Читинский спецвыпуск

Л.П.Захарова, О.К.Сидоренко (учителя физики),
А.В.Усатов (учитель истории), СОШ № 3, г. Чита

Дуэль в эфире

Нестандартное занятие. 11-й класс

Александр Степанович Попов, 1903 г. (1859–1906)

Гульельмо Маркони, 1920 г. (1874–1937)

Цель занятия: изучить техническую систему радио.

Задачи: используя системный анализ, рассмотреть развитие технической системы радио, исторические предпосылки возникновения нового вида связи; на примере биографий великих изобретателей воспитывать патриотизм.

Подготовка. За две недели до урока класс делится на три группы, каждая из которых получает задание: 1-я группа («Экспериментаторы») готовят демонстрационные опыты (когерер Бранли; схема радио Попова; схема радио Маркони; действующая модель детекторного радиоприемника); 2-я («Сторонники А.С.Попова») и 3-я («Сторонники Г.Маркони») группы подбирают материалы, доказывающие приоритет «своего» изобретателя.

Оформление. На доске портреты Г.Герца, М.Фарадея, Дж.Максвелла, А.С.Попова, Г.Маркони; эпиграфы, диаграмма открытий. По ходу выступлений учащихся на доске фиксируются важные даты и события жизни А.С.Попова и Г.Маркони.

Я русский человек, и все свои знания, весь свой труд, все свои достижения имею право отдать только своей Родине… И если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность Родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи.

А.С.Попов

Связь – всегда святое дело, а в бою ещё важней.

И.Т.Пересыпкин, маршал войск связи СССР

Ход занятия

Учитель физики. «Беспроволочная телеграфия» (так первоначально именовалась радиосвязь) явилась одним из величайших изобретений в истории науки и техники. Изобретение радио – это яркий пример превращения науки в непосредственную производительную силу.

Учитель истории. Объективной предпосылкой изобретения радио были запросы мирового производства, хозяйственное и административное освоение отдалённых районов, ускорение перевозок товаров и пассажиров. В то время возможность установления связи с отдалёнными неподвижными и подвижными (экспедициями и морскими судами) объектами при отсутствии кабелей и проводов для этой цели интересовала великие державы прежде всего в военных и колониальных целях. В известном немецком издании «Промышленность и техника» сообщалось: «Применение на практике открытия Герца подаёт самые блестящие надежды, в особенности для морских и военных целей».

Учитель физики. К 1895 г. телеграфные провода уже опоясали весь земной шар, их протянули даже по дну океанов. Полтора миллиона телефонов трезвонили к концу века только в США. Но основные затраты при строительстве новых линий связи определялись по-прежнему стоимостью кабелей, ведь единственным средством передачи информации являлся электрический ток. Проводные линии, на строительство которых уходили целые горы металла, всё плотнее покрывали планету. Идея осуществления связи без проводов – беспроволочного телеграфа – уже носилась в воздухе, в свободном тогда от радиосигналов эфире.

Любое изобретение делается на основе научных открытий. Давайте вспомним, что было известно к 1895 г. (обращается к диаграмме «Реальность легендарного эфира». По мере упоминания фамилий учёных и изобретателей диаграмма заполняется):

– М.Фарадей открыл явление электромагнитной индукции;

– Дж.Максвелл создал теорию электромагнитного поля;

– Г.Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн;

– Э.Бранли сконструировал индикатор электромагнитных волн – радиокондуктор. Изучая свойство металлических порошков реагировать на электрические разряды, он провёл опыт: на изолированную подставку положил две несоприкасающиеся металлические пластинки, поверх которых насыпал горку железных опилок так, чтобы они покрывали концы обеих пластинок. Между пластинками последовательно включил источник тока и электрический звонок. Несмотря на то, что цепь звонка была замкнута через опилки, он не звонил, т.к. сопротивление опилок бы-ло большим. Но при воздействии электромагнитной волны, например, от возникшей неподалёку искры, сопротивление опилок резко падало (демонстрация радиокондуктора Бранли);

– Н.Тесла предлагает антенну для передатчика;

– О.Лодж совершенствует прибор Бранли. По его наблюдениям, резкое уменьшение сопротивления опилок вызвано их спеканием. Тогда сила тока становится большой, звонок трезвонит, но... на новые сигналы прибор уже никак не реагирует. Лодж предложил восстанавливать работоспособность опилок простым механическим встряхиванием. Тогда прибор опять переходил в режим ожидания и был способен реагировать звонком на очередное электромагнитное возбуждение. Он рекомендовал использовать часовой механизм, регулярно постукивающий по трубке молоточком. Конструкцию он назвал когерером (сцепливателем).

Учитель истории. Давайте сделаем срез общества – в России и на Западе. Характерными чертами западного мира к этому времени являлись индустриальная рыночная экономика, наличие гражданского общества, уважение к частной собственности. Западно-европейской цивилизации были присущи индивидуализм, рационализм, вера в НТП.

Российская империя была крупнейшей мировой державой, но отставала от стран Запада по уровню экономического развития. Российское государство оставалось самодержавной монархией. Жители страны были лишены элементарных прав и свобод. Для русских, самой многочисленной и государствообразующей нации, были характерны такие психологические особенности: они легко смирялись с судьбой; довольствовались полученным, не стремились развивать достигнутое, были склонны быстро успокаиваться, а то и вовсе расслабляться; руководствовались скорее интуицией, чем разумом; недостаточно осмысливали избранные цели и пути их достижения; слишком долго думали над тем, что и как делать дальше, упуская из-за этого реальные возможности успешно завершить начатое.

 

 

Схема приёмно-передающего устройства Г.Маркони

Исходя из вышесказанного нетрудно понять историю столкновения интересов русского изобретателя и итальянского радиотехника и предпринимателя. Александр Степанович Попов – 36-летний преподаватель кронштадтского минного класса; Гульельмо Маркони – 20-летний студент-итальянец. Непохожие по характеру, темпераменту и уровню знаний люди. А.С.Попов предлагает собственную конструкцию когерера. Она представляет собой стеклянную трубку, вдоль внутренних стенок которой на расстоянии 2 мм друг от друга приклеены две полоски платины, поверх которых насыпались металлические опилки. Трубка затыкалась с двух сторон пробками, через которые на разные её стороны выводились концы полосок. Встряхивать когерер после каждого прихода сигнала Попов предложил автоматически – молоточком звонка. Приёмник снабжался антенной в виде вертикального провода длиной 2,5 см, этот сигнал регистрирующей. (Кодограмма с классическим изображением схемы первого в мире надёжного радиоприёмника конструкции А.Попова и практически идентичной. но более поздней, схемой приёмно-передающего устройства Г.Маркони.)

Давайте попробуем составить хронологию событий в истории изобретения беспроволочного телеграфа.

А.С.Попов

– 1895 г., ранняя весна: передал радиосигнал на расстояние 30 саженей (более 60 м);

– 1895 г., 7 мая (25 апреля): продемонстрировал [первый в мире сеанс радиосвязи с передачей и приёмом коротких и длинных сигналов – азбуки Морзе. – Ред.] на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества;

– 1895 г., июнь: участвовал в работе Нижегородской ярмарки в качестве инженера-электротехника;

– 1895 г., осень: узнал об открытии К.Рентгена;

– 1896 г., январь: изготовил первую в России рентгеновскую трубку, с помощью которой жена Попова – врач – получила первый рентгеновский снимок в отечественной медицинской практике);

– 1896 г., январь: вышла статья по докладу 25 апреля 1895 г., где в дополнение к докладу была подчёркнута практическая направленность прибора. Статья стала важным юридическим документом, который зафиксировал содержание и дату изобретения. [Там же было приведено описание и другого прибора, предназначенного для регистрации атмосферных разрядов и представляющего собой такой же приёмник, но снабжённый самописцем. Это принципиальное сходство двух функционально различных приборов привело к тому, что приёмник А.С.Попова иногда называли грозоотметчиком. – Ред.]

– 1896 г., 24 марта: впервые в мире осуществил радиосвязь на расстояние 250 м, передав радиограмму азбукой Морзе из слов «Генрих Герц»;

– 1897 г., начало года: осуществлена радиосвязь между кронштадтским берегом и кораблем на расстоянии 640 м;

– 1897 г., лето: связь осуществлена на расстоянии 5 км;

– 1896–1897 гг.: под руководством А.С.Попова сконструированы первые военные приёмно-передающие радиостанции с искровыми передатчиками. Они излучали сигнал в широком спектре частот и создавали поэтому значительные взаимные помехи;

– 1900 г., начало: занимался оснащением кораблей российского флота средствами связи в Крондтштадте. Под его руководством была сооружена радиостанция на острове Гогланд в Финском заливе. Первый же обмен радиограммами с этой станцией позволил спасти большую группу рыбаков, унесённых на льдине в открытое море. Другой операцией стало оказание помощи броненосцу «Генерал-адмирал Апраксин», севшему на камни;

– 1900 г., лето: испытал походные армейские радиостанции в полевых условиях на манёврах 148-го гвардейского Каспийского полка. Испытания дали хорошие результаты;

– 1900 г., ноябрь–декабрь: в Кронштадте были организованы радиотелеграфные мастерские по изготовлению военных радиостанций;

– 1901 г.: добился установки радиостанций на кораблях Черноморской эскадры;

– 1901 г., лето: провёл на кораблях серию опытов по исследованию условий радиосвязи. Достигнута дальность радиосвязи до 150 км;

– 1901 г.: выбран профессором Петербургского электротехнического института;

– 1905 г.: выбран директором Петербургского электротехничес- кого института. Пришлось бороться с царскими чиновниками за демократические права студентов, что подорвало силы учёного;

– 1906 г., 13 января: скоропостижно скончался. Так преждевременно оборвалась жизнь учёного, подарившего человечеству радио.

Г.Маркони

– 1894 г.: с увлечением ознакомился с работами Герца и Бранли, участвовал в опытах болонского профессора А.Риги по возбуждению и приёму электрических сигналов;

– 1895 г., лето: в усадьбе родителей осуществил передачу сигнала от вибратора Герца в пределах «участка», а в конце года довёл дальность передачи до 1 мили (1,6 км);

– 1896 г., июль: привёз проект аппарата в Англию, предложил использовать для передачи сигнала длинные волны, откачал из когерера воздух;

– 1897 г.: получил английский патент на «систему передачи радиосигналов»; передал устойчивый сигнал через Бристольский канал (9 миль); организовал крупное акционерное общество по распространению радио как средства связи;

– 1899 г.: отправил беспроволочное сообщение на 50 км через Ла-Манш; открыл сеть беспроволочных станций по всей Англии; получил преимущественное право на оснащение кораблей своей двухпутной коммуникационной системой «море–берег». Дальность радиосвязи – до 100 км;

– 1900 г.: предложил новую схему настройки, которая позволила увеличить точность и дальность радиосигналов. Отправитель и получатель настраивались на одну и ту же волну, изменяя электрические параметры антенны и цепи. Дальность радиосвязи – до 1000 км;

– 1901 г.: осуществлена радиосвязь через Атлантический океан;

– 1903 г.: дальность радиосвязи достигла 10 000 км, что позволило передавать сообщения с одного континента на другой;

– 1909 г.: вместе с профессором К.Ф.Брауном был удостоен Нобелевской премии в области физики за расширение возможностей радиопередатчика;

– 1921 г.: впервые осуществил регулярную радиосвязь между Европой и Америкой;

– 1923 г.: вступил в итальянскую фашистскую партию, чем оказал поддержку её главе Муссолини;

– 1934 г.: стал президентом Итальянской академии наук;

– 1937 г., 20 июля: день смерти. В день похорон радиостанции всего мира прервали передачи, прощаясь с пионером радиотехники.

Суд истории. (Выступают сторонники А.С.Попова и Г.Маркони.) Подробный доклад о работе Маркони сделал главный инженер Телеграфного ведомства Великобритании В.Прис, оказывавший ему помощь в работах. Возникает вопрос: почему о работе Г.Маркони делал доклад В.Прис, а не сам автор изобретения? Схема приёмника Г.Маркони за исключением второстепенных деталей полностью повторяет схему А.С.Попова 1895 г.

Г.Маркони не открывал каких-либо новых лучей, его передатчик не был принципиально новым; его приёмник основан на когерере Бранли. Он, пользуясь известными средствами, создал «электрический глаз», более тонкий, чем все известные электрические инструменты, и новую систему телеграфии, которая сделала доступными недосягаемые до сих пор места.

Полемизируя с В.Присом, отметим, что А.С.Попов, создав радиоприёмник, впервые дал миру не «электрический глаз», а «электрическое ухо», чуткое к информации, передаваемой с помощью «лучей Герца» в любой точке мира. Он первым, за два года до выдачи патента Маркони, создал систему телеграфии без проводов, систему радиосвязи.

А.С.Попов сразу же после опубликования доклада В.Приса об изобретении Г.Маркони направил статью в английский журнал «The Electrician», в которой коротко описал свои работы по созданию системы радиосвязи и отметил, что приёмник Маркони не отличается от его приёмника системы телеграфии без проводов, созданной в мае 1895 г.

Петербургская газета «Новое время» обвинила А.С.Попова в «неуместной скромности», т.к. он мало писал о своём изобретении. Мы знаем причину этого: учёный был связан клятвенным обязательством хранить в тайне создаваемую им систему телеграфии без проводов для Военно-морского флота России.

(Демонстрация кодослайда со схемами радиоприёмников Попова и Маркони, их сравнение и обсуждение.)

Учитель истории. Русско-японская война была первой школой боевого применения радиосвязи. Она показала широкие возможности нового вида связи для управления боевыми действиями на море и на суше. Однако царское правительство не приняло необходимых мер по развитию техники радиосвязи и её внедрению в вооружённые силы.

В Цусимском сражении (14–15 мая 1905 г.) между 2-й русской Тихоокеанской эскадрой, отрядом 3-й Тихоокеанской эскадры и японским флотом у японцев связь была намного эффективнее. А стало быть, эффективнее было управление боевыми кораблями. Русские же практически потеряли связь в бою, что привело к потере управления и инициативы, в результате чего японский флот окружил эскадру России, расстрелял наши корабли поодиночке, и сражение закончилось полным разгромом Российского флота, подавляющее число российских кораблей было либо потоплено, либо взято в плен.

Поговорим о соотношении сил: радиосвязь в этом сражении почти не использовалась русскими из-за недооценки её роли командованием, что послужило одной из причин неслаженного действия кораблей. Радисты русских кораблей перед входом в Цусимский пролив прослушивали работу японских корабельных радиостанций и могли бы своими передатчиками помешать ей, но командующий флотом адмирал З.П.Рождественский не разрешил этого сделать. Цусимское морское сражение, с одной стороны, указало на острую необходимость радиосвязи для управления боевыми действиями на море, а с другой стороны, проиллюстрировало непонимание командованием роли радио и неумение пользоваться им. А разгром русского флота предопределил поражение России в Русско-японской войне. Он показал, что техника определяет тактику в военном деле, равно как в общественной жизни экономика определяет политику.

Учитель физики. Значение изобретения А.С.Попова состоит в том, что почти одновременно были созданы два типа радиосвязи: человек–человек и природный объект–человек. Сигналы, передаваемые волнами Герца, будь они от природного объекта или от другого человека, равноправны по процессу передачи. За прошедшие 100 с лишним лет системы радиосвязи типа человек–человек (радиотелефон, радиотелеграф) и типа объект–человек (телевидение, радиолокация) стали равноправными, более того, система телевидения общепризнанна как доминирующая. Действительно, в течение сеанса связи, например, с космическим кораблём, приближающимся к Луне, до Земли доходят устный рассказ космонавта и снимок лунного ландшафта. И если «предком» радиоприёма можно считать систему радиосвязи А.С.Попова, то «предком» приёма картины космического ландшафта – его грозоотметчик.

На сегодняшнем уроке мы подробно изложили историю изобретения радио, отметив роль предшественников А.С.Попова (М.Фарадея, Дж.Максвелла, Г.Герца, Э.Бранли, О.Лоджа) и его последователей-соперников, самым знаменитым из которых был Г.Маркони.

В заключение нашего урока просим вас письменно ответить на вопрос: так кто же, по-вашему, изобрёл радио?

Литература

Речицкий В.И. Профессия – изобретатель. – М.: Просвещение, 1988.
Физика и химия: Универсальная энциклопедия школьника./ Сост. А.А.Воротников. – Минск: ТОО «Харвест», 1996.
Листов К.М., Трофимов К.Н. Радио и радиолокационная техника и их применение. – М.: Воен-издат, 1960.
ОТ РЕДАКЦИИ. См. также публикации в газете «Физика»:
Морозов И.Д. Что изобрёл А.С.Попов, и на что получил патент Г.Маркони. – № 16, 20/02.
Морозов И.Д. А.С.Попов с Г.Маркони не встречался и подарков ему не дарил. – № 16, 17/03.

---

  

Алексей Валентинович Усатов – выпускник Киевского высшего общевойскового командного училища им. М.В.Фрунзе, учитель истории первой квалификационной категории. Заочно окончил истфак Читинского ГПИ им. Н.Г.Чернышевского с отличием. Преподавал военную историю России, Китая и Забайкалья в ЗабГПУ. Занимается проблемами интегрированных уроков истории и естественнонаучных дисциплин. Женат. Имеет сына. Увлекается украинской поэзией и музыкой.