¿Qué es la industria electrónica y la era de los tubos?
En 1906, los estadounidenses deforestaron inventaron el triodo de vacío. Como lo describió un escritor: "La invención del triodo de vacío fue como una llamarada brillante que se elevaba en el cielo, lo que hizo que los científicos de todo el mundo se apresuraran a investigar en esta dirección. Así, en un período de tiempo muy corto, los equipos electrónicos hicieron desarrollo asombroso. ”
Desde el triodo de vacío deforestado hasta la llegada de la computadora personal, la tecnología electrónica ha experimentado una nueva era de rápido desarrollo.
Los expertos del Bell Research Institute vieron los defectos del tubo de electrones y comenzaron a estudiar semiconductores que podían "controlar conscientemente el flujo de grupos de electrones".
Después de la invención del transistor, los científicos inventaron los circuitos integrados, los circuitos integrados a gran escala y los circuitos integrados a muy gran escala. La gente utiliza estos componentes para ensamblar televisores, diccionarios electrónicos, computadoras con pantallas de audio y video, cines en casa y otros productos. La gran abundancia de dispositivos electrónicos ha hecho que nuestras vidas sean más coloridas que nunca y también ha impulsado el desarrollo de nuevas industrias una tras otra, provocando una serie de reacciones en cadena.
La era del tubo
Después de que Bell descubrió una forma de transmitir sonido de un lugar a otro a través de cables, también descubrió una forma de transmitir sonido a otro lugar sin cables. . Esta es la tecnología de radio.
El escritor francés de ciencia ficción Julio Verne había predicho durante mucho tiempo algo llamado "radiodifusión". Muchas de sus novelas incluyen descripciones de este aspecto, como conciertos y novelas radiofónicas transmitidas a través de líneas telefónicas. Sabemos que la radio todavía estaba en su etapa de exploración, y Marconi acababa de terminar de enviar un telegrama al otro lado del océano por radio. Verne ciertamente no esperaba que algo así pudiera transmitir también sonido.
La historia de la radio se remonta a más de 100 años, y los seres humanos comprendieron los principios básicos de la electricidad y el sonido utilizados en la radio hace cientos de años. Franklin, Volta, Ampere y otros descubrieron los principios básicos de la electricidad, y Ohm, Helmholtz, Bell y otros realizaron importantes investigaciones sobre el sonido. Luego, en 1883, Thomas Alva Edison descubrió un extraño fenómeno en una de sus primeras bombillas, que unos 30 años más tarde se conoció como el "Efecto Edison". Las aplicaciones actuales de las máquinas inalámbricas se basan en este efecto.
Como todos sabemos, Edison inventó una bombilla de bajo coste, pero la vida útil del filamento era demasiado corta para él. Para analizar el fenómeno de que el filamento tiene una vida corta y no puede durar mucho, Edison selló una placa de metal en la parte superior de la bombilla, conectó la placa de metal a la batería y luego encendió la bombilla. Para su sorpresa, vio electricidad fluyendo desde el filamento a través del espacio hasta la placa de metal. En otras palabras, la electricidad fluye entre el filamento y la placa de metal, aunque no haya conexión eléctrica entre ellos, es decir, no haya cables.
El hecho es que cuando una corriente eléctrica pasa a través del filamento de una bombilla, el filamento se llena de electrones y la placa de metal se conecta al terminal positivo de la corriente eléctrica. Por tanto, hay más electrones en el filamento que en la placa de metal. Las cargas idénticas se repelen y las cargas opuestas se atraen. En este experimento, muchos electrones cargados son empujados por el filamento y la placa de metal cargada positivamente los atrae. Por lo tanto, muchos electrones abandonan el filamento y viajan por el espacio, y la corriente fluye desde el filamento hasta la placa de metal.
Edison no continuó estudiando este interesante fenómeno porque estaba comprometido con otra cosa importante: mejorar la bombilla. Veinte años más tarde, el inglés Sir John Fleming utilizó el efecto Edison para crear el primer tubo de electrones práctico. Todavía era tosco en comparación con los tubos posteriores, pero ya podía usarse en las primeras máquinas inalámbricas. En aquella época, la gente utilizaba estas máquinas inalámbricas para realizar experimentos.
En 1906, el doctor estadounidense Lid Falest añadió una tercera parte al tubo de electrones. A esta tercera parte la llamó triodo, la rejilla y el tubo. Los tres electrodos son el filamento (cátodo), el electrodo de pantalla y el electrodo de rejilla. Con la adición de una rejilla, el tubo se vuelve más útil. Debido a que la rejilla puede cambiar la cantidad de electrones que pasan entre el filamento y la pantalla muy rápidamente, puede dejar pasar muchos electrones y luego detener el flujo en un instante.
Más adelante descubriremos que esta flexibilidad es muy importante en aplicaciones prácticas. Este tipo de tubo a menudo se denomina "tubo de vacío" porque se extrae el aire del tubo y hay un vacío en su interior.
Grid y Receptor
Primero, introduzcamos el principio de funcionamiento del receptor. Los cambios en la intensidad de la corriente provocan cambios en el campo magnético alrededor de la bobina, y los cambios en el campo magnético hacen que el diafragma vibre y produzca sonido.
Pero si la señal de entrada es muy débil, este cambio no permitirá que el diafragma vibre del todo y no escucharemos ningún sonido.
¿Cómo solucionar este problema?
Los transistores se pueden utilizar para amplificar señales eléctricas, es decir, mejorar las señales eléctricas para hacer que la vibración del diafragma sea más fuerte. De hecho, no es complicado. Simplemente conecte la señal de entrada a la puerta del tubo. En el experimento con el filamento de la rejilla, podemos ver que si no hay corriente en el extremo de entrada, no habrá muchos electrones en la rejilla y, como resultado, una gran cantidad de electrones volarán desde el filamento hasta la pantalla. . Sin embargo, si la corriente proviene de la entrada a la puerta, habrá muchos electrones en la puerta. Ahora bien, cuando los electrones salen del filamento y se dirigen hacia la pantalla, acercándose a la rejilla, los electrones de la rejilla los repelen, imposibilitando su paso y, como resultado, no llegan a la pantalla.
Para producir este efecto, no se necesitan muchos electrones en la puerta. Como ejemplo simple, supongamos que la corriente de entrada cambia de 10 electrones a 100 electrones en la puerta. Cuando hay 100 electrones en la rejilla, sólo 1.000 electrones pueden viajar desde el filamento hasta la pantalla en un segundo. Es decir, todos los electrones menos 1000 son repelidos por los 100 electrones de puerta.
Sin embargo, cuando el número de electrones de la puerta se reduce a solo 10, pueden pasar más electrones. En cierto tipo de tubo de electrones, pasan a través de él hasta 2 millones de electrones cada segundo. Esta señal de entrada (el número de electrones por segundo varía entre 10 y 100) es amplificada por el tubo de electrones, y el número de electrones por segundo varía entre 1 millón y 20 millones.
¿Qué nos dice esto?
Las señales eléctricas están representadas por cambios en la intensidad de la corriente. Si la señal de entrada es muy débil, sólo se pueden colocar de 10 a 100 electrones por segundo en la rejilla. Para cambiar esta situación, debemos dejarlo pasar a través del triodo, de modo que la señal de salida se vuelva muy potente y de 10 a 20 millones de electrones puedan fluir desde el filamento a la pantalla cada segundo. A medida que pasan a través del receptor, las señales son lo suficientemente fuertes como para hacer vibrar el diafragma, lo que hace que se escuche el sonido. Si la señal aún no es lo suficientemente alta, se puede utilizar un segundo tubo para amplificarla aún más.
Se pueden utilizar tubos electrónicos para amplificar señales procedentes de cristales de fonógrafo. Incluso si el cambio en la corriente aumenta lo suficiente como para hacer vibrar el diafragma del altavoz del fonógrafo. La construcción de un altavoz es muy similar a la de un auricular de teléfono. Tiene bobina. Cuando la corriente pasa, la intensidad de la corriente cambia, lo que hace que el campo magnético cambie, lo que hace que el diafragma se mueva (vibre), produciendo así sonido.