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Lee de Forest y los primeros pasos de la electrónica.
¿A qué nación no le gustaría llamar a uno de sus hijos el inventor de la radio y clasificar la prioridad del gran descubrimiento detrás de su patria? Es por eso que las disputas entre los historiadores de la ciencia no han cesado durante un siglo.
Se presentan los argumentos y opiniones más convincentes, en los que no hay tantos nombres: Maxwell (Inglaterra), Hertz (Alemania), Branly (Francia), Popov (Rusia), Marconi (Italia).
Entre esta galaxia de grandes mentes, cada una de las cuales merece el honor de ser incluida en la "biografía" de un nuevo medio de comunicación, puedes conocer a otros científicos, de "rango inferior". Pero incluso entre ellos, un ingeniero estadounidense Lee de Forest Parece que la figura, a primera vista, no es muy adecuada para el papel del fundador de la radio. Después de todo, comenzó a investigar en el campo de la radio telegrafía, ya después de que se transmitieron las primeras señales a través del Atlántico, y el telégrafo de chispa, como se llamaba la radio, se usó ampliamente en la práctica. Pero ¿por qué, en la tierra natal de un ingeniero científico, en los Estados Unidos, se pronuncia su nombre en combinación con las palabras "padre de la radio" e incluso "abuelo de la televisión"? De hecho, debe haber una buena razón para esto. Y ellos son.
El radioteléfono es relevante
El final del siglo XIX. estuvo marcado por un evento que inicialmente se le dio poca importancia. Los asistentes A. S. Popov - P. N. Rybkin y D. S. Troitsky descubrieron desde el punto de vista actual algo "evidente".
Intentando encontrar un mal funcionamiento en la radio "haciendo sonar" los circuitos eléctricos con la ayuda de un teléfono ordinario, escucharon claramente las señales de radio del código Morse de la estación de radio más cercana.
En primer lugar, esto significaba que al usar ondas de radio se podían transmitir señales de sonido. En segundo lugar, se hizo posible recibir una señal de baja potencia por el oído, a la cual el relé del receptor no respondió, un elemento indispensable de los primeros diseños.
El 26 de julio de 1899, A. S. Popov recibió el privilegio ruso y las patentes en Inglaterra y Francia para el "Receptor telefónico de despachos enviados utilizando ondas electromagnéticas a través del sistema Morse" [2]. Pruebas del nuevo sistema de comunicaciones, se decidió realizar en el escuadrón existente de la Flota del Mar Negro. Durante la campaña de verano de 1901 en la región de Novorossiysk, el rango de transmisión a veces alcanzó 80 millas (unos 150 km). Aunque el área de cobertura era un poco más pequeña, la conclusión de que las ondas de radio se perciben más allá del horizonte fue inequívoca [3].
La versión inicial del detector de gas Es apropiado dar un ejemplo clásico de "estupidez" cuando la burocracia se interpone en el camino del desarrollo del progreso. “El comando de la Flota del Mar Negro”, dijo Rybkin, “prohibió el uso de radioteléfonos en la flota, refiriéndose al hecho de que la cinta telegráfica es un documento, mientras confiaba en que el operador de radio que recibió la palabra debía confirmar con el sello oficial. Y pasó el tiempo, por delante estaban las tragedias de Tsushima y el Titanic, pero no había incentivos para realizar investigaciones en el campo de la transmisión del discurso humano en la radio.
En los Estados Unidos en ese momento, ese trabajo ya ha comenzado. Sus resultados mostraron que los transmisores de chispa no son adecuados para este propósito y la frecuencia de la onda portadora debe ser de al menos 10 mil períodos por segundo.
El ingeniero R. Fesenden, quien creó generadores de máquinas eléctricas de alta frecuencia (alternadores), abordó los temas de la radiotelefonía. Desde 1906, con su ayuda, se llevaron a cabo las primeras negociaciones radiotelefónicas en la costa atlántica. Por cierto, su tema era el costo del pescado en el mercado de Boston.
Los navegadores en los Estados Unidos se negaron a estudiar las reglas de trabajo con una tecla de telégrafo, por lo que se decidió tener operadores de radio solo en barcos de pasajeros (otros barcos estaban equipados solo con un radioteléfono).
"Audio" - el llamado invento
Lee de Forest aparece en la arena del trabajo de telégrafo de chispas en 1900. Habiendo reemplazado a varios laboratorios de pioneros de un nuevo tipo de comunicación, en 1902 organizó su propia American Wireless Telegraph Company.
Por ingeniería eléctrica, sabía que cuando el aire se irradiaba con la llama de una vela encendida, se vuelve conductivo. Lo mismo sucedió al calentar cualquier gas enrarecido. Confiando en que tarde o temprano, entre los gases que brillan bajo la influencia de la corriente eléctrica, se puede encontrar un buen detector para las ondas de Hertz, Lee de Forest comienza los experimentos.
Ya en 1903 hizo una experiencia muy exitosa y prometedora. Dos placas de platino del condensador de aire "lamieron" la llama del quemador, y el campo de la bobina electromagnética conectada entre la antena y el suelo actuó sobre el plasma en su interior (Fig. 1).
Fig. 1.
Con este detector, Lee de Forest recibió señales de un barco en el puerto de Nueva York. El primer éxito inspiró al inventor. Pero poner en práctica tal dispositivo no fue posible. "Era obvio que un dispositivo con una llama de gas era inaceptable para una estación de radio de barco", escribió el inventor, "así que comencé a buscar una manera de calentar el gas directamente con corriente eléctrica".
La forma más fácil de hacer esto era usar una bombilla de Edison ordinaria, insertando placas de electrodos de platino allí y envolviendo una bombilla de vidrio de la lámpara con parte de la bobina receptora. Posteriormente, se retiró uno de los electrodos de platino, y en su lugar se usó un hilo de lámpara caliente (Fig. 2). Una radio con tal detector no funcionó peor que otros dispositivos similares, pero no mejor.
Fig. 2.
Al realizar numerosos experimentos, Lee de Forest una vez envolvió un cilindro de vidrio de una lámpara con papel de aluminio conectado a una antena. El receptor se ha vuelto más sensible. "En ese momento", recuerda el científico, "me di cuenta de que la eficiencia de la lámpara se puede aumentar si se coloca el tercer electrodo dentro". Lo que el experimentador se apresuró a hacer. La calidad de recepción ha aumentado.
Otros experimentos llevan al inventor a la idea de que es efectivo si se coloca entre el filamento y la placa colectora actual. "Obviamente", dice Lee de Forest, "que el tercer electrodo no debe ser una placa sólida".
Comenzó la búsqueda de materiales, formas y tamaños del electrodo, así como su ubicación entre los dos terminales de la bombilla.
El diseño más exitoso fue en el que el papel de un electrodo era jugado por un filamento al rojo vivo de una bombilla colocada en otro electrodo en forma de cilindro. Entre ellos se ubicó el tercer electrodo, hecho en forma de espiral de alambre (Fig. 3).
Fig. 3.
El inventor llamó a su creación una "audión" (del latín "audio" - para escuchar y del griego "ion" - ir). La calidad del dispositivo se determinó por la intensidad del sonido de la señal recibida por el oído, y superó todos los dispositivos utilizados anteriormente. Más tarde, con una mano ligera del ingeniero eléctrico inglés William Eccles, las lámparas con tres electrodos se llamaron triodos.
Fig. 4)
Busca la verdad y el descubrimiento
Los operadores de radio navales (es decir, la flota utilizó un nuevo medio de comunicación), tratando de aumentar la sensibilidad de las audiones, calentaron el filamento a límites inaceptables y se quemaron. Los especialistas de la Armada, sin entender el problema, dieron la orden "no para adquirir audiciones, sino para usar detectores antiguos".
Los científicos no encontraron nada nuevo en el diseño de Lee de Forest. Esto es lo que Fleming, el inventor del diodo, escribió: “En octubre de 1906, el Dr. Forest describió un dispositivo que llamó una audión, que es una simple repetición mía, descrita dieciocho meses antes. El cambio introducido no da una diferencia significativa en las acciones del dispositivo como detector ”[6]. Fue escrito en 1907, pero incluso en 1908, el francés C. Tissot confirma la prioridad de Fleming.
Un hecho interesante es que ambos inventores de dispositivos electrónicos originales, que aceptaron el electrón como realidad, abordaron la determinación de prioridad desde diferentes perspectivas. Fleming consideró los dispositivos electrónicos, y Lee de Forest - iónico. Sin embargo, no hay nada sorprendente en esto.
El circuito eléctrico de un receptor de radio con un detector de gas Las bombas de vacío existentes en ese momento, destinadas a la producción de bombillas eléctricas, eran tan imperfectas que permitieron interpretar los procesos que ocurren en la audición de dos maneras. Lee de Forest creía que su dispositivo funciona según el principio de ionización de un gas profundamente enrarecido. Solo la invención de las bombas de vacío de difusión y muchos años de investigación nos permitieron estudiar a fondo las capacidades de un tubo de radio con un electrodo adicional y verificar la naturaleza electrónica de sus procesos internos.
Verdaderamente revolucionario fue la capacidad de la audición para amplificar la señal que llegaba a él. Los receptores de radio ahora podían percibir señales de estaciones de radio remotas o muy débiles. Las potencias del transmisor podrían reducirse, lo que contribuyó a una distribución más amplia del radioteléfono.
Sin embargo, el desarrollo de los sistemas de transmisión del habla humana no se propuso introducir la transmisión, la información o la música, sino que necesitaba radiotelefonía para los negocios y una comunicación bidireccional beneficiosa, pero sucedió algo inesperado ...
Todos están cansados de la molesta publicidad en radio y televisión. Pero por el bien de la justicia histórica, debemos admitir que la publicidad por radio apareció antes de la transmisión. Y lo más directamente relacionado con esto no es otro que el inventor de la audición.
Esto es lo que el mismo Lee de Forest escribió: “En 1909, produje teléfonos inalámbricos para los Estados Unidos. Cada kit fue probado usando notas fonográficas. Para mi sorpresa, muchos jamones y operadores profesionales disfrutaron de estos programas de control. Naturalmente, se me ocurrió la idea de transmitir. Se podría transmitir música atractiva y programas interesantes, creando una demanda de equipos inalámbricos ".
Con fines publicitarios, se organizaron las primeras transmisiones en vivo desde la Metropolitan Opera de Nueva York, y en noviembre de 1916 se realizó la idea de transferir el procedimiento de conteo durante las elecciones presidenciales. Fue ella quien aumentó notablemente el interés en las transmisiones de radio.
Por primera vez en el mundo, la transmisión regular comenzó en los Estados Unidos desde la ciudad de Pittsburgh desde 1921. La primera publicidad por radio, que describía las ventajas y el bajo costo de los apartamentos en los rascacielos de Long Island, se transmitió en 1922 desde Nueva York. Sin embargo, Lee de Forest no tuvo nada que ver con ella.
Fig. 5)
Otro descubrimiento
Habiendo implementado con éxito su audio en una radio, Lee de Forest no pudo dejar pasar la idea de usarlo en un transmisor de radio. El hecho es que la generación de ondas de radio está asociada con dispositivos que realizan procesos oscilatorios. Hay muchos emisores de vibraciones en la naturaleza. Esta es una campana que suena, y cuerdas vocales, y una lámpara de araña que se balancea bajo el techo, y un péndulo de un reloj de pared.
En electricidad, puede crear una fuente de oscilación combinando un condensador cargado e inductancia en un circuito, formando un denominado circuito oscilatorio. Todos los sistemas vibracionales naturales producen vibraciones amortiguadas. La cuerda deja de sonar después de un tiempo, las olas del mar se calman. Las fluctuaciones en los circuitos también se desvanecen.
Las transmisiones de alta calidad requieren oscilaciones no amortiguadas. Y esto no es fácil de hacer. Para el rango de longitud de onda larga, puede crear un generador de máquina de oscilaciones de alta frecuencia. Pero, ¿cómo resolver el problema con el circuito oscilatorio, proporcionando oscilaciones de casi cualquier frecuencia?
Por ejemplo, en un reloj de pared para crear oscilaciones no amortiguadas del péndulo durante varios días, se construyeron mecanismos especiales que empujan regularmente el péndulo en un momento estrictamente definido en la fase de su movimiento. La energía para esto se toma de los pesos elevados o del resorte de la herida. El dispositivo se llama mecanismo de anclaje.
Pero ¿qué pasa con el circuito oscilatorio? Lee de Forest incluye un circuito oscilatorio en el circuito de la red de su audión, y a través de los circuitos eléctricos la señal amplificada del circuito oscilatorio vuelve a caer en el mismo circuito, "empujando" las oscilaciones en el momento correcto, de modo que la amplitud y la apertura en ingeniería eléctrica se llaman retroalimentación positiva y ahora se usan en miles de dispositivos diferentes.
Lee de Forest recibió una patente para este sistema en 1915. Ahora, no fue difícil obtener oscilaciones eléctricas de las frecuencias requeridas. Es cierto que los primeros generadores de tubos al principio no podían proporcionar la potencia necesaria para los transmisores. Comenzará una feroz competencia entre alternadores y generadores de tubos. Al final, los alternadores desaparecerán del uso y la lámpara electrónica ocupará el lugar que le corresponde.
Pero el inventor de la audición no sería estadounidense si no hubiera encontrado una aplicación práctica para su dispositivo, no solo en la radio. Crea el primer instrumento musical electrónico.
Habiendo construido un generador eléctrico de frecuencias de sonido en las audiciones, un triodo por octava y amplificando las señales, las alimenta a los altavoces ubicados alrededor del perímetro de la habitación. Entonces, en el camino, se resuelven los problemas de sonido envolvente. Pero, lo más importante, al cambiar la configuración de los circuitos oscilatorios, Lee de Forest logró obtener sonidos encantadores, inusuales para el oído humano.
Lee de Forest llamó a su instrumento "audio piano". Al mismo tiempo, se expresaron palabras proféticas: "Espero que con la ayuda de esta pequeña lámpara electrónica pueda hacer que el instrumento sea lo suficientemente perfecto para que los músicos puedan realizar sus fantasías musicales más ricas".
"El gran mudo" habló
El cine apareció casi simultáneamente con el primer receptor de radio. Los hermanos Louis y Auguste Lumiere en marzo de 1895 realizaron una demostración piloto de los primeros disparos documentados. A finales de ese año, se construyó el primer cine comercial en París. Inicialmente, las películas ni siquiera podían considerarse como tales, sin embargo, los cines se denominaban "atracciones técnicas" bajo el nombre de "fotografía en vivo".
Pero muy pronto, estas atracciones se convirtieron en competidores serios del teatro ordinario. Está surgiendo una nueva forma de arte, más barata y más móvil. Pronto, todo el territorio de los Estados Unidos estaba cubierto por una red de cines, que fueron visitados por hasta 5 millones de espectadores por día. Quedó claro que esto también es un gran negocio [7].
Pero, ¿por cuánto tiempo puede interesar a la gente, aunque sea artística, pero con expresiones faciales y subtítulos cortos? La aparición en las pantallas de actores destacados elevó el prestigio del nuevo arte al título de "gran tonto", pero, como dicen los ingleses, "un milagro es solo nueve días un milagro". El número de visitantes al cine ha comenzado a disminuir.
Para mejorar la situación, comenzaron a contratar músicos especiales, tappers, que acompañaron el espectáculo de la película con música. El gran A. Edison adaptó su fonógrafo para este propósito.
Cierto inventor, Homón, ofreció al venerable público un "cronofón". Un nombre alto ocultaba un disco de fonógrafo ordinario, rotado sincrónicamente con un motor de película, donde los labios de los actores coincidían más o menos con el sonido. Pero el gramófono estaba parado cerca de la pantalla de cine, y el proyector estaba al otro lado del pasillo. Manejar un sistema así fue difícil. Sobre la calidad del sonido resultó ser, como dicen, sin trabajo.
Las compañías eléctricas se fusionaron en conglomerados. Las compañías gigantes no lo necesitaban, y el orgullo no le permitía contentarse con el puesto de ingeniero ordinario con un salario mensual. Y Forest decidió abordar los problemas del doblaje de películas.
Su idea era que el "conejito de luz" registrara en una película fotosensible las variaciones de sonido en la pista de sonido paralelas a la imagen. La sincronicidad fue perfecta. Con la ayuda de audiones, puede alcanzar cualquier volumen.
Para anunciar su nuevo invento desde 1923 hasta 1927, Lee de Forest filmó más de 100 cortos de sonido con muchos actores famosos, anticipando la aparición de videoclips modernos.
El inventor por anunciar su "fonofilm" sorprendió a los compatriotas al reproducir en la pantalla de la película el discurso del trigésimo presidente estadounidense Coolidge en el césped frente a la Casa Blanca. Por primera vez, un líder estadounidense habló desde la pantalla. El público esta novedad encantada. La fiebre comenzó de nuevo. Nacio
La edad de oro de Hollywood.
Pero el inventor no tuvo que aprovechar este éxito. "Los abogados de Western Electric and Telephone Company", escribió el biógrafo de Forest, M. Wilson, "rodearon con éxito su dedo y aprovecharon su invento de forma gratuita".
El ingeniero estadounidense Lee de Forest pasó una vida larga y fructífera. La humanidad le debe mucho a él. Uno de los primeros en los que creía en la existencia de un electrón, junto con Fleming, sentó las bases de la electrónica de radio.
Los resultados de su investigación han encontrado aplicación en muchas cosas familiares: desde un teléfono móvil ultramoderno hasta un código de barras en productos. Sin embargo, a pesar de numerosas peticiones, nunca fue galardonado con el Premio Nobel.
El 5 de octubre de 1956, 50 años después de la invención del tubo de radio (audión), el gobierno francés otorgó a Lee de Forest la Orden de la Legión de Honor. En la presentación del premio, se dijo que "el descubrimiento de Lee de Forest es uno de los más grandes en la historia de la ciencia y la tecnología, y los expertos en todos los campos de la ciencia deben expresar su respeto, su aprecio y su admiración". Estas palabras fueron pronunciadas por el físico galardonado con el Premio Nobel Louis de Broglie, uno de los fundadores de la física cuántica. Y él sabía lo que estaba diciendo.
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