登陆注册
31838800000010

第10章 一波三折——真空三极管

大家都知道,真空三极管是现代电器中不可缺少的元件。那你知道它的不平凡的发明经历吗?

1906年6月26日,是真空三极管的诞生日。三极管的诞生真是一波三折,而它的发明人福雷斯特还曾被当作骗子,扭送到警察局。

福雷斯特于1873年8月出生在美国的伊利诺斯州。他的父亲是位教师,曾经是一所黑人学校的校长。由于当时美国的种族歧视还很严重,人们看不起黑人,也看不起接近黑人的白人。福雷斯特一家常受别人冷遇与白眼,其父生性刚直,不让他与其他白人孩子一起玩。那时的福雷斯特是一个平平常常的少年。他的惟一爱好,是喜欢摆弄各种机器。他那时梦寐以求的,是当个机械技师。

1896年,福雷斯特大学毕业。正在这时,马可尼在英国成功地进行无线电表演的消息传到了美洲大陆。有一天,福雷斯特从杂志上读到一篇介绍马可尼的文章,并附有马可尼的照片。照片上,马可尼端正得坐在实验台前,神情严肃,他的左边放着电磁波发射机,右边放着接收机。这篇文章给了福雷斯特很大的启发,他决定改变方向,研究无线电。

接着,在1899年深秋,美国举行盛大的国际快艇比赛。马可尼应邀来到美国,用他的无线电装置报道比赛实况。他在一艘船上,五小时内向海岸无线电站拍发了4000多字的消息,消息再从陆上电台用电报线传给《纽约先驱论坛报》,能这样迅速及时的报道,尚属首次,令美国的新闻记者们惊叹不止。

福雷斯特早就盼望能亲眼看看马可尼的表演,一听到这个消息,天不亮就跑到码头上等候。等马可尼表演结束,福雷斯特拼命挤到前面,在收报机前停下来,看了又看。他的不同寻常的神态引起了马可尼的注意,使福雷斯特有幸与马可尼相识。他向马可尼请教了无线电技术中的一些难题,马可尼都向他做了解答。他还谈起自己研究了几年都一无所获的苦恼,马可尼鼓励他说,也许是没有找到适当的研究课题。马可尼介绍自己的工作,他正在努力提高接收机的灵敏度,其关键是革新现在用的金属屑检波器。但究竟应该怎么改,马可尼也没有成熟的意见。

马可尼的这一席话给福雷斯特留下了非常深刻的印象。改进金属屑波器,当时无线电研究中一个亟待解决的重大课题。在回家的路上,福雷斯特兴奋地想着:说不定我能够完成这个使命。这次观摩与谈话,对他后来的发明产生了不小的影响。

就在马可尼离开美国不到两个月,福雷斯特辞去研究所的工作,在纽约泰晤士街租了一间破旧的小屋,全心全意地研究改进检波器。由于辞去了工作,没有了正常的收入来源,他的生活很困难,他只好节衣缩食,买一些最简陋的器材做检测电波的试验。

为了维持生活,他白天常常去给富家子弟补习功课,有时到饭店去洗碗、扫地。一到夜里,他就沉浸在发明创造的乐趣之中。福雷斯特探索了一年,但收获甚微,他的各种试验都失败了。可是,他屡败屡战。

1900年一个隆冬的寒夜,福雷斯特又在灯下进行新的实验,屋里点的是煤气灯,实验装置也很粗糙。一个从旧货摊上买来的电键,两个自制的电瓶,再加上一个粗线圈,就构成了他的发射机。当他按动电键时,线圈就接通电源,发出火花,就辐射出电磁波信号。在靠近他的另一端,有一个同电流计相连的金属屑检波器,就成了接收机。检波器里的金属屑,他已经换过好几种,但效果都不理想。

此时福雷斯特一面按着电键,一面观察检波器的反应,他突然注意到头顶上的灯光一明一暗地在闪烁。开始,他以为是窗外刮风引起的。但再仔细观察,他发现灯光明暗变化却很有节奏,而且与电键开关有关,按动电键,线圈发出火花,煤气灯的火焰马上变暗;相反,松开电键,火焰立即变亮。

福雷斯特两眼盯着煤气灯,反复按着电键,观察火焰的变化,突然一个念头闪过:能不能利用这个现象来搞无线电检波呢?

经过三年的不断试验,他终于发明了一种“气体检波器”,并于1903年在舰船无线电通信中试用,获得了相当的成功。但是,用火焰来检测无线电波的方法虽然新奇,却并非上策,因为要在每台接收机里装上火焰装置,用起来显然很不方便,而且检波效率也不高。后来,福雷斯特放弃这个方法。

虽然火焰检波的方法被放弃了,但却成了福雷斯特通向成功的桥梁。他从火焰检波中得到启发,由此联想到:既然炽热的火焰能受电磁波影响,那么,炽热的灯丝是否也会影响呢?因此他想到用“灯泡”来检测电磁波,由此找到了打开通向真理大门的金钥匙。

正当福雷斯特研究用真空管检波的时候,有个朋友带给他意外的消息:英国的弗莱明博士发明了真空二极管。他急不可待地把刊登发明二极管消息的杂志找来阅读,这使他十分激动与羡慕。弗莱明的二极管同金属屑检波器比起来,确实前进了一大步,但只能做检波用,不能放大。福雷斯特看到了这点,他想试一试,打算再改进一下。

于是他找到了一个灯泡厂技师帮忙,制作了几个真空管。其灯丝用白金丝,在灯丝附近又装了块金属屏。他把真空管装在无线电接收机上,代替老式的金属屑检波器,果然效果很好。然后他又在电子管里封进了第三个电极,这是一片不大的锡箔,位置在灯丝与屏极之间,初看起来,并无特殊之处,但是,正是这个不显眼的小电极,改变了无线电世界的面貌。福雷斯特惊异地发现:在第三极上施加上一个不大的信号,就可改变屏极电流的大小,而且变化规律同所加的信号一致。他马上意识到,这表明第三个电极对屏极电流有控制作用。这个发现非同寻常,因为只要屏极电流的变化比信号的变化大,就意味着信号被放大了,而这正是许多发明家梦寐以求的目标。

但他并不急于公开他的发明,而是沉住气,毫不声张地继续进行试验。为了提高控制的灵敏度,他多次改变小锡箔在两极之间的位置,最后,他发现用金属丝代替小锡箔,效果最好,于是就用一根白金丝扭成网状,封装在灯丝与屏极之间,就这样世界上第一个真空三极管诞生了!由于控制极的形状像网栅,福雷斯特就把它称为“栅极”。它像一个非常灵敏的控制闸,按照施加信号的变化,有规律地改变着屏极电流的大小。由于屏极电流比栅极电流大得多,因此,微小电信号经过真空三极管就放大了许多倍。

福雷斯特发明三极管后,因没有钱进一步做试验,就只好带着自己的发明去找几家大公司,想说服那些老板给他资助。由于他不修边幅,穿得破破烂烂,连走两家公司,结果连大门都不让他进,因为门卫怀疑他是个行为不轨的人。当他来到第三家公司时,也把他当做流浪汉,不准他进去。任凭他怎么解释,也无济于事。门卫甚至怀疑他是个江湖骗子,就去报告了经理。这个经理也是一个势利小人,不容分说,竟叫来了几个彪形大汉把他扭送到警察局。

1906春天,法院开庭审判,美国纽约地方法院开庭审判这件案子。法官戴着庄严的黑礼帽,用手高高举起一个里面有金属网的玻璃泡,他宣称有人控告被告人用这种“莫名其妙的玩意儿”四处行骗。而福雷斯特竭力辩解说,这个玻璃泡是他的新发明,它可以把远在大西洋彼岸传来的微弱的电磁波加以放大。

这场官司持续的时间不长,却闹得满城风雨。无知的法官、好事的记者,谁都不会想到这个“莫名其妙的玩意儿”竟是20世纪的伟大发明之一。福雷斯特开始被控告是“公开行骗”,接着又告他“私设电台”。但他并不畏惧,相反,他机智地利用法庭这个公开的讲坛,大力宣传自己的发明。他充满信心地说:历史必将证明,我发明了空中帝国的王冠。福雷斯特说的“空中帝国”就是指无线电;“王冠”指的是真空三极管。经过他的申辩与斗争,他终于胜利了,法院无证据定他的罪,最后宣判他无罪释放。这场官司反倒使他出了名。1906年6月26日,他发明的真空三极管获得了美国专利,后人把这一天当作真空三极管的诞生日。

福雷斯特首先把三极管用在无线电接收机屏极检波电路中,使通信距离大大增加。不久,三极管又被用在电话增音机上,解决了贝尔电话公司当时正在设计的美国长途电话的关键问题。开始时由于真空度不够,管子寿命不长。到了1910年,德国科学家发明了分子泵,可以把三极管的真空度抽得很高,使用寿命大大提高,因此三极管很快大批量生产,广泛应用。到1918年,各种类型的无线电收发报机和电子设备都普遍采用了三极管。

总之,三极管使无线电发生了根本的变革,日本的一位科技传记作家指出:“真空三极管的发明,像升起了一颗信号弹,使全世界科学家都争先恐后地朝这个方向去研究。因此,在一个不长的时期里,电子器件获得了惊人的发展。”从三极管发展到四极管、五极管、七极管、大功率发射管等,形成了一个庞大的电子器件家族。

今天,当我们悠闲地听无线电广播,百无顾忌的用电话聊天时,我们不应忘记福雷斯特这个伟大的发明家。

同类推荐
  • 外星人探访记

    外星人探访记

    外星人攻击地球人吗?外星人在改造地球吗?外星人在制造谜团吗?……外星人几乎遍及世界各地,他们行踪不定,行动诡迷,人们相信他们比地球人强大而文明,但他们的来历和身份始终是一个谜。你想一睹外星人的真容吗?你想与外星人交朋友吗?本书将去伪存真地将未解之谜与科学研究结合起来,让读者不仅能够看到科学研究的轨迹与前沿,更能激发读者学习科学的热情。
  • 农民十万个怎么做·生产生活篇

    农民十万个怎么做·生产生活篇

    《农民十万个怎么做·生产生活篇》主要内容涵盖四个方面:一是介绍生产管理过程中的方法,增强农民生产管理的本领;二是介绍在人际交往中如何处理好各种关系,提升农民的文明素养;三是介绍与消费有关的知识与方法,帮助农民更好地做出消费决策,形成文明健康的生活方式;四是介绍饮食保键的方法和有关注意事项,提高农民的身体素质。
  • 涨姿势系列丛书之每天学点宗教常识

    涨姿势系列丛书之每天学点宗教常识

    本书是一本宗教常识精编荟萃,把读者可能感兴趣的、觉得有意思的,然而又零散的宗教常识编辑成册,帮助读者轻松熟悉古今有关宗教的基本常识,从而丰富知识,开阔视野。融知识性、趣味性于一体,具有较高的阅读和收藏价值。
  • 外星奇观未解之谜

    外星奇观未解之谜

    本书为少年课外阅读,补充少年知识的教学课外辅助读物。本书选取了适合少年阅读的关于科学奥秘的知识问题。
  • 品味一生的科普美文

    品味一生的科普美文

    《品味一生的科普美文》是一套知识性、文学性、艺术性完美结合的科学绘本。本书以清新流畅的文笔揭示出自然界鲜为人知的秘密:地球上为什么有四季?万物为什么有丰富的色彩?植物与动物怎样度过它们的白天与黑夜?太阳的能量怎样被储藏,怎样通过食物链在不同的生物之间传递?翻开这本书,它会用生动的语言告诉你这一切。地球上有着各种各样的气候与地貌,它们是怎样形成的呢?土壤究竟是一种什么东西呢?那些与大地密不可分的植物与动物,总是从土壤中来,又回到土壤中去。这本书会告诉你,物质怎样通过土壤进行这种永恒的循环。
热门推荐
  • 光与暗之歌

    光与暗之歌

    秦勉一直过着平静和祥的生活,直到“他”的出现打破了一切。自己究竟是谁?他又是谁?在这局棋中自己又是扮演着什么角色?
  • 唯凰独尊

    唯凰独尊

    女子为凰,男子为凤!唯武独尊!这是最高位面——乾坤大陆从不改变的规则!她乃凤凰一族的族长千璃,自以为天下无敌,但是,她的骄傲自大害了她。那一夜的的激战,让她彻底明白了骄傲的后果,也看透了人心,幸好,苍天有眼!她虽然肉身尽毁,但她的灵魂以及与生俱来的玄力,随着空间风暴来到了渺小的分世界——光暗大陆。与一名同样叫千璃的女子的尸体,借尸还魂。她懦弱,而她坚强,她废柴,而她妖孽,她低贱,而她高贵。神凰之女千璃与同名的废物小姐千璃,简直就是天壤之别,却融合在一起。凭着惊人的天赋和悟性,她开始了漫漫修炼之路。七系灵种,百分之百天赋值,流光溢彩的灵力,霸道无比的剑气。红衣潋滟,惊动世人,唯凰独尊!
  • 火轮

    火轮

    出生身体便携带炽焰之火的女孩宁儿,随军征战。随着实力的提升,遭遇的敌人各有不同。但是心中的善良,一直是前进的指明灯。作品交流298043553
  • 我许愿都能实现

    我许愿都能实现

    “道祖保佑,大吉大利,今晚开个牛皮的天赋。”唐钰小宝虔诚的朝着三清道祖的画像礼拜,上香。
  • 雄霸苍穹

    雄霸苍穹

    废物方凌山意外开启血脉天赋,时来运转,成为一代天骄,且看他如何践踏敌人、夺天地造化,成为雄霸苍穹的神话人物。
  • 女配上啊,逆袭女主

    女配上啊,逆袭女主

    女配就活该被虐死吗?女配就活该是垫脚石吗?女配就活该被炮灰吗?不,拒绝。且看我是如何逆转女配的人生,呵呵。女主你完了(简介无能,你们自己看吧)
  • 捡个飞碟送外卖

    捡个飞碟送外卖

    坐着飞碟送外卖,那叫一个速度啊!管管闲事交女友,那叫一个惬意啊!把外卖送到外国去,那叫一个轰动啊!再送到外星球上去呢?那叫、那叫一个流弊啊!
  • 蜜糖小同桌

    蜜糖小同桌

    本想着转学后就可以专心学习,但苏梓于怎么也想不到自己的同桌竟然会是他!!!看来日子是不能好好过了。。。
  • 墓斋记

    墓斋记

    人生有三魂七魄,生而为灵,聚阳;死而为尸,纳阴。阴阳交错,镇尸汇棺,地府冥墓,聚得阳纳得阴,福禄后代;阴阳失两衡,祸遗千秋。死人,古尸尤为聚财,明器古董,是不二的横财,也是这个时代地下行者——掘金士的职业场所。几十年前的一位掘金士发掘出明代:三王星塚;却有着诡异:八眼碧狐,无面尸身,九鼎青棺,一切都是一个谜。只留下一本血染的《墓斋记》记载墓穴方位,被后人所得......一切又开始了新的历程【本书粉丝讨论群:306914650;欢迎各位读者的加入,讨论剧情人物】
  • 练级好难

    练级好难

    多愁善感的普通人周一峰,生前就路人一枚的文青。生后到了这个人人穿越的世界。翻手为云覆手为雨的他,看着别人眼里的羡慕和畏惧。只想大喊一声,我升级为什么这么慢。