Для того чтобы множество станций могло вести передачи, не мешая друг другу, каждой из Них выделена строго определенная частота или длина волны. А чтобы принять одну из этих передач, в приемнике есть специальное устройство — колебательный контур. Он представляет собой замкнутую цепь, состоящую из катушки индуктивности и конденсатора. Катушка (ее иногда называют индуктивностью) — это свитый в спираль провод, а конденсатор — близко расположенные металлические пластины, на которых можно собирать заряды и накапливать, таким образом, электрическую энергию.
Если присоединить батарею к пластинкам конденсатора, на нем появятся электрические заряды. Пластина, соединенная с отрицательным полюсом, зарядится отрицательно, а соединенная с положительным — положительно. На пластинах появится электрическое напряжение, которое будет возрастать, пока не сравняется с напряжением батареи. Тогда конденсатор окажется заряженным до предела, соответствующего его электрической емкости, т. е. способности запасать электрические заряды. Чем больше емкость конденсатора, тем больше зарядов «войдет» в него при данном напряжении, тем больше электрической энергии сосредоточится в электрическом поле между пластинами.
Запасенная энергия останется в конденсаторе и после отключения батареи. Если заряженный конденсатор присоединить к катушке индуктивности, запасенная энергия вызовет протекание электрического тока через катушку: по ней потечет разрядный ток конденсатора.
Радиоволны могут излучаться через антенну в пространство и распространяться без проводов в виде энергии электромагнитного поля. Однако волны различной длины распространяются не одинаково и требуют антенн различных размеров.
Земля представляет собой проводник электричества, хотя и не очень хороший. Радиоволны, проходя лад Землей, возбуждают в ней электротоки. На создание этих токов тратится часть энергии, и радиоволны постепенно ослабевают; чем волна короче, тем больше она поглощается Землей.
Радиоволна ослабевает еще и потому, что энергия, излученная передатчиком, расходится во все стороны пространства, и, чем дальше от передатчика, тем меньше приходится энергии на такую же площадь, тем меньше энергии может принять одна антенна.
Передачи длинноволновых станций можно принимать на расстояниях до нескольких тысяч километров, причем громкость приема уменьшается плавно, без скачков (рис. 3). Средние волны распространяются в пределах тысячи километров. Ночью слышимость средневолновых станций резко возрастает. Что же касается коротких волн, то энергия их резко убывает по мере удаления от передатчика.
Не удивительно поэтому, что в первые годы развития радиотехники для дальней связи применяли волны длиной от 1 до 30 км. Волны короче 100 м считались непригодными для дальней связи и их отвели радиолюбителям.
Однако, после того как ученые глубже исследовали свойства коротких и ультракоротких волн, оказалось, что они быстро затухают, лишь когда идут у поверхности Земли. Распространяясь вверх под большим углом к горизонту, короткие волны не уходят в пространство,
а возвращаются обратно. Объясняется это свойствами атмосферы. Она состоит из тропосферы, стратосферы и ионосферы. Верхний слой — ионосфера — отражает короткие волны и помогает нам использовать их для дальней радиосвязи.
Радиоволны, как и свет, — это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью 300 000 км/сек. Они переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т. е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.
Электромагнитное поле возникает при электрических колебаниях и в контуре, т. е. в замкнутой цепи, содержащей конденсатор и катушку индуктивности. При каждом изменении направления электрического тока в контуре вокруг него возникает изменяющееся магнитное поле, а оно, согласно теории Максвелла, обязательно рождает и электрическое поле. Замкнутые силовые линии полей как бы отрываются от пластин конденсатора и отправляются путешествовать в пространство.
Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой им энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока, а следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах. Один герц (гц) — это одно колебание в секунду; мегагерц (Мгц) — миллион раз в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны. Частоте в 1 Мгц соответствует длина волны 300 м. Световым колебаниям соответствуют длины волн от 0,4 до 0,8 мк.
Электромагнитные волны свободно проходят через воздух и космическое пространство. Но если им встретится металлический провод — антенна — или любое проводящее тело, они отдают ему свою энергию, вызывая в этом проводнике переменный электрический ток той же частоты. Однако часть электромагнитных волн отражается от поверхности проводников. На этом основано их использование в радиолокации.