Principy (31.) Objev, který zrušil vzdálenosti

Před 140 lety, r.1864, určil geniální fyzik J.C.Maxwell matematicky existenci elektromagnetických vln. Pohybují-li se elektrony, tedy vznikl-li elektrický proud, tvoří se kolem jeho toku magnetické pole. Toto pole se mění podle velikosti a směru elektrického proudu. Změnou magnetického pole se vytváří elektrické pole. A tak vzniká nové pole magnetické; kdekoli vzniklé elektromagnetické vlny se šíří úžasnou rychlostí 300.000km za vteřinu prostorem dál a dál bez konce.

Elektromagnetické vlny poprvé vyvolal a tím i objevil německý fyzik H.Hertz. Pokusně dokázal, že při elektrickém jiskření vznikají elektromagnetické vlny, šířící se do okolního prostoru.
V jeho pracích pokračovali jiní badatelé. Ale všechny tyto zajímavé pokusy s vlnami, pojmenovanými po svém objeviteli Hertzovými, nevedly k ničemu praktickému.
Jinak na to šel ruský profesor Alexandr Štěpanovič Popov. Také on byl upoután Hertzovými pokusy a opakoval je. Ale snažil se také nalézt pro nový objev praktické použití.
Tak vznikl jeho přijímač atmosférických výbojů, který roku 1895, předvedl na zasedání Ruské fyzikálně chemické společnosti. 

 Byl to jednoduchý přístroj: elektrický zvonek, napájený proudem přes elektromagnet a koherer, jenž zapínal obvod při působení elektromagnetických vln vzniklých atmosférickou poruchou. Koherer byla skleněná trubička s kovovými pilinami. Její odpor byl normálně tak veliký, že proud neprocházel. Působením elektromagnetických vln se piliny tak seřadily, že odpor trubičky klesl a proud začal procházet. Zvonek zazněl. Jeho palička však současně poklepávala na koherer, takže se pilinky znovu rozptýlily a celá hra se opakovala. Tím byl koherer ustavičně připraven k záznamu elektrických vln.
Popův přijímač atmosférických poruch byl vlastně pravzorem pozdějších radiotelegrafických a rozhlasových přijímačů. R. 1898 předvedl Popov přenos signálu bez drátu na vzdálenost 250m. Bylo to prvé vysílání bezdrátové telegrafie na světě.
Od objevu bezdrátové telegrafie byl už jenom krok k bezdrátové telefonii, k dnešnímu rozhlasu. Mnoho badatelů a techniků pracovalo, až se objevily prvé radiové vysílací stanice, třebaže nedokonalé. I přijímací přístroje byly jednoduché, s krystalovým detektorem.

Měly dosah nejvýš několik desítek kilometrů a dalo se poslouchat jen na telefonní sluchátka. Teprve objev elektronky a její zdokonalení zrušilo pojem vzdálenosti a rázem vytvořilo z radiového přijímače kouzelný přístroj, který nás spojuje s celým světem. Jako v pohádce. Otočíme jen knoflíkem a můžeme naslouchat slovům nebo hudbě vysílané tisíce kilometrů od nás do prostoru. Vzdálenost nerozhoduje. Vysílaný program slyšíme tak čistě a jasně, jako by se odehrával nedaleko nás.
Ale není to jen rozhlas, kde objev elektronky vyvolal tak netušený rozvoj. Je mnoho dalších oborů techniky a hlavně vysokofrekventní elektrotechniky, kde jsou elektronky nejdůležitější součástí. Připomeňme si jen zvukový film, měřící přístroje, telefonní spoje na větší vzdálenosti, zesilovače a usměrňovače a mnoho jiných.
Roku 1883 zjistil americký vynálezce T.A.Edison u svých uhlíkových žárovek podivuhodnou vlastnost. Když vložil mezi ramena podkovitého vlákna žárovky elektrodu, naměřil mezi ní a kladným koncem vlákna proud, který vznikl, jakmile se vlákno rozžhavilo. V letech 1889 až 1896 studoval tento zjev J.A.Fleming. Uvědomil si, že vzniklý proud může procházet pouze jedním směrem a že může být zjevu použito k usměrňování střídavého proudu. Tak vznikla elektronka se dvěma elektrodami, zvaná dioda.
Největší objev však učinil r. 1907 Lee de Forest, který mezi žhavé vlákno (kathodu) a studenou druhou elektrodu (anodu) vložil třetí elektrodu ve tvaru mřížky. Napětím připojeným na mřížku dal se dokonale ovládat proud, vznikající mezi rozžhavenou katodou a anodou.
Co se vlastně v elektronce děje? V jejím vlákně, katodě, pohybují se různě rychle volné elektrony, některé i směrem k povrchu vlákna. Jejich pohybová energie však nestačí na překonání výstupního odporu. Ale když je vlákno rozžhaveno do běla, pohybují se elektrony tak rychle, že jejich energie překoná odpor a elektrony mohou vystoupit z povrchu vlákna. Je to podobné, jako když z povrchu vařící se vody vystupují její částečky v plynném stavu - uvolňuje se pára, voda se vypařuje.

U elektronky s dvěma elektrodami je vlákno uloženo ve válcové anodě. Elektrony mohou z rozžhaveného vlákna dolétnout až k anodě, má-li kladné napětí. Vzniká tak zvaný anodový proud. Má-li anoda vůči vláknu záporný potenciál, je anodový proud téměř nulový. Elektrony se tedy mohou pohybovat pouze jedním směrem, elektronka (dioda) funguje jako usměrňovač. Střídavý proud můžeme tak měnit na stejnosměrný.
Když se umístní mezi anodu a katodu třetí elektroda, mřížka, dá se pohyb elektronů velmi dokonale řídit. Podle toho, připojíme-li na mřížku kladné nebo záporné napětí, bude pohyb elektronů podporován nebo bržděn. Je to vlastně jemný regulátor anodového proudu. Taková elektronka se jmenuje trioda.
Teprve jejím objevem byl radiový rozhlas zdokonalen. Postupem doby, jak to radiová technika vyžadovala, tvořily se z původní triody elektronky mnohem složitější s mnoha dalšími elektrodami. A celé složité zařízení je směstnáno do velmi malého prostoru. Elektronky velikosti dvou nebo tří centimetrů nejsou žádnou zvláštností. Pro válečné účely byly vyrobeny elektronky velikosti obilného zrna, a přesto fungovaly zcela spolehlivě a měly životnost několik tisíc hodin.
A tak elektronka byla skutečně objevem, který zrušil vzdálenosti. A to jak v telefonii drátové, tak v bezdrátové. Dnes mohou být místa spojena jakkoli od sebe vzdálená. Bez elektronky by rozhlas zůstal jen zábavnou novinkou místního významu, dokonalejší hračkou, a nikdy by se nestal tak mocným kulturním činitelem, jakým je dnes.