電子蚈算機ずは わかりやすく解説

人間はいろいろな機械を発明しお、科孊を発達させたした。
そしお、人間が力を䜿っおするしごずを機械にさせるようになりたした。

機械は人間の手や足ではできないような倧きな力や速さでしごずができたす。

そのうえ人間は、頭を䜿っおするしごずたでも機械にやらせるこずができるようになりたした。


人間がやれば䜕十幎もかかるずいうような面倒な蚈算をたった䜕秒ずいう短い時間にしかも間違えないで蚈算する機械が、いたでは䜿われおいたす。

電子蚈算機はそういう機械です。

1946幎に、アメリカの゚ニアックずいう電子蚈算機は数千の真空管を䜿い、円呚の長さず盎埄の割合、぀たり円呚率を二千䜙けたたで蚈算したした。

電了蚈算機の倧きなものは、トランゞスタなどを䜕䞇本も䜿っおいたす。
最倧では、トランゞスタよりもさらに小型の集積回路ICを䜿ったものが぀くられおいたす。

電子蚈算機は蚈算をするだけではなく非垞にたくさんの資料の敎理をしたり、統蚈をずったりその結果を芚えおおくこずもやりたす。

そればかりでなく、将棋をさす機械も、電子蚈算機のしくみでできたす。

たた、翻蚳する機械、たずえば、ロシア語を英語になおしたりするこずができる機械もあり日本語を英語になおす機械も考えられおいたす。

これらの機械は電子頭脳ず蚀われたす。

電子頭脳は、化孊工堎などの機械をあや぀るのにも利甚されオヌトメヌションずいっお、人間のいらない工堎もできおいたす。

制埡宀には蚈噚を芋぀める人が2、3人いるだけで機械が故障すればブザヌが知らせたり、自動的になおるようになっおいたす。




FM呚波数倉調・宇宙通信・レヌザヌ光線ずはわかりやすく解説

FM呚波数倉調

ふ぀うの䞭波を䜿ったラゞオ攟送では送りたい音声の振動にしたがうように音声より呚波数のずっず高い電波にのせお送る振幅倉調を利甚しおいたす。

この方法では、1぀の電波に、1぀の攟送しかのせられたせん。

ずころがFM攟送では、呚波数の高い電波の呚波数を送る音声にしたがっお倉化させお攟送する方法です。

AMにくらべお雑音の圱響か入りにくく音質がよく、そのうえPM倚重通信では、ある幅の電波に䜕癟ずいう蚀葉や音をのせるこずができたす。

ですから、FM倚重通信は郜垂のあいだの電話の䞭継やテレビの䞭継に䜿われおいたす。

たずえば、東京から倧阪ぞ電話をかけるような堎合でもFMの䞭継が䜿われるようになっおからは電話を申しこめば埅たずに通話ができるようになりたした。

FM通信には、テレビに䜿われおいる電波よりいっそう波長が短い極超短波FMでは76110メガヘルツが䜿われおいたす。

そのため、電波が光ず同じように盎進しビルや山の陰では匱くなっおしたいたす。

そのため、芋通せるずころたでしか電波が届かないのでバラボラアンテナで䞭継しおいたす。

攟送局や倧きなビル、山の䞊などで芋かけるおわん圢をしたパラボラアンテナは、たいおいFM倚重通信甚のアンテナです。


レヌダヌ

レヌダヌは、第次䞖界倧戊のずきに敵の飛行機をはやく芋぀けるために研究され、発達したものです。

レヌダヌから送られた超短波は、䜕か物にあたるず跳ね返っおきたす。
ずくに金属などにあたるず、匷く反射されたす。

ですから、ある方向に送った電波が跳ね返っおきたらそちらに䜕かがあるこずがわかりたす。
たた、電波をだしおから、跳ね返っおくるたでの時間を調べればその物たでの距離もわかりたす。

いたでは、レヌダヌのおかげで飛行機は霧や雲の䞭でも、安党に飛び、着陞するこずができたす。
船の航海も、ずっず安党になりたした。

気象甚レヌダヌは、台颚の目をずらえたり雚雲を芳枬したりするために甚いられたす。

レヌダヌは、どんな霧の䞭でも暗闇の䞭でも芋える電波の目ず蚀えるでしょう。

電波望遠鏡

倪陜や星に関するこずを研究する孊問を倩文孊ず蚀いたすが以前には、倪陜や星から送られおくる光を望遠鏡やそのほかの噚械によっお調べいろいろなこずが研究されおいたした。

ずころが、1932幎、アメリカのゞャンスキヌが銀河の方向から電波がくるこずを発芋しそれ以来、倪陜や星から、いろいろな呚波数の電波が出おいるこずがわかり、その電波を調べるこずによっお今たでわからなかったこずも、知るこずができるようになりたした。

そのうえ、光は出しおいないが電波やX線を出しおいる星もいろいろ芋぀かり宇宙の様子が、いっそうはっきりしおきたした。

しかし、倩䜓からくる電波は極めお匱いのでそれをはっきりず受けるには倧きなアンテナがいりたす。

このような装眮を電波望遠鏡ずいっお、日本にもありたすが倖囜では倧じかけなものがたくさん぀くられおいたす。

ロラン

第二次䞖界倧戊䞭に遠くの船や飛行機に䜍眮を教えるために発明されたした。

陞䞊の離れた2か所の無線局からそれぞれ特別な圢の信号をのせた電波を同時に送りだしそれらを船などで受信し、2぀の信号のずれをはかるこずによっお船などがいたいる䜍眮を地図䞊で知るこずができるようなしくみになっおしたす。

ロラン電波は、送信所から2000キロメヌトルも離れたずころでも受信できるので、倪平掋や倧西掋で広く䜿われおいたす。

宇宙通信

地球から宇宙にある人工衛星などず通信したり宇宙にある衛星船どうしなどで通信するこずを宇宙通信ず蚀いたす。

月やそのほかの倩䜓に打ち䞊げたりロケットが勝手なずころにいっおしたわないために地球から送る電波で正しい飛び方をするように呜什するこずができたす。

そしお、倩䜓に近づくず、逆掚進ロケットをはたらかせゆっくりず倩䜓に着陞するように呜什するこずもできたす。

たた、倩䜓の衚面の様子を写真にう぀し特殊な方法で地球ぞ送っおくるように呜什するこずもできたす。

そのほか、小さなシャベルを䜿っお地面をほり、その岩石の皮類を調べ、さらにそれを電波で報告させるこずもできたす。

このように、宇宙通信により倩䜓のいろいろなこずが、だんたんわかるようになっおきたした。



通信衛星

倖囜ずの無線通信は、短波を䜿っおできたすがテレビ攟送や倚重通信は短波ではできたせん。

それは、呚波数が䜎いので、倚くの信号を送るこずができないからです。
そのため、マむクロ波を䜿えばよいのですがマむクロ波は電離局を通り抜けるので、地球の裏偎には届きたせん。

そこで、赀道䞊の3侇6000キロメヌトルの高さにそれぞれが䞉角圢の頂点になるように人工衛星を打ち䞊げそれにマむクロ波の䞭継をさせたす。

それが通信衛星です。

この衛星は、ほかの人工衛星ず違っお地球から芋るず止たっおいるように芋えたす。
しかし、本圓は地球のたわりを公転しおしるので萜ちおこないのです。

このように、3個の通信衛星を打ち䞊げおおくず䞖界䞭の人々がいっしょに同じテレビを芋たりどこの囜の人ずでも、かんたんに通信ができたす。

レヌザヌ光線

写頁を撮るずきによく䜿われるキセノンガスの攟電管から匷い光を出しおこれをルビヌ宝石ず同じ質の鉱物などの特殊な物質にあおるず特別な性質をもった匷い光がでたす。

これがレヌザヌ光線です。

レヌザヌ光線は、ふ぀うの電灯などから出る光線ず違っお遠くぞいっおも広がらないので匱たりたせん。

それで、マむクロ波ず同じように芋通しのきくずころで通信に䜿うこずが考えられおいたす。

将来の宇宙通信の有力な方法になるこずでしょう。




テレビゞョン攟送のしくみずは わかりやすく解説

テレビゞョン受像機

テレビゞョン受像機にはふ぀う20本くらいの真空管やトランゞスタなどが䜿われおいたす。
そのうちいちばん倧切なのは、ブラりン管です。

アンテナで受信した電波を増幅しそれから、信号電流映像電流ず音声電流をずりだしたす。
これは、ラゞオの電波から音声電流をずりだす怜波にあたりたす。

ずりだした信号電流のうち、音声電流は増幅しおスピヌカヌぞおくり音声をださせ、映像電流も増幅しおからブラりン管ぞ送りたす。


ブラりン管

ブラりン管は、電流の匷匱を光の匷匱にかえる真空管です。

ブラりン管の䞭には、速い電子の流れを぀くる郚分電子銃ずいうその流れを調節する郚分、電子の流れがあたるず光る郚分蛍光面がありたす。

映像電流がブラりン管に届くず電流の匷匱の通りに蛍光面の明るさがかわり、映像になりたす。

攟送局で電気にかえられた光が、たた光にもどっお実際に目に芋えるようになるわけです。

テレビゞョン攟送のしくみ

テレビゞョンは、音ずいっしょに、いろいろな映像を電波にのせお攟送するしくみです。

むメヌゞオルシコン

ラゞオ攟送では、マむクロホンで音波を電気振動にかえたした。
ずころが、テレビゞョンでは光の匷匱を電流の匷匱にかえなければなりたせん。

このはたらきをするのがテレビカメラのむメヌゞオルシコンです。

テレビカメラでは、ふ぀うのカメラのフィルムにそうずうするずころに、むメヌゞオルシコンの光電面ずいうスクリヌンがありたす。

テレビカずフのレンズを通った光で、スクリヌンの䞊に像ができるずそこから電子光電子が飛出したす。
光電面ずいうのに、光を電気にかえる面ずいう意味です。

光電面は匷い光があたったずころからはたくさんの光電子が飛出し匱い光があたったずころからは、光電子が少し飛出したす。

ですから、光の明暗を、電流の匷匱にかえるこずができたす。
この電流を映像電流ず蚀いたす。

音声は、マむクロホンで音声電流にかえお増幅し別に぀くった100メガヘルツくらいの高呚波を映像電流ず音声電流がいっしょにのるように倉調しおアンテナから電波ずしお送りだしたす。

カラヌテレビゞョン

レンズを通った光を䞉原色赀・緑・青)にわけおその䞉原色をふ぀うのテレビゞョンず同じように電流の匷匱にかえお超短波などにのせお送りたす。

電波をうける受像機にはふ぀う3本の電子銃ず䞉原色の蛍光を出す物質を现かくぬりわけた蛍光面があり、おくられおきた電流を映像電流にかえ、䞉原色をうたく重ね、もずの映像を぀くりだすようになっおいたす。




コむルずコンデンサヌのしくみずはラゞオ攟送のしくみずは

コむル

電線を䜕回かたいたものをコむルず蚀いたす。コむルに電流を流すず、磁石になりたす。

しかも、コむルは電流が匷く流れようずするずそれを匱め、電流が匱くなろうずするず、それを匷める性質がありたす。


コンデンサヌ

電気をたくわえるはたらきをするものをコンデンサヌ蓄電噚ず蚀いたす。
2枚の金属板を向い合せたような぀くりになっおいたす。

電気がたたっおいるコンデンサヌに、コむルを図の①のように぀なぐず、電気はから偎ぞ、コむルを䌝わっお流れたす。

このずき、コむルのはたらきによっおコンデンサヌの偎が、はじめず反察にになりたす。

そしお、こんどはコむルの䞭を反察向きに電流が流れたす。
これを繰り返すので、電気は䜕床もいったりきたりしたす。

1秒間に䜕回いったりきたりするか、コンデンサヌの倧きさず、コむルのたき数できたりたす。

倧きなコンデンサヌずたき数の倚いコむルを䜿えば振動数の少ない電流、぀たり䜎呚波電流が぀くれたす。

小さなコンデンサヌず、たき数の少ないコむルを䜿えば高呚波の電流ができたす。

けれども、この電流はすぐに匱たっおしたいたす。
い぀たでも続く振動電流にするには匱たろうずする電流を匷めおやらなければなりたせん。

それには、真空管の増幅䜜甚を䜿えばできたす。

図は、䞉極管ずコむルずコンデンサヌを䜿っお振動電流を぀くりだす真空竹発振噚です。

コむルAにできた振動電流は、すぐ近くにあるコむルBにう぀りたす。
これはトランス倉圧噚ず、たったく同じはたらきをしたす。

コむルにできた電圧は、真空管のグリッドに入り増幅されお、プレヌトからたたコむルAに入りたす。

これが繰り返されお電気振動がい぀たでも続けられたす。



ラゞオ攟送のしくみ

音声電流

人の声や音楜を攟送するずきには倖から䜙蚈な音が入らないようになっおいるスタゞオでマむクロホンで音を受け、音波空気の振動を電流の振動にかえたす。

これを、音声電流ず蚀いたす。

この音声電流をそのたたの圢で電線でおくりレシヌバヌで聞くのが電話です。

ラゞオ攟送では、音声電流を調敎宀で調敎したりほかのマむクロホンから送られおきた音声電流ずたぜたりしおから増幅噚で増幅し、送信所ぞ送りたす。

倉調

送信所では、氎晶発振噚ず真空管を䜿っお呚波数が䞀定の高呚波電流を぀くりだしたす。

これを搬送波ず蚀いたす。

そこで、音声電流の波の高さによっお高呚波電流の波の高さを加えるず、䞋の図Cのような波ができたす。

これを音声電流で振幅倉調AMずもいうされた高呚波ず蚀い。
音声の波圢の通りに、倧きく振動したり小さく振動したりしおいる高呚波ず考えるこずができたす。

そしお、これをさらに増幅噚で増幅しお、アンテナぞ送りたす。

アンテナは、地䞊にはられた1本の銅線でこれに倉調された高呚波電流が流れここから音声をのせた電波が空䞭ぞ送り出されたす。

波長

攟送に䜿われる高呚波の呚波数にはいろいろありたすがふ぀うのラゞオ攟送では、535キロヘルツから1600キロヘルツたでのあいだの電波がそれぞれの攟送局にわりあおられおいたす。

たずえば、NHKの東京第䞀攟送は590キロヘルツ倧阪の第䞀攟送は670キロヘルツの電波を䜿っおいたす。

呚波数の倚い電波は、それだけ波長が短いので3000キロヘルツから3䞇キロヘルツたでの電波を、短波ずよびたす。

ふ぀うのラゞオ攟送に䜿われおいる電波は、䞭波ず蚀いたす。
短波よりさらに波長の短い電波を超短波ず蚀いたた、䞭波よりさらに振動数の少ない電波を、長波ず蚀いたす。




アンテナずアヌスのしくみずは わかりやすく解説

攟送局では、匷い電波を送り出すために倧仕掛けなアンテナずアヌスを䜿っおいたす。

空䞭を䌝わっおきた電波を受けるにもアンテナずアヌスが必芁です。


アンテナには、ふ぀う、銅線が䜿われたす。

電波がくるずアンテナには電波の呚波数ず同じ呚波数の高呚波電流ができたす。

この電流は、アンテナの圢や倧きさによっおかわりたすがたいおい地䞊からの高さが高いほど匷く氎平な郚分が長いほど匷くなりたす。

感床のよいラゞオ受信機では宀内に、アンテナ線を少しはるだけでよいようです。

アンテナにできた高呚波電流はラゞオの入り口であるアンテナ同調コむルを通っおアヌス線から地面に䌝わっおいきたす。

ですから、アヌス線も電気をよく䌝える銅線で぀くり湿った地面に埋めた銅の板に、よくはんたづけしおおかなければなりたせん。

アンテナ線は、はだか線でも、被ふく線でもよいのですがラゞオ受信機に入る途䞭で、立朚や、軒先などにふれるず高呚波電流が逃げたす。

ですから、ずころどころに、がいしを䜿っお止めおおかなければなりたせん。

近頃のラゞオ受信機にはΌアンテナずいうものを噚械の䞭に備えたものが倚くなりたした。

このアンテナは、写真のような、515センチほどのダストコアに電線をたいたものでこれだず、ずくにアヌスがいらないので䟿利です。

それで、ポヌタブルラゞオには、たいおい、Όアンテナが䜿われおいたす。

しかしΌアンテナは、その向きによっお電波の受け方指向性が違いたすからラゞオをおく向きに気を぀けなければなりたせん。

テレビゞョン受像機に䜿われる電波の波長はラゞオの電波より短く、3メヌトルぐらいです。
このような電波をうけるには、ダむポヌルアンテナが䜿われたす。

これは、党長が電波の波長の半分の長さか波長ず同じ長さになるようにするず、電波がよくうけられたす。
アンテナず受像機の間に、フィヌダヌで぀なぎたす。

波長が、もっず短い極超短波になるずおわん圢をしたパラボラアンテナや䜿い道によっおいろいろな圢のアンテナが䜿われたす。




ラゞオ受信機のしくみず皮類ずは受信のしくみずは

ラゞオ受信機

ラゞオ受信機には、かんたんな鉱石ラゞオ受信機ほずんどがゲルマニりムダむオヌドを䜿っおいるをはじめ、ふ぀うの䞭波攟送のほかに短波攟送や攟送が聞かれるものたでたくさんの皮類がありたす。


鉱石ラゞオ受信機

たず、鉱石ラゞオ受信機に぀いお調べおみたしょう。図はその配線図です。

電波はアンテナから入り、同調コむルを通っおアヌスヘ出おいきたす。
同調コむルずバリコンの組みあわせで、聞きたい攟送の電波を遞びだしたす。

そこで、ゲルマニりムダむオヌド怜波噚を通すず電流の匷さが音波の圢をした2方向だけの高呚波電流がえられたす。

さらにレシヌバヌずコンデンサヌを぀なぐず、音が聞こえおきたす。
鉱石ラゞオ受信機は、電波が匷いずころではよく聞こえたすが匱いずころでは真空管やトランゞスタを䜿ったラゞオ受信機がいりたす。

䞉球ラゞオ受信機

3本の真空管を䜿っお攟送を聞くようにしたラゞオ受信機を䞉球ラゞオ受信機ず蚀いたす。

匱い電波を受けお、倧きな音ではっきり聞くためにはアンテナから取り入れた高呚波電流を充分匷めおやらなければなりたせん。

これを、増幅するず蚀いたす。

䞉球ラゞオ受信機では、たずアンテナから取り入れた高呚波電流の䞭から、アンテナ同調コむルずバリコンの組みあわせで攟送を遞びだしたす。

これを怜波管で怜波するず音声電流が取り出せたす。

これを同じ真空管で増幅し、぀ぎの䜎呚波増幅管によっおスピヌカヌを鳎らすこずができるように増幅しお、スピヌカヌぞ送りたす。

䞉球ラゞオ受信機は、鉱石ラゞオ受信機よりやや蟌み入っおいたすが原理は同じです。
残りの1本の真空管は敎流管で他の真空管のはたらきに必芁な高電圧の盎流を぀くる圹目をしたす。

五球スヌパヌラゞオ受信機

䞉球ラゞオ受信機ず同じようにアンテナから取り入れた高呚波電流の䞭からアンテナ同調コむルずバリコンの組みあわせで、攟送を遞びだしたす。

呚波数倉換管は、遞びだした呚波数を垞に455キロヘルツの䞭間呚波数をもった高呚波電流にかえたす。
こうするず、さらに倧きく増幅するこずも、かんたんになるのです。

䞭間呚波増幅管で増幅された電流は怜波増幅管でたず怜波さか、音声電流が取り出され再び増幅されたす。

増幅された音声電流は、最埌の真空管の䜎呚波増幅管によっおスピヌカヌを鳎らすこずができるように増幅しお送られたす。

五球スヌパヌラゞオ受信機は、蟌み入っおいるようですが鉱石ラゞオ受信機ず原理は同じものです。



同調

たくさんの攟送局からでたいろいろな呚波数の電波が、空䞭を䌝わっおきたす。

この電波をアンテナで受けおその䞭から聞きたい攟送を遞びださなければなりたせん。
これには同調回路ずいうものを䜿いたす。

コむルずコンデンサヌを぀ないだものにいろいろな呚波数の高呚波電流を送るずその䞭で、ちょうどよい呚波数の高呚波だけが、ずくに匷く振動したす。

これが同調です。

コむルやコンデンサヌをかえるず、同調する呚波数がかわり違う呚波数の電波を、匷く受けるこずができたす。

ふ぀うのラゞオ受信機では、コンデンサヌの倧きさ電気容量をかえお、いろいろな呚波数の電波に同調させたす。

このようなコンデンサヌをバリアブルコンデンサヌバリコンず蚀いたす。

たた、コむルの䞭にダストコアずいう鉄の合金の现かい粉を絶瞁物でかためた芯をさしこんで、同調する呚波数をかえるものもありたす。

いちばんかんたんな鉱石ラゞオ受信機ではコむルの途䞭からタップずいう線を䜕本もだしそれらにバリコンを適圓に぀なぎかえお同調呚波数をかえるこずもありたす。

怜波・増幅

遞びだされた高呚波電流は、レシヌバヌに通しおも音声にはなりたせん。
その䞭から、音声電流をずりださなければなりたせん。

これが怜波です。

鉱石ラゞオ受信機の音声電流は、非垞に匱いのでそのたたでは、スピヌカヌを鳎らすこずはできたせん。

䞉球ラゞオ受信機では、怜波されたばかりの音声電流は匱いので真空管を䜿っお、充分匷くしたす。これが䜎呚波増幅です。

五球スヌパヌラゞオ受信機では、高呚波電流を䞀床別の呚波数䞭間呚波数の電流にかえ、増幅しおから怜波し音声電流を取り出したす。

これを2぀の真空管で増幅し、スピヌカヌを鳎らしたす。

ずくに感床のよいものでは、アンテナから取り入れた高呚波電流をそのたた増幅したす。

それを、高呚波増幅ず蚀いたす。
それから䞭間呚波にかえ、増幅しおから怜波したす。




鉱石怜波噚・トランゞスタ・パラメトロンずは

ゲルマニりムダむオヌドず怜波䜜甚

攟送局から送られおくるラゞオの電波をアンテナから取り入れおそれをレシヌバヌに通しおも音声は聞こえたせん。

攟送電波は、図のAのようになっおいお1秒間に数十䞇回以䞊も振動しおいる高呚波だからです。
このような振動から音声電流を取り出すこずが怜波です。

鉱石ラゞオに䜿われおいるゲルマニりムを䜿った鉱石怜波噚は怜波するためのもので、二極管ず同じように電流を片方にだけ通す性質をもっおいたす。

Aのような、音声で倉調された高呚波電流を怜査波噚に通すずBのような片方だけの高呚波電流になっお出おきたす。

これをコンデンサヌに぀なぐず、のような音声電流になりたす。
この電流をレシヌバヌに通すず音になっお聞こえるのです。


トランゞスタ

真空管は、長いあいだラゞオやそのほかの電気噚械に䜿われおきたした。
真空管の倧郚分は高い枩床のカ゜ヌドからでる熱電子を利甚しおいるので、圢が倧きく、重く、熱くなりやすく、電力をたくさん䜿うので䞍䟿でした。

1848幎に、ゲルマニりムを䜿ったトランゞスタが発明され小型ラゞオやテレビなどにたくさん䜿われおいたす。

トランゞスタは、真空管にくらべるずずっず小さく、カ゜ヌドを熱する必芁がなくずくに䜎い電圧ではたらくので、電力も少なくおすみたす。

そのうえ、䞈倫で、寿呜が䜕倍も長いので非垞に進歩しお、広く䜿われるようになっおきたした。

半導䜓は、玔粋なゲルマニりムやシリコンに混ぜる䞍玔物の皮類ず割合により、N圢の半導䜓ずP圢の半導䜓ができたす。

トランゞスタには、N圢を2個のP圢ではさんだPNP圢トランゞスタや逆にP圢をN圢ではさんだNPN圢トランゞスタなどがありたす。

ふ぀うの、トランゞスタではそれぞれの半導䜓に導線がずり぀けおあるので3本あしのように芋えたす。

これらは、それぞれ䞉極管のプレヌト陜極・グリッド栌子カ゜ヌド陰極に盞圓する圹目をし、それぞれをコレクタヌ・ベヌス・゚ミッタず蚀いたす。

集積回路IC

トランゞスタは真空管にかわるすばらしい性質をもっおいるうえに極めお小さく぀くれるので、小型で性胜のよいラゞオやテレビ・電子蚈算機など、が぀くられるようになりたした。

しかし、トランゞスタに取り付けおはたらかすコンデンサヌや抵抗噚・ダむオヌドのような郚分品はあたり小さくはできたせん。

そこで、これらの郚分品をトランゞスタず同じように小さなかたたりに぀くっおおき、それぞれを電線で぀なぐかわりに順々に重ね合わせたり、ならべたりしお、党䜓を1぀にしたものが集積回路です。

こうすれば、ラゞオなどは珟圚よりもっず小さくなり腕時蚈くらいにするこずもできるしそのほかの電気噚械もずっず小型にするこずができ私たちの生掻にも倧ぞん圹に立぀こずでしょう。

パラメトロン

1955幎に、埌藀英䞀によっお発明され電子蚈算機に䜿われおいる郚分品です。

フェラむト䞀皮の半導䜓で鉄・コバルト・ニッケルなどの酞化物で぀くるで぀くられた小さなドヌナツ圢フェラむトコアずいうのものに電線が䜕回かたいおありたす。

この電線に電流を流すず、フェラむトは磁石になりたすがその匷さは電流の匷さに比䟋したせん。
この性質が、電子蚈算機にうたく利甚されおいたす。

パラメトロンに真空管より構造がかんたんで䞈倫なうえ、はたらきが確かなので、蚈算機に適しおいたす。

゚サキダむオヌド

1957幎に、江厎玲斌奈が発明したダむオヌドです。

ふ぀うのゲルマニりムダむオヌドは䞀方向だけに電流を流す性質がありたす。
この性質は、ラゞオ受信機の䞭で、怜波や敎流に䜿われおいたす。

゚サキダむオヌドは、たいぞん小さくするこずができ電圧を高くしおいくず、途䞭で電流が少なくなるずころがありたす。

この性質を利甚するず、よいスむッチができるので蚈算機などに䜿いはたらきをずっずよくするこずができたす。




真空攟電ずは 二極管・䞉極管ずは わかりやすく解説

真空攟電

電極を2個入れお真空にしたガラス管に高い電圧をかけるず電極の間に電流が流れたす。
この珟象を、真空攟電ず蚀いたす。

このずきガラス管の䞭に空気などのガスが少しでも残っおいるず矎しい色の光がでたす。
広告などに䜿うネオンサむンは、これを利甚したものです。
管の䞭にガスがほずんどないずきは、偎の管の内偎がうす緑色に光りたす。

これらは、偎の電極から電子ずよばれる電気をもった非垞に小さい粒子が飛出し、これがガスに衝突するずガスがずの電気をもったものにわかれそれがふたたびいっしょになるずきあざやかな光がでおたた、電子がガラスに盎接衝突するず緑色の蛍光がでるものず考えられおいたす。

蛍光灯は、この真空攟電を利甚したもので管の䞭の氎銀の蒞気からでる玫倖線が管の内偎にぬっおある蛍光物質にあたり、目に芋える光を出させるものです。


゚ゞ゜ン効果

゚ゞ゜ンは、䞭を真空にした電球の研究をしおいお぀ぎのような発芋をしたした。

真空電球の䞭にフィラメントのほかに、金属の板を入れ図の(A)のように぀ないでフィラメントを熱くしおやるず金属板ずフィラメントの間に電流が流れたした。

(B)のように぀ないだのでは、電流は流れたせんでした。
そしお、フィラメントが熱くないずきはどの堎合にも電流が流れたせんでした。

フィラメントが熱いず、電子がたやすくたくさん飛出しやすくなるからです。
このようなはたらきを゚ゞ゜ン効果ず蚀い、真空の䞭での電流はこの電子の流れのこずなのです。

二極管二極真空管

フィラメントずプレヌト金属板ずをふうじこんだ真空管でプレヌトのほうがフィラメントより電圧が高い堎合を考えおみたしょう。

このずき、プレヌトはに、フィラメントはになっおいたす。

フィラメントに電流を流しお高い枩床にさせ、赀く光るようにするずの電気をも぀た電子が飛出し、プレヌトのの電気にひかれお飛んでいきたす。

逆に、プレヌトよりフィラメントのほうが電圧が高い堎合はフィラメントから電子がでおもプレヌトのほうぞ飛んでいくこずができたせん。

二極管は、電流を1぀の方向にだけしか流さないのでちょうど氎をくみあげるポンプの匁のようなはたらきをするこずになりたす。

敎流䜜甚

亀流は、行ったり来たりする電流ですが、これを二極管に流すず䞀方向だけに流れる盎流になりたす。

このはたらきを敎流䜜甚ず蚀い、テレビやラゞオなどに䜿われおいたす。

シリコン敎流噚

シリコンケむ玠は、ゲルマニりムずよく䌌た性質をもっおいるので、ダむオヌドを぀くるこずができたす。

シリコンダむオヌドはゲルマニりムダむオヌドより高い電圧で䜿うこずができるずずもに倧きな電流を流すこずができるので、いっそう䟿利です。

電車を走らせるずきなどに必芁な盎流を亀流から぀くるずきシリコンを䜿った敎流噚が、さかんに䜿われおいたす。



䞉極管䞉極真空管

䞉極管は、二極管をもずにしお぀くられた真空管で極プレヌトず極カ゜ヌドのあいだに栌子グリッドずいうものがありたす。

グリッドは、金属の網が螺旋になっおいお電子の通り道をふさいでいたす。

電子は、網の目を通り抜けお極ぞ届くのですがもし、グリッドが極より電圧が䜎くの電気をもっおいたらどうでしょう。

電子もの電気をもっおいるのでグリッドのの電気に跳ね返され、ほずんど極ぞ届きたせん。

グリッドの電気を匱くしおやれば、電子のうちのいく぀かはグリッドの網の目をくぐりぬけおいきたす。

グリッドの電気をいろいろにかえるずそれに぀れお、極に届く電子の数がかわりたす。

぀たり、グリッドの電圧をかえおやるこずによっお真空管を流れる山流の倧きさをかえるこずができるのです。

増幅䜜甚

䞉極管のグリッド電圧をわずかにかえおやるだけで真空管を流れる電流を倧きくかえるこずができたす。
これを䞉極管の増幅䜜甚ず蚀い、䞉極管のもっずも倧切なはたらきの1぀です。

遠い攟送局からおくられおきた、匱い電波は受信機に入っおも、匱い電圧にしかなりたせん。

これをゲルマニりム怜波噚や、二極管怜波噚を通しおレシヌバヌで聞いおも、小さな音しか聞こえおきたせん。

しかし、この匱い電圧を䞉極管のグリッドに入れおやれば倧きく倉化する電流にかえるこずができたす。

レシヌバヌできけば、たえよりずっず倧きな音に聞こえおきたすしスピヌカヌを鳎らすこずもできるようになりたす。

いろいろな真空管

真空管には、二極管・䞉極管のほかにも、いろいろな皮類がありたす。

四極管にはグリッドが2぀、五極管には3぀ありたす。
これらは、䞉極管を改良したもので、スヌパヌ受信機には特別なはたらきをする䞃極管も䜿われおいたす。

たいおいの真空管は、極カ゜ヌドが真ん䞭にあっおたわりを螺旋圢のグリッドが取り囲み、その倖偎を筒圢の極プレヌトが取り囲んでいたす。

カ゜ヌドには2通りありたす。

フィラメントに電流を流しお高枩床にしそこから、盎接飛び出す電子を利甚しおいる盎熱型でこのような真空管は、おもに電池などの盎流で䜿う装眮に甚いられおいたす。

けれども、電灯線からの亀流の電気を䜿うふ぀うのラゞオでは防熱型のカ゜ヌドをも぀真空管が䜿われおいたす。

この真空管では金属酞化物をぬったニッケルの现い管の䞭にヒヌタヌが入っおいお、ヒヌタヌで管を熱しお管の衚面から電子が飛び出すようになっおいたす。




電離局ずは線の性質ず利甚ずは わかりやすく解説

電離局

地球をずりたく倧気䞭には、電波を跳ね返す局がありたす。

この局は、電気をもった小さな粒がたくさん集たっおできおいお、電離局ず蚀われたす。

電離局は、ふ぀う2぀の局になっおいお䜎いほうをE局、高いほうをF局ず蚀いたす。
長波や䞭波はE局で反射されたすが、短波や超短波は通り抜けたす。

F局はE局より電波を反射するはたらきが匷いので短波はここで反射されたすが、超短波は通り抜けたす。

短波は、F局ず地球の衚面で反射されたす。
それが繰り返されお、地球の裏偎に䌝わりやすいので倖囜むけの攟送などに䜿われたす。


X線の性質

癜金やタングステンのような重い金属に非垞に速い電子を衝突させるず、線がでたす。

X線は光や玫倖線ず同じような電磁波ですが波長がずっず短く、10ミリミクロンから、0.001ミリミクロンほどです。
ですから、他の電磁波ずは、その性質もたいぞん違っおいたす。

倚くの物質を通り抜け、写真フィルムを感光させたり蛍光物質を光らせたりしたす。
たた、物質の䞭を通るず、その物質にずの電気を垯びさせたす。

これらの性質は、X線の波長によっおかわりたすが波長は、衝突させた電子の速床によっおかわりたす。

通り抜ける力の匷いX線を぀くるには数䞇ボルトの電圧で電子を衝突させたす。

X線の利甚

䜓の内郚を調べるレントゲン怜査はX線を利甚したものです。
ガンを治すために䜿われるこずもありたすが確実に治るずはかぎらないようです。

工業甚ずしおは、金属材料の内郚の傷を怜査するにはもっずも倧切な方法の、1぀になっおいたす。

たた、物質の内郚の现かいしくみを調べるために䜿いたす。
X線をあおるず内郚の现かいしくみによっお通り方や、跳ね返され方が違うからです。

線は遺䌝の研究にも䜿われたす。

線を生物にあおるず、かわった子どもが生たれるこずがあるので遺䌝がどのようにおこなわれるかを調べるのに圹立ちたす。




電波の性質ずは呚波数・電磁波ずは わかりやすく解説

電波ずは

倪錓を打぀ず、その振動は音波ずなっお、空気䞭を䌝わりたす。
ラゞオの音声やテレビの画像は電波によっお空間を䌝わりたす。

しかし、電波ず音波ずは、いろいろな点で、たいぞん違いたす。
音波も電波も、むかしから自然界にありたした。
もずからあった電波ず蚀えば、雷からでる電波がありたす。

しかし音波ず違っお、このような電波はラゞオやテレビには䜿えたせん。
私たちの利甚しおいる電波は、真空管などを䜿っお人間が぀くりだしたものです。

むギリスのマクスりェル1831侀1879は電波は光や赀倖線ず同じように電磁波ずよばれる波の䞀皮であるこずを、数孊を䜿っお確かめたした。

その埌、ドむツのヘルツ18571894は人工的に電気火花を飛ばしお、電波を぀くるこずに成功したした。


電磁波

䞇幎筆や䞋じきのようなプラスチック補品を、毛皮や毛織物でこすっお、電気を起こすず、现かいほこりや玙きれなどが、吞い぀きたす。

電線を流れおいる電気も同じように電線のたわりに力をおよがし磁針を近づけるず、ふれ動きたす。

このような力を電磁力ず蚀いたす。
電磁力は遠くなるに぀れお匱たりたすがこの力のはたらく範囲を、電磁界ず蚀いたす。

振動する電流が流れるずきには、それに぀れお、電磁界も振動したす。
もし、このずき近くに磁石があれば、振動する力がはたらきたす。
たた、近くの金属には振動する電流があらわれたす。

50ヘルツの亀流が流れる電灯線のたわりには1秒間に50回振動する電磁界ができたす。
このような電磁界は、光ず同じ速さで䌝わっおいきたす。

振動がたわりに䌝わっおいくずころちょうど氎面に広がっおいく波に䌌おいたす。これが電磁波です。

50ヘルツずか60ヘルツでなく䜕䞇ヘルツから䜕癟メガヘルツメガは癟䞇倍のこずず蚀う非垞に速く振動する電流を぀くり、この振動電流を流したずきに出る電磁波が、ふ぀うに䜿われおいる電波です。

このように぀くられた電波は、遠くたで䌝わっおいきたす。



呚波数

攟送局のアンテナから送り出される電波は、音の波ずよく䌌おいたす。
どちらも、振動する状態が空気䞭を䌝わる珟象です。

だから、波を調べるには、波の䌝わる速さず1秒間に振動する回数呚波数を調べるこずが倧切です。
波は䞋の図のように曞きあらわすこずができたす。

図で、山高くなったずころから぀ぎの山たでの間隔を波長ず蚀いたす。
そしお1秒間に䌝わる距離を波長で割ったものが、呚波数になるわけです。

氎面の波や、音の波が䌝わる速さは1秒間に数メヌトルか、340メヌトルくらいです。
しかし、電波が䌝わる速さは、1秒間に30䞇キロメヌトルもありたす。
自然界で、これよりも早いものはありたせん。

いっぜう、電波の呚波数は、1秒間に1䞇回10キロヘルツから3兆回30䞇ヘルツぐらいたでありたす。

ですから、電波の波長は3䞇メヌトルから1ミリメヌトルずいろいろの皮類がありたす。
波長が違うず、電波の性質にいろいろな違いがあらわれたす。

しかし、どの電波にも蚀える性質は、ほかの物質にあたるず䞀郚分は反射され、その他の郚分は、進む道が折れ曲がっおその物質に入っおいき、しだいに匱たっおしたうずいうこずです。

電波が金属のような、電気をよく䌝える物質にあたるずずおもよく跳ね返されたす。

地面もよく電気を䌝えるので、電波をよく跳ね返したす。
このこずは、電波を䜿うずきに圹立぀、倧切な性質です。

電波の䌝わり方

攟送局のアンテナから送り出された電波は地面すれすれに䌝わっお進む地衚波ず、空に向かっお進む空間波ずになりたす。

これらの電波は、途䞭に山や建物のような邪魔物があるず波長の短い電波ほどさえぎられたす。

そしお、そのうしろ偎に、電波の届かない圱ができやすい性質がありたす。

ですから、波長の長い長波や䞭波は途䞭に邪魔物の倚いずころで䜿うのに適しおいたす。

非垞に波長の短い電波は互いに芋通しの利かないずころでは䜿えないこずになりたす。
波長の短い電波は、光ず同じようにたっすぐ進んで、あたり匱たりたせん。

そこで、お怀型のパラボラアンテナを䜿っお芋通しの利くずころぞ、匷い電波を送るこずができたす。

これは、テレビゞョンや電話の倚重通信の䞭継などに䜿われおいたす。




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