Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

А теперь попробуем подсчитать мощность, которую могут обеспечить наши главные поставщики электрической копии звука — микрофоны. Даже сравнительно громким звукам (60 дБ) соответствует мощность звуковой волны всего 0,000001 Вт/м² = 10^-6 Вт/м². Если предположить, что площадь воспринимающей части микрофона составляет 10 см² (10^-3 м²), то окажется, что микрофон получает от звуковой волны всего 10^-9 Вт, то есть одну миллиардную ватта. Это — мощность звука, который поступает в микрофон, а мощность электрического сигнала на его выходе еще во много раз меньше — коэффициент полезного действия микрофона всего несколько процентов.

Из этого можно сделать только один вывод. На пути от устройства, где рождается электрическая копия звука, до устройства, где электрический сигнал создает звук, необходим еще один элемент — усилитель.

* * *

26, 27, 28, 29.Удар по мячу — и он получает порцию энергии (26). Мяч поднимается, уменьшается его скорость, а значит, и кинетическая энергия. В наивысшей точке она равна нулю, а потенциальная энергия максимальна (27), При падении мяча потенциальная анергия переходит в кинетическую (28); после удара о землю все повторяется сначала (29).

30. Развитие какого-либо процесса во времени и вообще зависимость одной какой-либо величины от другой очень наглядно отображается в виде графика.

31. Колебания струны: периодически потенциальная энергия (упругая деформация} переходит в кинетическую (движение), и наоборот (Т-90).

32. От струны в пространство уходят звуковые волны — чередующиеся области сжатого и разреженного воздуха (Т-97, Т-99).

Глава 9 Создание мощной копии

Т-123. Одна из самых распространенных операций с электрическими сигналами — их усиление. Всякое электронное устройство — это своеобразный — мир электрических сигналов. Здесь они зарождаются и умирают, сюда и сигналы приходят из других устройств, из других электронных миров, чтобы, пробежав по многочисленным электрическим цепям, претерпев множество самых удивительных превращений, обернуться прекрасной мелодией, красочной картинкой на телевизионном экране или включением тормозного двигателя на космическом корабле.

Одна из самых распространенных операций с электрическими сигналами — это их усиление. Сигналы приходится усиливать из-за того, что тем или иным электронным устройствам для их нормальной работы нужны сигналы значительно более мощные, чем имеются в наличии.

Один пример мы уже упоминали (Т-122) — мощность электрических сигналов на выходе микрофона менее миллиардных долей ватта, а громкоговорителю требуются ватты. Такие же примеры можно найти в магнитофоне и электропроигрывателе, где после считывания записи с пленки или с пластинки появляются чрезвычайно слабые электрические сигналы. Еще пример: к антенне приемника радиоволны приносят электрический сигнал в тысячные доли микроватта, а громкоговорителю нужны все те же ватты.

И в телевизоре мощность сигнала нужно увеличить в миллиарды раз, чтобы можно было нарисовать картинку на экране. Усиление необходимо во многих устройствах автоматики и телеуправления, в таких, например, как автоматический контролер метро, который по слабенькому сигналу от фотоэлемента с силой выталкивает заградительные рычаги, если вы, задумавшись, забыли опустить пятачок.

Коротко говоря, электрический сигнал приходится усиливать во всех случаях, когда появляется несоответствие между «нужно» и «есть». А это несоответствие в электронных системах сбора, передачи, хранения и переработки информации наблюдается очень часто.

Т-124. Усилить электрический сигнал — это значит создать точно такой же о характеру изменения сигнал, но большей мощности. Начнем с примера, который не имеет никакого отношения к электронным схемам, но зато помогает легко понять, в каком именно смысле применяется слово «усиление», когда речь идет об электрических сигналах.