, hem de reconèixer que la publicitat radiofònica apareixia abans de la difusió. I el més directament relacionat amb això no és altre que l'inventor de l'audició.
Aquí va escriure el mateix Lee de Forest: “El 1909, vaig produir telèfons sense fil per als Estats Units. Cada kit es va provar mitjançant notes fonogràfiques. Per a la meva sorpresa, molts pernils i operadors professionals van gaudir d’aquests programes de control. Naturalment, em va venir la idea de la difusió. Es podrien transmetre música atractiva i programes interessants, creant una demanda d'equips sense fils. "
A efectes publicitaris, es van organitzar les primeres retransmissions en directe de l’ Operapera metropolitana de Nova York i el novembre de 1916 es va realitzar la idea de transferir el procediment de recompte durant les eleccions presidencials. Va ser ella qui va augmentar molt l'interès per les emissions de ràdio.
Per primera vegada al món, es va començar a emetre regularment als EUA des de la ciutat de Pittsburgh des del 1921. La primera publicitat radiofònica, que descrivia els avantatges i el baix cost dels apartaments dels gratacels de Long Island, es va emetre el 1922 des de Nova York. Tanmateix, Lee de Forest no tenia res a veure amb ella.
Fig. 5.
Un altre descobriment
Després d'haver implementat el seu àudio amb èxit en un receptor de ràdio, Lee de Forest no va deixar passar la idea d'utilitzar-lo en un transmissor de ràdio. El fet és que la generació d’ones de ràdio està associada a dispositius que duen a terme processos oscil·ladors. Hi ha molts d'aquests emissors de vibracions a la natura. Es tracta d’una campana que sona i de cordes vocals, i un candelabro que es balanceja sota el sostre i un pèndol d’un rellotge de paret.
En electricitat, podeu crear una font d’oscil·lació combinant un condensador carregat i una inductància en un circuit, formant un anomenat circuit oscil·lador. Tots els sistemes vibratoris naturals produeixen vibracions amortides. La corda deixa de sonar al cap de temps, les ones marines es calmen. Les fluctuacions dels circuits també s’esvaeixen.
Les emissions d'alta qualitat requereixen oscil·lacions no obstruïdes. I això no és fàcil de fer. Per a un llarg rang de longitud d’ona, podeu crear un generador de màquines d’oscil·lacions d’alta freqüència. Però, com solucionar el problema amb el circuit oscil·latori, proporcionant oscil·lacions de gairebé qualsevol freqüència?
Per exemple, en un rellotge de paret per crear oscil·lacions no danyades del pèndol durant diversos dies, es van construir mecanismes especials que impulsen regularment el pèndol en un moment estrictament definit en la fase del seu moviment. L'energia per a això es treu dels pesos elevats o de la molla de ferides. El dispositiu s’anomena mecanisme d’ancoratge.
Però, i el circuit oscil·lador? Lee de Forest inclou el circuit oscil·latori al circuit de la xarxa de la seva audió i, a través dels circuits elèctrics, el senyal amplificat del circuit oscil·lador torna a caure sobre el mateix circuit, "empenyent" les oscil·lacions al moment adequat de manera que l'amplitud i l'obertura en enginyeria elèctrica s'anomenen retroalimentació positiva i ara s'utilitzen a milers de dispositius diferents.
Lee de Forest va rebre una patent per a aquest sistema el 1915. Ara, no era difícil obtenir oscil·lacions elèctriques de les freqüències requerides. És cert, els primers generadors de tubs al principi no podrien proporcionar la potència necessària als transmissors. Començarà una intensa competició entre alternadors i generadors de tubs. Al final, els alternadors desapareixeran de l'ús i la làmpada electrònica prendrà el seu lloc correcte.
Però l’inventor de l’audició no seria un nord-americà si no hagués trobat una aplicació pràctica per al seu dispositiu, no només a la ràdio. Crea el primer instrument musical electrònic.
Després d'haver construït un generador elèctric de freqüències de so a les audicions, un triode per octava i amplificant els senyals, els introdueix en altaveus situats al voltant del perímetre de la sala. Així, al llarg del camí, es resolen els problemes de so surround. Però, el més important, canviant l’ambientació dels circuits oscil·latoris, Lee de Forest va aconseguir sonar-se encantadors, inusuals per a l’oïda humana.
Lee de Forest va anomenar el seu instrument "àudio piano". Al mateix temps, es van expressar paraules profètiques: "Espero que amb l'ajut d'aquesta petita làmpada electrònica puc fer l'instrument prou perfecte perquè els músics puguin fer realitat les seves més fantasies musicals més riques."
"El gran mut" va parlar
El cinema va aparèixer gairebé simultàniament amb el primer receptor de ràdio. Els germans Louis i Auguste Lumiere el març de 1895 van realitzar una demostració pilot dels primers trets documentats. A finals d’aquell any es va construir a París la primera sala comercial de cinema. Inicialment, les pel·lícules ni tan sols es podien considerar com a tals, tot i així, als cinemes se'ls coneixia com a "atraccions tècniques" amb el nom de "fotografia en directe".
Però ben aviat, aquestes atraccions es van convertir en seriosos competidors del teatre ordinari. Apareix una nova forma d’art, més barata i mòbil. Aviat tot el territori dels Estats Units va ser cobert per una xarxa de cinemes, que visitaven fins a 5 milions d’espectadors diaris. Va quedar clar que també es tracta d’una gran empresa [7].
Però, quant de temps pot interessar-se per les expressions artístiques, tot i que facials i subtítols breus? L’aparició a les pantalles d’actors destacats va elevar el prestigi del nou art al títol de “gran mut”, però, com diuen els anglesos, “un miracle és només nou dies un miracle”. El nombre de visitants de cinema ha començat a disminuir.
Per millorar la situació, van començar a contractar músics especials, tappers, que van acompanyar el programa de pel·lícules amb música. El gran A. Edison va adaptar el seu fonògraf amb aquesta finalitat.
Un cert inventor, Homon, va oferir al venerable públic un "cronòfon". Un nom fort amagava un registre fonogràfic ordinari, rotat sincrònicament amb un motor de pel·lícula, on els llavis dels actors coincidiren més o menys amb el so. Però el gramòfon es trobava a prop de la pantalla de la pel·lícula i el projector es trobava a l’altre extrem de la sala. Era difícil gestionar aquest sistema. Quant a la qualitat del so va resultar ser, segons diuen, sense feina.
Les empreses elèctriques es van fusionar en conglomerats. Les empreses gegants no el necessitaven i l’orgull no li permetia estar content amb la posició d’un enginyer ordinari amb un sou mensual. I Forest va decidir abordar els problemes de l'escorxa de pel·lícules.
La seva idea era que el "conill lleuger" enregistrés en una pel·lícula fotosensible les variacions sonores de la banda sonora paral·leles a la imatge. La sincronicitat era perfecta. Amb l’ajuda d’audicions va ser possible aconseguir qualsevol volum.
Per anunciar el seu nou invent del 1923 al 1927, Lee de Forest va rodar més de 100 curts de so amb molts actors famosos, preveient l’aparició de videoclips moderns.
L’inventor que va publicitar el seu “fonofilm” va sorprendre als compatriotes reproduint a la pantalla del cinema el discurs del 30è president nord-americà Coolidge a la gespa situada davant de la Casa Blanca. Per primera vegada, un líder nord-americà va parlar des de la pantalla. El públic va encantar aquesta novetat. La febre va tornar a començar. Va néixer
L'Edat d'Or de Hollywood.
Però l’inventor no va haver d’aprofitar aquest èxit. "Els advocats de Western Electric and Telephone Company", va escriure el biògraf de Forest, M. Wilson, "va donar la volta al dit i va aprofitar la seva invenció de forma gratuïta."
L’enginyer nord-americà Lee de Forest va passar una gran i fructífera vida. La humanitat li deu molt. Un dels primers que va creure en l’existència d’un electró, juntament amb Fleming va posar les bases de l’electrònica radiofònica.
Els resultats de la seva investigació han trobat aplicació en moltes coses conegudes: des d’un telèfon mòbil ultramodern fins a un codi de barres sobre mercaderies. Tot i això, malgrat nombroses peticions, mai no va rebre el premi Nobel.
El 5 d'octubre de 1956, 50 anys després de la invenció del tub de ràdio (audion), el govern francès va concedir a Lee de Forest l'Orde de la Legió d'Honor. En la presentació del premi, es va dir que "el descobriment de Lee de Forest és un dels més grans de la història de la ciència i la tecnologia i els experts en tots els camps de la ciència haurien d'expressar el seu respecte, el seu agraïment i la seva admiració". Aquestes paraules van ser pronunciades pel físic laureat del Premi Nobel Louis de Broglie, un dels fundadors de la física quàntica. I sabia el que deia.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: