Lee de Forest e os primeiros passos da eletrônica

Que nação não gostaria de chamar um de seus filhos de inventor do rádio e classificar a prioridade da grande descoberta por trás de sua terra natal? É por isso que as disputas entre os historiadores da ciência não cessam há um século.

São apresentados os argumentos e opiniões mais convincentes, nos quais não existem tantos nomes: Maxwell (Inglaterra), Hertz (Alemanha), Branly (França), Popov (Rússia), Marconi (Itália).

Entre esta galáxia de grandes mentes, cada uma das quais merece a honra de ser incluída na "biografia" de um novo meio de comunicação, você pode conhecer outros cientistas, "escalões inferiores". Mas mesmo entre eles, um engenheiro americano Lee de Forest Parece que a figura, à primeira vista, não é adequada para o papel de fundador do rádio. Afinal, ele começou a pesquisar no campo da radiotelegrafia, depois que os primeiros sinais foram transmitidos através do Atlântico, e o telégrafo de faísca, como era chamado então, era amplamente utilizado na prática. Mas por que, na terra natal de um engenheiro cientista, nos EUA, seu nome é pronunciado em combinação com as palavras "pai do rádio" e até "avô da televisão"? De fato, deve haver uma boa razão para isso. E eles são.

O radiotelefone é relevante

O fim do século XIX. foi marcado por um evento que recebeu inicialmente pouca importância. Assistentes A. S. Popov - P. N. Rybkin e D. S. Troitsky descobriram do ponto de vista atual uma coisa "auto-evidente".

Tentando encontrar um mau funcionamento no rádio tocando os circuitos elétricos usando um telefone comum, eles ouviram distintamente os sinais de rádio do código Morse da estação de rádio mais próxima.

Primeiro, isso significava que, usando ondas de rádio, você pode transmitir sinais sonoros. Em segundo lugar, tornou-se possível receber um sinal de baixa potência por ouvido, ao qual o relé receptor não respondeu - um elemento indispensável dos primeiros projetos.

Em 26 de julho de 1899, A. S. Popov recebeu o privilégio e as patentes russas na Inglaterra e na França por "Receptor telefônico de despachos enviados usando ondas eletromagnéticas via sistema Morse" [2]. Foi decidido testar o novo sistema de comunicação no esquadrão existente da frota do Mar Negro. Durante a campanha de verão de 1901 na região de Novorossiysk, o alcance da transmissão chegou às vezes a cerca de 150 km. Embora a área de cobertura tenha sido um pouco menor, a conclusão de que as ondas de rádio são percebidas além do horizonte foi inequívoca [3].

A versão inicial do detector de gás É apropriado dar um exemplo clássico de "estupidez" quando a burocracia impede o desenvolvimento do progresso. "O comando da frota do Mar Negro", disse Rybkin, "proibiu o uso de radiotelefones na frota, referindo-se ao fato de que a fita telegráfica é um documento, enquanto confiava que o operador de rádio que recebeu a palavra era obrigado a confirmar com o selo oficial. E o tempo passou, adiante estavam as tragédias de Tsushima e do Titanic, mas não havia incentivos para realizar pesquisas no campo da transmissão da fala humana no rádio.

Nos Estados Unidos naquela época, esse trabalho já começou. Seus resultados mostraram que os transmissores de faísca não são adequados para essa finalidade e a frequência da onda portadora deve ser de pelo menos 10 mil períodos por segundo.

O engenheiro R. Fesenden, que criou geradores de máquinas elétricas de alta frequência (alternadores), abordou os problemas da radiotelefonia. Desde 1906, com a ajuda deles, foram realizadas as primeiras negociações radiotelefônicas na costa atlântica. A propósito, o tópico deles era o custo do peixe no mercado de Boston.

Os navegadores nos Estados Unidos se recusaram a estudar as regras de trabalho com uma chave telegráfica, por isso foi decidido ter operadores de rádio apenas em navios de passageiros (outros navios eram equipados apenas com radiotelefonia).

"Áudio" - a chamada invenção

Lee de Forest aparece na arena do trabalho de telégrafo de faísca em 1900. Depois de substituir vários laboratórios de pioneiros de um novo tipo de comunicação, em 1902 ele organizou sua própria American Wireless Telegraph Company.

Da engenharia elétrica, ele sabia que quando o ar era irradiado pela chama de uma vela acesa, ele se tornava condutor. O mesmo aconteceu ao aquecer qualquer gás rarefeito. Confiante de que mais cedo ou mais tarde, entre os gases que brilham sob a influência da corrente elétrica, um bom detector de ondas Hertz pode ser encontrado, Lee de Forest começa a experimentar.

Já em 1903, ele fez uma experiência muito bem-sucedida e promissora. Duas placas de platina do condensador de ar "lambiam" a chama do queimador, e o campo da bobina eletromagnética conectada entre a antena e o solo atuava no plasma dentro dela (Fig. 1).

Fig. 1.

Com este detector, Lee de Forest recebeu sinais de um navio no porto de Nova York. O primeiro sucesso inspirou o inventor. Mas colocar esse dispositivo em prática não era possível. "Era óbvio que um dispositivo com chama de gás era inaceitável para uma estação de rádio de navios", escreveu o inventor, "então comecei a procurar uma maneira de aquecer o gás diretamente com corrente elétrica".

A maneira mais fácil de fazer isso era usar uma lâmpada Edison comum, inserindo placas de eletrodo de platina e embrulhando uma lâmpada de vidro com parte da bobina receptora. Posteriormente, um dos eletrodos de platina foi removido e, em vez disso, foi utilizada uma lâmpada quente (Fig. 2). Um rádio com esse detector não funcionava pior que outros dispositivos similares, mas não melhor.

Fig. 2.

Conduzindo inúmeras experiências, Lee de Forest uma vez embrulhou um cilindro de vidro de uma lâmpada com folha de metal conectada a uma antena. O receptor ficou mais sensível. "Naquele momento", lembra o cientista, "percebi que a eficiência da lâmpada pode aumentar se o terceiro eletrodo for colocado dentro". O que o pesquisador se apressou a fazer. A qualidade da recepção aumentou.

Experiências adicionais levam o inventor à idéia de que é eficaz se colocado entre o filamento e a placa coletora atual. "Obviamente", diz Lee de Forest, "que o terceiro eletrodo não deve ser uma placa sólida".

A busca começou por materiais, formas e tamanhos do eletrodo, bem como sua localização entre os dois terminais da lâmpada.

O projeto mais bem-sucedido foi aquele em que o papel de um eletrodo era desempenhado por um filamento em brasa de uma lâmpada colocada em outro eletrodo na forma de um cilindro. Entre eles, o terceiro eletrodo foi localizado, feito na forma de uma espiral de arame (Fig. 3).

Fig. 3.

O inventor chamou sua ideia de "audição" (do latim "audio" - para ouvir e do grego "ion" - indo). A qualidade do dispositivo foi determinada pela força do som do sinal recebido pelo ouvido e excedeu todos os dispositivos usados ​​anteriormente. Mais tarde, com a mão leve do engenheiro elétrico inglês William Eccles, lâmpadas com três eletrodos foram chamadas triodos.

Fig. 4)

Busca pela verdade e descoberta

Os operadores de rádio naval (ou seja, a frota usava um novo meio de comunicação), tentando aumentar a sensibilidade das audições, aqueciam o filamento a limites inaceitáveis ​​e queimavam. Os especialistas da Marinha, sem entender o problema, deram a ordem "não para adquirir audições, mas para usar detectores antigos".

Os cientistas não encontraram nada de novo no design de Lee de Forest. Aqui está o que Fleming, o inventor do diodo, escreveu: “Em outubro de 1906, o Dr. Forest descreveu um dispositivo que ele chamou de audição, que é uma simples repetição minha, descrita dezoito meses antes. A mudança introduzida não dá uma diferença significativa nas ações do dispositivo como detector ”[6]. Foi escrito em 1907, mas mesmo em 1908, o francês C. Tissot confirma a prioridade de Fleming.

Um fato interessante é que ambos os inventores de dispositivos eletrônicos originais, que aceitaram o elétron como realidade, abordaram a determinação da prioridade sob diferentes perspectivas. Fleming considerou os dispositivos eletrônicos, e Lee de Forest - ionic. No entanto, não há nada de surpreendente nisso.

O circuito elétrico de um receptor de rádio com um detector de gás As bombas de vácuo existentes na época, destinadas à produção de lâmpadas elétricas, eram tão imperfeitas que permitiam interpretar os processos ocorridos na audição de duas maneiras. Lee de Forest acreditava que seu dispositivo trabalha com o princípio de ionização de um gás profundamente rarefeito. Somente a invenção de bombas de vácuo por difusão e muitos anos de pesquisa nos permitiram estudar minuciosamente as capacidades de um tubo de rádio com um eletrodo adicional e verificar a natureza eletrônica de seus processos internos.

Verdadeiramente revolucionário foi a capacidade da audição de amplificar o sinal que chegava a ele. Os receptores de rádio agora podiam perceber sinais de estações de rádio remotas ou muito fracas. As potências do transmissor podem ser reduzidas, o que contribuiu para uma distribuição mais ampla do radiotelefônico.

No entanto, o desenvolvimento de sistemas de transmissão de fala humana não se propôs a introduzir a transmissão de informações, informações ou músicas, mas precisou de radiotelefonia para negócios e comunicação bidirecional benéfica, mas algo inesperado aconteceu ...

Todo mundo está cansado de anúncios irritantes de rádio e televisão. Mas, por uma questão de justiça histórica, devemos admitir que a publicidade no rádio apareceu antes da transmissão. E o mais diretamente relacionado a ele não é outro senão o inventor da audição.

Aqui está o que o próprio Lee de Forest escreveu: “Em 1909, produzi telefones sem fio para os Estados Unidos. Cada kit foi testado com notas fonográficas. Para minha surpresa, muitos presuntos e operadores profissionais desfrutaram desses programas de controle. Naturalmente, a idéia de transmitir veio a mim. Música atraente e programas interessantes podem ser transmitidos, criando uma demanda por equipamentos sem fio. ”

Para fins publicitários, foram organizadas as primeiras transmissões ao vivo da Ópera Metropolitana de Nova York e, em novembro de 1916, foi realizada a idéia de transferir o procedimento de contagem durante a eleição presidencial. Foi ela quem aumentou acentuadamente o interesse nas transmissões de rádio.

Pela primeira vez no mundo, a transmissão regular começou nos EUA a partir da cidade de Pittsburgh desde 1921. A primeira publicidade em rádio, que descreveu as vantagens e o baixo custo dos apartamentos nos arranha-céus de Long Island, foi transmitida em 1922 em Nova York. No entanto, Lee de Forest não tinha nada a ver com ela.

Fig. 5)

Outra descoberta

Tendo implementado com sucesso seu áudio em um rádio, Lee de Forest não pôde deixar de pensar em usá-lo em um transmissor de rádio. O fato é que a geração de ondas de rádio está associada a dispositivos que realizam processos oscilatórios. Existem muitos emissores de vibrações na natureza. É um sino, cordas vocais, um lustre balançando sob o teto e um pêndulo de um relógio de parede.

Na eletricidade, você pode criar uma fonte de oscilação combinando um capacitor carregado e indutância em um circuito, formando o chamado circuito oscilatório. Todos os sistemas vibracionais naturais produzem vibrações amortecidas. A corda deixa de tocar depois de algum tempo, as ondas do mar se acalmam. As flutuações nos circuitos também desaparecem.

As transmissões de alta qualidade requerem oscilações não atenuadas. E isso não é fácil de fazer. Para a faixa de comprimento de onda longo, você pode criar um gerador de máquina de oscilações de alta frequência. Mas como resolver o problema com o circuito oscilatório, fornecendo oscilações de quase qualquer frequência?

Por exemplo, em um relógio de parede para criar oscilações não amortecidas do pêndulo por vários dias, mecanismos especiais foram construídos para empurrar regularmente o pêndulo em um momento estritamente definido na fase de seu movimento. A energia para isso é retirada dos pesos levantados ou da mola enrolada. O dispositivo é chamado de mecanismo de ancoragem.

Mas e o circuito oscilatório? Lee de Forest inclui o circuito oscilatório no circuito da grade de sua audição e, através dos circuitos elétricos, o sinal amplificado do circuito oscilatório novamente cai no mesmo circuito, "pressionando" as oscilações no momento certo, de modo que a amplitude e abertura na engenharia elétrica sejam chamadas de feedback positivo e agora sejam usadas em milhares de dispositivos diferentes.

Lee de Forest recebeu uma patente para este sistema em 1915. Agora, não era difícil obter oscilações elétricas das frequências necessárias. É verdade que os primeiros geradores de tubos a princípio não podiam fornecer a energia necessária para os transmissores. Uma feroz competição começará entre alternadores e geradores de tubos. No final, os alternadores desaparecerão de uso e a lâmpada eletrônica ocupará seu devido lugar.

Mas o inventor da audição não seria americano se não tivesse encontrado uma aplicação prática para seu dispositivo, não apenas no rádio. Ele cria o primeiro instrumento musical eletrônico.

Tendo construído um gerador elétrico de frequências sonoras nas audições, um triodo por oitava e amplificado os sinais, ele os alimenta em alto-falantes localizados ao redor do perímetro da sala. Portanto, ao longo do caminho, os problemas de som surround são resolvidos. Mas, o mais importante, mudando a sintonia dos circuitos oscilatórios, Lee de Forest conseguiu obter sons encantadores, incomuns para o ouvido humano.

Lee de Forest chamou seu instrumento de "piano de áudio". Ao mesmo tempo, palavras proféticas foram expressas: "Espero que, com a ajuda desta pequena lâmpada eletrônica, eu possa aperfeiçoar o instrumento o suficiente para que os músicos possam realizar suas fantasias musicais mais ricas".

"O Grande Mudo" falou

O cinema apareceu quase simultaneamente com o primeiro receptor de rádio. Os irmãos Louis e Auguste Lumiere, em março de 1895, conduziram uma demonstração piloto dos primeiros tiros documentados. No final daquele ano, o primeiro cinema comercial foi construído em Paris. Inicialmente, os filmes nem podiam ser considerados como tais, no entanto, os cinemas eram chamados de "atrações técnicas" sob o nome "fotografia ao vivo".

Mas muito em breve, essas atrações se tornaram sérias concorrentes ao teatro comum. Uma nova forma de arte está surgindo, mais barata e mais móvel. Logo, todo o território dos Estados Unidos estava coberto por uma rede de cinemas, que eram visitados por até 5 milhões de espectadores por dia. Tornou-se claro que este também é um grande negócio [7].

Mas por quanto tempo as pessoas podem se interessar, embora sejam artísticas, mas com expressões faciais e legendas curtas? A aparição nas telas de atores proeminentes elevou o prestígio da nova arte ao título de "grande idiota", mas, como dizem os ingleses, "um milagre é apenas nove dias um milagre". O número de visitantes do cinema começou a diminuir.

Para melhorar a situação, eles começaram a contratar músicos especiais, seringueiros, que acompanhavam o filme com música. O grande A. Edison adaptou seu fonógrafo para esse fim.

Um certo inventor, Homon, ofereceu ao venerável público um "cronofonte". Um nome alto escondia um disco comum, rodado de forma síncrona com o motor do filme, onde o movimento dos lábios dos atores coincidia mais ou menos com o som. Mas o gramofone estava parado perto da tela do cinema e o projetor estava do outro lado do corredor. Gerenciar esse sistema foi difícil. A qualidade do som acabou, como se costuma dizer, sem trabalho.

As empresas elétricas se fundiram em conglomerados. Empresas gigantes não precisavam dele, e o orgulho não permitia que ele se contentasse com a posição de um engenheiro comum com um salário mensal. E Forest decidiu enfrentar os problemas de pontuação de filmes.

Sua idéia era que o “coelho da luz” gravasse em um filme fotossensível as variações de som na trilha sonora paralelas à imagem. A sincronicidade foi perfeita. Com a ajuda das audições, foi possível obter qualquer volume.

Para anunciar sua nova invenção de 1923 a 1927, Lee de Forest filmou mais de 100 curtas com muitos atores famosos, antecipando o surgimento de videoclipes modernos.

O inventor por anunciar seu "fonofilme" surpreendeu os compatriotas ao reproduzir na tela o discurso do 30º presidente dos EUA Coolidge no gramado em frente à Casa Branca. Pela primeira vez, um líder americano falou da tela. O público desta novidade encantou. A febre começou de novo. Nasceu

A idade de ouro de Hollywood.

Mas o inventor não precisou tirar vantagem desse sucesso. "Os advogados da Western Electric and Telephone Company", escreveu o biógrafo de Foresta M. Wilson, "circularam com sucesso e usaram sua invenção de graça".

Uma vida grande e frutífera foi passada pelo engenheiro americano Lee de Forest. A humanidade deve muito a ele. Um dos primeiros ele acreditava na existência de um elétron, juntamente com Fleming lançou as bases da rádio eletrônica.

Os resultados de sua pesquisa encontraram aplicação em muitas coisas familiares: de um telefone celular ultramoderno a um código de barras de mercadorias. No entanto, apesar de inúmeras petições, ele nunca recebeu o Prêmio Nobel.

Em 5 de outubro de 1956, 50 anos após a invenção do tubo de rádio (audição), o governo francês concedeu a Lee de Forest a Ordem da Legião de Honra. Na apresentação do prêmio, as palavras foram ditas que "a descoberta de Lee de Forest é uma das maiores da história da ciência e da tecnologia, e especialistas em todos os campos da ciência devem expressar respeito, admiração e admiração". Essas palavras foram ditas pelo físico Louis de Broglie, laureado com o Prêmio Nobel, um dos fundadores da física quântica. E ele sabia o que estava dizendo.