Юный техник, 2011 № 01

Кроме того, запаситесь 2-литровой пластиковой бутылкой из-под воды или двухлитровой стеклянной банкой с широким горлом, поваренной солью, наждачной бумагой и ножницами, чтобы резать вашу медную пластинку.

Вырежьте медную пластинку по размеру конфорки плиты (см. рис.). После этого тщательно вымойте руки с мылом, чтобы были чистыми. Затем с мылом или иным моющим средством столь же тщательно обезжирьте поверхность медной пластины, зачистите ее мелкой наждачной шкуркой до блеска, чтобы удалить окисную пленку.

Подготовленную пластинку положите на плиту и включите нагрев. (Если у вас дома газовая плита, воспользуйтесь электроплиткой, иначе эксперимент не удастся.) По мере нагревания по поверхности пластинки побегут красивые — апельсиновые, сиреневые, красные — узоры побежалости. Вскоре пластинка начнет чернеть, покрываясь слоем оксида меди. Подождите до тех пор, пока вся пластина не станет черной и пленка черноты не получится достаточно толстой. Это должно произойти примерно через полчаса после начала обработки.

После этого выключите нагрев и подождите, пока пластина остынет до комнатной температуры. Остывая, металл, как известно, сжимается. А поскольку коэффициенты сжатия меди и ее окислов отличаются, то черные хлопья начнут отслаиваться, обнажая нижележащий слой.

Медная пластинка на конфорке электрической плиты.

Готовый фотоэлемент в тени дает около 6 мкА тока.

Когда же фотоэлемент выставили па яркий свет, величина тока подскочила до 33 мкА.

Опыт показывает, что примерно через 20–30 минут, когда медь охладится до комнатной температуры, большая часть черноты отслоится. Остальное зачернение попробуйте смыть под струей проточной воды. Только не старайтесь убрать все черные пятна жесткой щеткой или каким иным способом. При этом очень легко повредить тонкий красный слой оксида меди, который, собственно, вам и нужен для работы солнечного элемента.

Далее вырежьте вторую медную пластинку примерно такого же размера, как и первая. Аккуратно согните обе пластины так, чтобы их можно было вставить, как половинки цилиндра, в пластиковую бутыль со срезанной верхней частью или в стеклянную банку с широким горлом. При этом обе пластинки не должны касаться друг друга. Проследите также, чтобы та сторона прокаленной пластины, что была верхней на плите, в банке была обращена наружу, к свету, поскольку именно с этой стороны можно получить больший электроток.

Возьмите два «крокодильчика» с припаянными к ним проводами и прикрепите их сверху — один на прокаленную пластину меди, а второй — на непрокаленную, чистую. Подключите провод от чистой медной пластины к положительной клемме микроамперметра. А второй провод — от оксидированной пластины — к отрицательной клемме микроамперметра.

Нагрейте в любой емкости или просто наберите из-под крана пару литров горячей воды, добавьте в нее две столовые ложки поваренной соли и мешайте раствор до тех пор, пока вся соль не растворится. Затем аккуратно залейте соленую воду в банку с пластинами с таким расчетом, чтобы 2–3 сантиметра верхнего края пластин остались сухими над водой.

Теперь можно выставить вашу батарею на солнце или просто посветить на нее яркой лампочкой. Микроамперметр должен показать наличие тока в электрической цепи.

Весь фокус в том, что оксид меди — та самая красная пленка — является полупроводником, то есть представляет собой некое среднее состояние между проводником, где электрический ток может течь свободно, и изолятором, где электроны связаны и ток течь не может.

По мере нагревания по поверхности пластинки побегут красивые — апельсиновые, сиреневые, красные — узоры побежалости.

В полупроводнике существует разрыв, который называется запрещенной зоной, между электронами, которые связаны тесно с атомным ядром, и электронами, которые отстоят дальше от атомного ядра и могут, срываясь со своих орбит, свободно перемещаться, а значит, проводить электричество.

По законам физики, электрон не может оставаться внутри запрещенной зоны. Если его энергия мала, то он будет находиться на стационарной орбите и проводить ток не сможет. Если же мы добавим ему энергии с помощью солнечного света, то он способен перескочить с одной орбиты на другую и даже пуститься в свободное путешествие, проводя электрический ток по нашей цепи — от одной пластины к другой через соленую, проводящую ток воду и далее по проводам к микроамперметру.

Перевод А. СЫРОЕГИНА

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Регуляторы громкости и тембра

В предыдущем номере мы разобрали структуру звукового комплекса и поговорили об усилителях мощности (УМЗЧ). Сегодня речь пойдет о блоке регулировок, включающем регуляторы громкости и тембра.

Регулировка громкости

Казалось бы, нет ничего проще — изменяй уровень звукового напряжения, подводимого к УМЗЧ, вот и вся регулировка! Сделать это можно простым потенциометром — переменным резистором (рис. 1), к крайним выводам которого подведено входное напряжение ЗЧ, а с движка — средний вывод — и общего вывода снимают сигнал на вход УМЗЧ (рис. 2а).

В простейших конструкциях так и делают. Переменные резисторы бывают разные: типа А имеют линейную зависимость сопротивления от угла поворота оси. Такие плохо подходят для регулятора громкости, поскольку вначале, при малых углах поворота, громкость субъективно меняется резко, а при больших углах поворота, вблизи максимальной громкости, она почти не меняется.

Объяснение простое: наши органы чувств, в том числе и слух, имеют логарифмическую зависимость отклика от интенсивности внешнего воздействия. Например, увеличив уровень сигнала ЗЧ вдвое, мы почувствуем увеличение громкости на сколько-то.

Чтобы увеличить громкость еще на столько же, надо увеличить уровень еще вдвое, и так далее.

Чтобы субъективно получить увеличение громкости, пропорциональное углу поворота оси, применяют переменные резисторы с обратнологарифмической (экспоненциальной) зависимостью, типа В.

Определить тип резистора легко обычным омметром. Повернув ось против часовой стрелки до упора, то есть в положение минимальной громкости, надо найти вывод, сопротивление между которым и средним выводом нулевое. Поворачивая ось, замечают, что сначала сопротивление возрастает медленно, затем все быстрее и быстрее. Это и есть резистор типа В.

Однако с простыми регуляторами громкости (рис. 2а) было замечено, что при малых уровнях громкости звук становится каким-то «плоским», невыразительным, в нем субъективно пропадают басы и высокие частоты. Причем, потеря низких частот (басов) заметно сильнее, чем потеря верхних.

Для компенсации этого явления предложены частотно-зависимые, или тонкомпенсированные, регуляторы громкости (рис. 2б). Для них нужен потенциометр с отводом от проводящего слоя, сделанный примерно от 1/10 части, считая по сопротивлению. Для переменного резистора R1 номиналом 47 или 50 кОм сопротивление между отводом и нижним по схеме выводом должно быть около 5 кОм.

В устройстве предусмотрено отключение тонкоррекции. В нижнем положении переключателя к отводу потенциометра присоединен только резистор R3, увеличивающий плавность регулировки и не влияющий на частотную характеристику. В верхнем же положении переключателя работают элементы тонкоррекции C1, С2, R2. Они подобраны так, чтобы цепочка R2, С2 ослабляла средние и верхние частоты, когда движок потенциометра находится ниже отвода. Субъективный завал самых верхних частот компенсирует конденсатор С1.