За останні 40-50 років електроенергетична техніка зазнала великі якісні і кількісні зміни. Невимірно збільшилися потужності електростанцій. Найважливіше значення придбали найбільші ГЕС. Широкий розвиток одержали електричні мережі і енергетичні системи. В десятки разів збільшилися одиничні потужності турбогенераторів теплових електростанцій. Одержали повний розвиток установки теплофікацій. Автоматика проникла як в область виробництва електроенергії (наприклад, централізоване управління гідростанціями), так і в область її використовування (удосконалення електроприводу). Швидко росте вживання електрики безпосередньо в технологічних процесах виробництва. Наприклад, створені перші могутні атомні електростанції. Разом з тим електрична енергія стала широко використовуватися і в побуті.
Контрольні питання.
1. Які наукові відкриття були зроблені в області вивчення електрики і магнетизму?
2. Як розроблялася проблема передачі електроенергії на великі відстані?
3. Як розв'язувалася проблема електричного освітлення?
4. Коли і ким були створені асинхронні електродвигуни?
5. Як були створені парові турбіни?
6. Які були шляхи підвищення економічності електростанцій?
7. Коли і як здійснювалося використовування електроенергії на залізниці?
8. Які шляхи використовування електроенергії в технологічних процесах?
1. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрезер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд-во «Аристей», 2003.
РАДІОТЕХНІКИ.
План лекції
1. Початок розвитку телебачення. Вклад іноземних та вітчизняних вчених у його розвиток.
2. Як розвивалось телебачення у нашій країні. Видатні вітчизняні вчені та інженери, що внесли великий внесок у його становлення.
3. Історія появлення радіо у нашій країні та за її межами. Роль у цій справі Попова А.С. та Марконі.
4. Етапи розвитку радіоелектроніки.
Історія розвитку телебачення починається в 1856 році, коли італійський фізик Д. Казеллі винайшов апарат, названий ним «пантелеграф» і призначений для передачі по телеграфних лініях малюнків, що наносяться на металеву фольгу спецчорнилом, що не проводе електрострум. В процесі передачі по фользі ковзала металева голка, що приводиться в рух годинниковим механізмом. Голка, строчка за строчкою прокреслювала всю поверхню фольги. При перетині голкою малюнка струм в ланцюзі припинявся. В приймачі голка замінювалася пишучим пером, яке притискалося до паперу, коли по ланцюгу проходив струм, і не притискалася при його відсутності. Таким чином все поле паперу заштриховувалося, окрім малюнка. Пантелеграф був «прадідусем» сучасного відео апарату, але це був перший пристрій, що дозволив передати малюнок на відстань за допомогою електросигналів.
Творці телебачення повинні були б змоделювати око. Якщо сама природа створила сітківку з окремих електронів, то чому б не спробувати замінити у фотоапараті плівку мозаїчним екраном з світлочутливих електронів, таким чином, створити електронну модель ока? Але як змоделювати світлочутливі електроди ока?
У 1873 році У. Смит (США) досліджуючи електричні властивості селену знайшов, що при освітленні селену зростають показання гальванометра, включеного в його ланцюг. Цим досвідом була доведена можливість перетворення світлових сигналів в електричні.
Але треба було вирішити і зворотну задачу – перетворення сигналів в світлові. По волі випадку принципова можливість рішення цієї задачі була доведена видатним російським винахідником А.Н. Ладигіним в тому ж 1873 році, коли їм була створена і випробувана для освітлення вулиць перша лампочка розжарювання.
Пройшло лише два роки після цієї події і Дж. Керри (США) запропонував схему першої системи для передачі рухомих зображень, в якій передбачалося розбиття зображення на окремі елементи з одночасною передачею інформації про всі елементи. Згідно цій ідеї, датчик сигналу виконувався у вигляді мозаїки з селенових фотоелементів, на яку за допомогою об'єктиву проектується передаване зображення. Кожний фотоелемент з'єднується провідником, що входить до складу лінії зв'язку, з електричною лампочкою, розташованою у відповідному осередку відтворюючого пристрою. Але для зображення знадобиться дуже багато провідників, адже зоровий нерв ока містить близько мільйона нервових волокон. Це не під силу навіть найсучаснішій техніці.
Для вирішення цього питання знов звернувся до особливостей зір. Після припинення світлової дії на сітківку ока нервове збудження ще якийсь час зберігається, тому винахід ненадовго запам'ятовується. Через це швидкорухомі предмети ми бачимо такими, як розмазані. Проте, саме завдяки такій «недосконалості» зору вдалося створити кіно і телебачення.
Зображення в кіно формується з безлічі кадрів. При швидкій зміні кадрів рух сприймається злитим. В телебаченні послідовно передаються не тільки кадри, але і елементи зображення. Це дозволяє обійтися простою двохдротяною лінією зв'язку. Цей процес називається розгорткою.
Ще в 1880 році студент Порфирій Іванович Бахметьєв (майбутній фізик і біолог) запропонував теоретичну модель приладу для передачі зображення на відстань – названий ним «телефотографом».
І хоча Бахметьєв не побудував цей апарат, а тільки намалював його схему, все ж таки йому належить честь автора ідеї розкладання винаходу на окремі елементи – які потім і «летіли» до телевізійного приймача, де знову складалися в картинку.
Правда, спочатку телебачення пішло по двох різних шляхах: механічного телебачення, і системи з електронною променевою трубкою, створеною викладачем Петербурзького технологічного інституту Розінгом Борисом Львовичем в 1907 році. Її пристрій відомий всім – катодний промінь примушує світитися спеціальний шар на торцевій частині цієї трубки.
Практично ідея передачі елементів винаходу послідовно була вирішена Паулем Ніпковим, який в 1884 році винайшов диск Ніпкова. Цей диск з'явився важливим кроком на шляху рішення проблеми механічного телебачення, але умови для створення працюючої телесистеми ще не настали: чутливість селенового фотоелемента була низкою; лампи розжарювання через свою інерційність виявилися непридатними для використовування у відтворному пристрої, тому система з диском Ніпкова була реалізована тільки в 1925 році Дж. Бердом (Англія) і Ч.Ф. Дженкинсом (США), а в 1926 році А.С.
Терменом (СРСР).
З 1931 по 1935 рік в містах СРСР велися телепередачі з числом рядків 30.
У 1887 році Генріх Герц (Німеччина) відкрив зовнішній
фотоефект, на основі якого були створені високочутливі безінерційні вакуумні фотоелементи. В тому ж році К.Ф. Браун (Німеччина) помістив в катодну трубку флюоресцируючий екран і систему електродів, що дозволяють відхилювати електронний промінь і рухати його по екрану. Так з'явилася основа для створення безинерционных фотоелектричних і електросвітлових перетворювачів.
Ще одне важливе відкриття цього року пов'язано з ім'ям Р. Герца, який провів ряд дослідів, які довели існування таємних електричних магнітних хвиль, передбачених Фарадєєм і Максвелом.
У 1892 році Вільям Крукс (Англія) виказав думку про те, що електромагнітні хвилі і наявні технічні засоби для їх генерації і прийому дозволяють виконати бездротове телеграфування.
Так, в 1898 році наш співвітчизник М. Фальдне винайшов прилад для електричної передачі зображень без приводів. У всьому ланцюзі радіозв'язку відчувалася слабка ланка – відсутність ефективних пристроїв для стабільної генерації і посилення електричних коливань.
А у 1907 році де Форест (США) винайшов трьохелектродну лампу, названу ним «аудион».
Винахід електронної лампи зробив революцію в радіотехніці. В 1913 році вперше були одержані незгасаючі коливання високої частоти за допомогою лампового генератора. Радіотехніка стала ламповою.
У 1907 році Б.Л. Розинг (Росія) запатентував «спосіб передачі зображень на відстань». Особливість винаходу була в тому, що вперше як відтворюючий пристрій була застосована електроннопроменева трубка (ЕЛТ), а це означало принципово новий напрям в побудові телесистеми (телебачення з електронною променевою трубкою).
Б.Л. Розинг удосконалив для цієї мети трубку Брауна, ввівши в неї електроди, що забезпечують модуляцію електронного променя по інтенсивності.
22 травня 1911 року Розінг публічно продемонстрував прийом зображення, що складається з 4-х світлих смуг на темному фоні. Б.Л. Розинг за це відкриття був названий батьком електронного телебачення.
Перша пропозиція по вживанню електропроменя для фотоелектричного перетворення виказав інженер А.А. Кембел – Свінток (Англія) в 1908, а через три роки він привів принципову схему повністю електронної схеми передачі зображення.
Одне з кардинальних питань розвитку телебачення – використовування в телевізійних датчиках ефекту накопичення світлової енергії у вигляді електричних зарядів, був чітко сформульований в 1928 році Ч.Ф. Дженкинсом: дана мозаїка з фотоелементів, аноди яких сполучені між собою, а в ланцюзі послідовно включені місткості опору. При роботі цього приладу (схеми) заряджають конденсатори протягом часу передачі всіх елементів (тобто кадру), а розряджаються – за короткий час передачі одного елементу. Ідеальна система з накопиченням в порівнянні з системою миттєвої дії дає виграш, рівний числу елементів розкладання. Проте яких-небудь форм реалізації цієї ідеї Ч. Дженкинс не вказав.
У 1931 році незалежно один від одного подано дві заявки на винахід передаючої телевізійної трубки. Одна з них належить нашому співвітчизнику С.І. Катаєву, а друга – американцю російського походження В.К. Зворикину.