Jednotka na meranie výkonu ampérov je. Ako jednoduché a jednoduché konvertovať milliampy na zosilňovače a naopak

Dlžíme to elektrickému prúdu a modernému komfortu nášho života. Osvetľuje naše domovy, generuje žiarenie vo viditeľnom rozsahu svetelných vĺn, pripravuje a ohrieva jedlo v rôznych zariadeniach, ako sú elektrické sporáky, mikrovlnné rúry, hriankovače, čím sa eliminuje potreba hľadať palivo pre požiar. Vďaka nemu sa rýchlo pohybujeme vo vodorovnej rovine vo vlakoch, metroch a vlakoch, pohybujeme vo vertikálnej rovine na eskalátoch a vo výťahových autách. Dlhú teplo a pohodlie v našich domoch vďaka elektrickému prúdu, ktorý prúdi do klimatizačných zariadení, ventilátorov a elektrických ohrievačov. Rôzne elektrické stroje, poháňané elektrickým prúdom, uľahčujú našu prácu, doma aj v práci. V skutočnosti žijeme v elektrickom veku, pretože práve vďaka elektrickému prúdu fungujú počítače a smartfóny, internet a televízia a ďalšie inteligentné elektronické zariadenia. Nie bez ľudských dôvodov robí ľudstvo toľko úsilia na výrobu elektriny v tepelných, jadrových a vodných elektrárňach - samotná elektrina je najpohodlnejšou formou energie.

Bez ohľadu na to, ako to môže vyzerať paradoxne, ale myšlienky praktického využitia elektrického prúdu boli medzi prvými, ktoré prijali najkonzervatívnejšia časť spoločnosti - námorní dôstojníci. Je zrejmé, že v tejto zatvorenej kasti je ťažké preniknúť, bolo ťažké preukázať admirálom, ktorí boli mladými mužmi v plachetnici, potreba prejsť na celokovové lode s parnými strojmi, takže mladí dôstojníci sa vždy spoliehali na inovácie. Úspešnosť použitia hasičov počas rusko-tureckej vojny v roku 1770, ktorá rozhodla o výsledku bitky v zálive Chesme, vyvolala problematiku ochrany prístavov nielen s pobrežnými batériami, ale aj modernejšími prostriedkami ochrany - baňami na báze mín.

Vývoj podvodných baní rôznych systémov sa uskutočňuje od začiatku 19. storočia, autonómne bane poháňané elektrickou energiou sa stali najúspešnejšími projektmi. V sedemdesiatych rokoch. Nemecký fyzik 19. storočia Heinrich Hertz vynašiel zariadenie na elektrickú detonáciu kotvených baní s hĺbkou až 40 metrov. obsahujúca injekčnú liekovku naplnenú elektrolytom, rozdrvená pri kontakte s trupom cievy, v dôsledku čoho začala pracovať jednoduchá batéria, ktorej energia bola dostatočná na odpálenie bane.

Námorníci boli prví, kto zhodnotil potenciál ešte stále nedokonalých silných svetelných zdrojov - modifikácie Yablochkových sviečok, ktorých zdrojom svetla bol elektrický oblúk a žiariaca žiariaca pozitívna uhlíková elektróda - pre použitie v signalizácii a osvetľovaní bojového poľa. Použitie svetlometov poskytlo ohromujúcu výhodu strane, ktorá ich používala v nočných bitkách alebo ich jednoducho používala ako signalizačné zariadenie na prenos informácií a koordináciu činností námorných útvarov. A majáky vybavené silnými svetlomety zjednodušujú navigáciu v nebezpečných pobrežných vodách.

Nie je prekvapujúce, že flotila prijala s veľkým nadšením metódy bezdrôtového prenosu informácií - námorníci sa nestratili v rozpakoch veľkou veľkosťou prvých rozhlasových staníc, pretože priestory lodí im dovolili prispôsobiť sa takým náročným, aj keď veľmi objemným, komunikačným zariadeniam v tej dobe.

Elektrické autá pomohli zjednodušiť nakladanie lodných zbraní a jednotky elektrickej energie na otáčanie zbraňových veží zvýšili manévrovateľnosť kanónových útokov. Tímy prenášané lodným telegrafom zvýšili účinnosť interakcie celého tímu, čo prinieslo značnú výhodu vo vojenských stretoch.

Najnepriaznivejším používaním elektrického prúdu v histórii vozového parku bolo použitie tretej ríše u dieselových elektrických ponoriek triedy U. Hitlerové ponorky "Wolf Pack" potopili mnoho plavidiel spojeneckej flotily - stačí pripomenúť smutný osud konvoja PQ-17.

Britskí námorníci sa podarilo získať niekoľko kópií Enigma šifrovacích strojov (Riddle), a britská inteligencia úspešne dešifrovala svoj kód. Jeden z vynikajúcich vedcov, ktorí na tom pracovali, je Alan Turing, známy svojimi príspevkami k základom počítačovej vedy. Po získaní prístupu k rádiovým kontrolným bodom admirála Dönitza boli spojenecká flotila a pobrežné letectvo schopné viesť vozidlo Wolf Pack späť na pobrežie Nórska, Nemecka a Dánska, takže operácie používajúce ponorky od roku 1943 boli obmedzené na krátkodobé nájazdy.

Hitler plánoval vybaviť svoje ponorky raketami V-2, aby napadli východné pobrežie Spojených štátov. Našťastie rýchle útoky spojencov na západnej a východnej frontovej úrovni neumožnili tieto plány zrealizovať.

Moderná flotila je nemysliteľná bez lietadlových a jadrových ponoriek, ktorých energetická nezávislosť zabezpečujú jadrové reaktory, ktoré úspešne kombinujú technológiu pary 19. storočia, technológiu elektriny z 20. storočia a atómovú technológiu 21. storočia. Jadrové reaktory generujú dostatočný elektrický prúd na podporu života celého mesta.

Okrem toho námorníci opäť obrátili svoju pozornosť na elektrickú energiu a testujú používanie železničných rúrok - elektrické zbrane na spaľovanie kinetických nábojov, ktoré majú obrovskú deštruktívnu silu.

Historické zázemie

S príchodom spoľahlivých elektrochemických zdrojov jednosmerného prúdu vyvinutých talianskym fyzikom Alessandrom Voltou začala celá galaxia pozoruhodných vedcov z rôznych krajín študovať javy spojené s elektrickým prúdom a vývojom jeho praktického využitia v mnohých oblastiach vedy a techniky. Stačí pripomenúť nemeckého vedca Georgeho Ohma, ktorý formuloval zákon o toku prúdu pre základný elektrický okruh; Nemecký fyzik Gustav Robert Kirchhoff, ktorý vyvinul metódy výpočtu zložitých elektrických obvodov; Francúzsky fyzik Andre Marie Ampere, ktorý objavil zákon o interakcii pre neustále elektrické prúdy. Práca anglického fyzikov Jamesa Prescotta Joulea a ruského vedca Emila Khristianoviča Lenze vedú nezávisle od seba k objaveniu práva kvantitatívneho hodnotenia tepelného účinku elektrického prúdu.

Ďalší vývoj štúdie vlastností elektrického prúdu bol prácou britského fyzikov James Clark Maxwell, ktorý položil základy modernej elektrodynamiky, ktoré sú dnes známe ako Maxwellove rovnice. Maxwell tiež vyvinul elektromagnetickú teóriu svetla, predpovedal veľa javov (elektromagnetické vlny, tlak elektromagnetického žiarenia). Neskôr nemecký vedec Heinrich Rudolf Hertz experimentálne potvrdil existenciu elektromagnetických vĺn; jeho práca na štúdiu reflexie, interferencie, difrakcie a polarizácie elektromagnetických vĺn tvorila základ pre vytvorenie rozhlasu.

Dielo francúzskeho fyzika Jeana-Baptiste Biot a Felix Savart objavil experimentálne prejavy magnetizmu pri prietoku jednosmerného prúdu, a pozoruhodný francúzsky matematik Pierre-Simon Laplace, zovšeobecnenie výsledkov v podobe matematických zákonov, sa prvýkrát spojil dve strany tej istej javu, čo vedie k elektromagnetizmu. Baton z týchto vedcov dostala brilantná britský fyzik Michael Faraday, ktorý objavil jav elektromagnetickej indukcie, a položil základy modernej elektrotechniky.

Obrovský prínos vysvetliť podstatu elektrického prúdu predstavil holandský fyzik Hendrik Lorentz Anton vytvoril klasickú teóriu elektrónov a získať výraz pre sily pôsobiace na pohybujúce sa náboj u elektromagnetického poľa.

Elektrický prúd. vymedziť

Elektrický prúd - riadený (usporiadaný) pohyb nabitých častíc. Preto je prúd definovaný ako počet nábojov, ktoré prešli cez prierez vodičov za jednotku času:

I = q / t kde q je náboj v príveskoch, t je čas v sekundách, I je prúd v ampéroch

Ďalšia definícia elektrického prúdu je spojená s vlastnosťami vodičov a je opísaná Ohmovým zákonom:

I = U / R, kde U je napätie vo voltoch, R je odpor v ohmoch, I je prúd v ampéroch

Elektrický prúd sa meria v ampéroch (A) a jeho desatinných násobkoch a zlomkových jednotkách - nanoamperoch (milión ampere, nA), mikroampere (milión ampér, μA), milliamperes (tisíc ampérov, mA), kiloampere a megaamperah (milióny zosilňovačov, MA).

Rozmer prúdu v systéme SI je definovaný ako

[A] = [Cl] / [sec]

Vlastnosti toku elektrického prúdu v rôznych prostrediach. Fyzika javov

Elektrický prúd v pevných látkach: kovy, polovodiče a dielektrika

Pri posudzovaní problému toku elektrického prúdu je potrebné brať do úvahy prítomnosť rôznych prúdových nosičov - elementárne náboje - charakteristické pre daný fyzikálny stav hmoty. Samotná látka môže byť tuhá, kvapalná alebo plynná. Jediným príkladom takýchto stavov, pozorovaných za normálnych podmienok, môžu byť stavy dihydrogen-oxidu alebo alternatívne hydroxid vodíka alebo jednoducho obyčajná voda. Pozorujeme jeho tuhú fázu, pričom kusy ľadu z mrazničky vychladne nápoje, základom pre väčšinu je kvapalná voda. A pri varení čaju alebo instantnej kávy ho naplníme vriacou vodou a jeho pripravenosť je kontrolovaná vzhľadom na hmlu obsahujúcu kvapôčky vody, ktoré kondenzujú chladným vzduchom z plynných vodných pár vychádzajúcich z kanvice.

Existuje aj štvrtý stav hmoty nazývaný plazma, z ktorej sú zložené horné vrstvy hviezd, ionosféra Zeme, plameň, elektrický oblúk a záležitosť v žiarivkách. Vysokoteplotná plazma sa v podmienkach suchozemských laboratórií sotva reprodukuje, pretože vyžaduje veľmi vysoké teploty - viac ako 1 000 000 K.

Z hľadiska štruktúry sú pevné látky rozdelené na kryštalickú a amorfnú. Kryštalické látky majú usporiadanú geometrickú štruktúru; atómy alebo molekuly takejto látky tvoria akýsi objem alebo ploché mriežky; Kryštalické materiály zahŕňajú kovy, ich zliatiny a polovodiče. Rovnaká voda vo forme snehových vločiek (kryštály rôznych neopakujúcich sa foriem) dokonale ilustruje myšlienku kryštalických látok. Amorfné látky nemajú krištáľovú mriežku; Takáto štruktúra je charakteristická pre dielektrikum.

Za normálnych podmienok preteká prúd v tuhých materiáloch v dôsledku pohybu voľných elektrónov vytvorených z valenčných elektrónov atómov. Z hľadiska správania sa materiálov pri prechode elektrického prúdu cez tieto sú rozdelené na vodiče, polovodiče a izolátory. Vlastnosti rôznych materiálov podľa teórie vodivosti pásma sú určené šírkou zakázaného pásma, v ktorom nemôžu byť umiestnené elektróny. Izolátory majú najširšiu zakázanú zónu, niekedy dosahujú 15 eV. Pri absolútnej nulovej teplote nemajú izolátory a polovodiče v pásme vodivosti žiadne elektróny, ale pri izbovej teplote už bude z valenčného pásma z dôvodu tepelnej energie vylúčený určitý počet elektrónov. Vo vodičoch (kovoch) sa vodivé pásmo a pásmo valenia prekrývajú, a preto pri absolútnej nulovej teplote existuje dostatočne veľký počet elektrónov - prúdových vodičov, ktoré sa tiež udržiavajú pri vyšších teplotách materiálu až po ich úplné roztavenie. Polovodiče majú malé zakázané zóny a ich schopnosť vykonávať elektrický prúd je vo veľkej miere závislá od teploty, ožiarenia a iných faktorov, ako aj prítomnosti nečistôt.

Samostatným prípadom sa považuje prietok elektrického prúdu cez tzv. Supravodiče - materiály s nulovým odporom voči prúdu prúdu. Vodivé elektróny takýchto materiálov vytvárajú komplexy častíc, ktoré sú prepojené kvôli kvantovým efektom.

Izolátory, ako naznačuje ich názov, vedú veľmi silne elektrický prúd. Táto vlastnosť izolátorov sa používa na obmedzenie toku prúdu medzi vodivými povrchmi rôznych materiálov.

Okrem existencie prúdov v vodičoch s konštantným magnetickým poľom, v prítomnosti striedavého prúdu a súvisiaceho striedavého magnetického poľa, vznikajú účinky v dôsledku jeho zmeny alebo takzvaných "vírivých" prúdov, inak nazývaných Foucaultovy prúdy. Čím rýchlejšie sa mení magnetický tok, tým silnejšie sú vírivé prúdy, ktoré netečú po určitých dráhach v drôtoch a sú zatvorené vo vodiči, vytvárajú vírové obvody.

Vírivé prúdy vykazujú efekt kože, ktorý znižuje skutočnosť, že striedavý elektrický prúd a magnetický tok sa šíria hlavne v povrchovej vrstve vodiča, čo vedie k strate energie. Na zníženie energetických strát na vírivé prúdy sa používa oddelenie magnetických obvodov striedavého prúdu do samostatných, elektricky izolovaných dosiek.

Elektrický prúd v kvapalinách (elektrolyty)

Všetky kvapaliny sú spôsobené elektrickým prúdom pri použití elektrického napätia. Takéto tekutiny sa nazývajú elektrolyty. Súčasné nosiče v nich sú pozitívne a negatívne nabité ióny - katióny a anióny, ktoré existujú pri riešení látok v dôsledku elektrolytickej disociácie. Prúd v elektrolytoch spôsobený pohybom iónov, na rozdiel od prúdu v dôsledku pohybu elektrónov charakteristických pre kovy, je sprevádzaný prenosom látok na elektródy s tvorbou nových chemických zlúčenín v ich blízkosti alebo ukladaním týchto látok alebo nových zlúčenín na elektródy.

Tento jav položil základy pre modernú elektrochémiu a poskytol kvantitatívne definície gram-ekvivalentov rôznych chemikálií, čím zmenil anorganickú chémiu na presnú vedu. Ďalší vývoj chémie elektrolytov umožnil vytvorenie jednorazových a dobíjateľných zdrojov chemického prúdu (suché batérie, batérie a palivové články), čo na druhej strane dalo obrovský impulz vývoju technológie. Stačí pozrieť sa pod kapotou vášho auta, aby ste videli výsledky úsilia generácií vedcov a chemických inžinierov v podobe automobilovej batérie.

Veľké množstvo technologických procesov založených na prúde prúdu v elektrolytoch umožňuje nielen dať veľkolepý pohľad na finálne výrobky (chrómovanie a niklovanie), ale aj chrániť ich pred koróziou. Procesy elektrochemického ukladania a elektrochemického leptania tvoria základ výroby modernej elektroniky. Teraz je to najobľúbenejšie technologické procesy, počet vyrobených komponentov pre tieto technológie sa odhaduje na desiatky miliárd jednotiek ročne.

Elektrický prúd v plynoch

Elektrický prúd v plynoch je spôsobený prítomnosťou voľných elektrónov a iónov v nich. Vzhľadom na ich zriedenie sú plyny charakterizované dlhou dĺžkou cesty pred zrážkou molekúl a iónov; Z tohto dôvodu je tok prúdu v normálnych podmienkach cez ne relatívne obtiažny. To isté možno povedať o zmesiach plynov. Prírodnou zmesou plynov je atmosférický vzduch, ktorý sa považuje za dobrý izolátor v elektrotechnike. To je tiež charakteristické pre iné plyny a ich zmesi za normálnych fyzikálnych podmienok.

Prúd prúdu v plynoch závisí vo veľkej miere od rôznych fyzikálnych faktorov, ako je tlak, teplota, zloženie zmesi. Okrem toho účinok mať iný druh ionizujúceho žiarenia. Napríklad osvetlenie ultrafialovými alebo röntgenovými lúčmi alebo pôsobením katódy alebo anódových častíc alebo častíc emitovaných rádioaktívnymi látkami alebo nakoniec pri pôsobení vysokej teploty získajú plyny schopnosť lepšieho vedenia elektrického prúdu.

Endotermický proces tvorby iónov ako výsledok absorpcie energie elektricky neutrálnymi atómami alebo plynovými molekulami sa nazýva ionizácia. Keď dostali dostatočnú energiu, elektrón alebo niekoľko elektrónov vonkajšieho elektrónového obalu, prekonali potenciálnu bariéru, nechali atóm alebo molekulu a stali sa voľnými elektrónmi. Atóm alebo plynová molekula sa tak stávajú pozitívne nabitými iónmi. Voľné elektróny sa môžu spojiť s neutrálnymi atómami alebo molekulami a vytvoriť negatívne nabité ióny. Pozitívne ióny dokážu znova zachytiť voľné elektróny v dôsledku zrážky a znova sa stanú elektricky neutrálnymi. Tento proces sa nazýva rekombinácia.

Priechod prúdu cez plynné médium je sprevádzaný zmenou stavu plynu, ktorý predurčuje komplexnú povahu závislosti prúdu od aplikovaného napätia a vo všeobecnosti sa riadi Ohmovým zákonom len pri nízkych prúdoch.

Existujú neštandardné a nezávislé výpuste plynov. V prípade neuskutočneného vypúšťania existuje prúd v plyne iba v prítomnosti vonkajších ionizačných faktorov, pri ich absencii nie je v plyne významný prúd. Pri samovoľnom vybíjaní je prúd udržiavaný impaktnou ionizáciou neutrálnych atómov a molekúl pri kolíziách so zrýchleným elektrickým poľom voľnými elektrónmi a iónmi aj po odstránení vonkajších ionizačných vplyvov.

Nezávislý výboj s malou hodnotou potenciálneho rozdielu medzi anódou a katódou v plyne sa nazýva tichý výboj. Pri vyššom napätí sa prúd prúdu zvyšuje v pomere k napätiu (sekcia OA na charakteristike tichého prúdového napätia), potom sa súčasný rast spomalí (úsek AB krivky). Keď všetky častice, ktoré vznikli pri pôsobení ionizátora, prechádzajú cez katódu a anódu v rovnakom čase, prúd sa nezvyšuje so zvyšujúcim sa napätím (časť grafu BC). Pri ďalšom zvyšovaní napätia sa prúd znovu zvýši a tichý výboj sa zmení na nezávislý lavínový výboj. Typ nesúrodného výboja je žieravý výboj, ktorý vytvára svetlo v plynových výbojkách rôznych farieb a účelov.

Prechod nevýhradného elektrického výboja do plynu do nezávislého výboja je charakterizovaný prudkým nárastom prúdu (bod E na krivke napäťovo-prúdovej charakteristiky). Nazýva sa to elektrická porucha plynu.

Všetky vyššie uvedené typy výpustí patria do rovnovážnych typov výpustí, ktorých hlavné charakteristiky nezávisia od času. Okrem vypúšťania v rovnovážnom stave dochádza k neistým výbojom, ktoré sa obvykle vyskytujú v silných nerovnomerných elektrických poliach, napríklad na špicatých a zakrivených povrchoch vodičov a elektród. Existujú dva typy neistých výbojov: koróny a výboje iskier.

V prípade korónového výboja ionizácia nevedie k poruche, ale jednoducho predstavuje opakujúci sa proces zapaľovania nezávislého vypúšťania v obmedzenom priestore v blízkosti vodičov. Príkladom korónového výboja je emisia atmosférického vzduchu v blízkosti vysoko zdvihnutých antén, bleskozvodov alebo vysokonapäťových elektrických vedení. Výskyt korónového výboja na elektrických vedeniach vedie k strate elektrickej energie. V minulosti bola táto žiara na vrcholoch stožiarov známa námorníkom plachetnice ako svetlá sv Elmo. Koróniový výboj sa používa v laserových tlačiarňach a elektrografických kopírovacích strojoch, kde je vytvorený korotronom, kovovým reťazcom, na ktorý je aplikované vysoké napätie. Toto je nevyhnutné na ionizáciu plynu, aby sa na fotosenzitívny bubon naniesol náboj. V tomto prípade je korónový výboj prospešný.

Výbojový výboj, na rozdiel od korónového výboja, vedie k porušeniu a má formu prerušovaných žiarivých vlákien naplnených ionizovaným plynom, ktoré vznikajú a miznú, sprevádzané uvoľnením veľkého množstva tepla a jasného žiarenia. Príkladom prírodného jiskrového výboja môže byť blesk, kde prúd môže dosiahnuť hodnoty desiatok kilowamperov. Tvorbe samotného blesku predchádza vytvorenie vodivého kanála, takzvaného klesajúceho "tmavého" vodcu, ktorý spolu s indukovaným vzostupným vodcom vytvára vodivý kanál. Blesk je zvyčajne niekoľkonásobný jiskrový výboj vo vytvorenom vodivom kanáli. Výkonný jiskrový výboj našiel svoju technickú aplikáciu aj v kompaktných baterkách, v ktorých sa vyskytuje výboj medzi elektródami kremennej sklenenej trubice naplnenej zmesou ionizovaných vzácnych plynov.

Dlhodobé prerušenie plynu sa nazýva oblúkové výboje a používa sa v technológii zvárania, ktorá je základom technológie vytvárania oceľových konštrukcií našej doby, od mrakodrapov až po lietadlá a autá. Používa sa ako na zváranie, tak aj na rezanie kovov; rozdiel v procesoch je spôsobený silou prúdiaceho prúdu. Pri relatívne nižších hodnotách prúdu dochádza k zváraniu kovov, pri vyšších hodnotách oblúkového výboja je kov rezaný odstránením roztaveného kovu z elektrického oblúka rôznymi spôsobmi.

Ďalším používaním oblúkového výboja v plynoch sú osvetľovacie lampy s plynovou výbojkou, ktoré zrýchľujú tmu na uliciach, štvorcoch a štadiónoch (sodíkových svietidiel) alebo halogénových žiarovkách, ktoré sú teraz nahradené bežnými žiarovkami v automobilových reflektoroch.

Vákuový prúd

Vákuum je ideálny dielektrikum, preto elektrický prúd vo vákuu je možný len v prítomnosti voľných nosičov vo forme elektrónov alebo iónov, ktoré sú generované tepelnou alebo fotosenzáciou alebo inými spôsobmi.

Hlavným spôsobom získavania prúdu vo vákuu na úkor elektrónov je metóda termionickej emisie elektrónov kovmi. Pri ohrievanej elektróde sa vytvorí oblak voľných elektrónov nazývaných katóda, ktorá zaisťuje tok elektrického prúdu v prítomnosti druhej elektródy nazývanej anóda za predpokladu, že medzi nimi existuje vhodné napätie s požadovanou polaritou. Takéto elektrovakusové zariadenia sa nazývajú diódy a majú vlastnosť jednostranného vedenia prúdu, zablokovanie na opačnom napätí. Táto vlastnosť sa používa na nápravu striedavého prúdu, ktorý systém konvertuje z diód na pulzný prúd konštantného smeru.

Pridanie ďalšie elektródu, tzv ôk sa nachádza v blízkosti katódy poskytuje výstužný prvok triódy, v ktorom malé zmeny napätia na rošt vzhľadom ku katóde umožňuje získať významnú zmenu prúdu tečúceho, a tým aj významné zmeny napätia na záťaži, zapojené v sérii s relatívnou lampy k zdroju elektrickej energie ktorý sa používa na zosilnenie rôznych signálov.

Využitie vákuových zariadení vo forme tranzistorov a zariadenia s veľkým počtom sieťou rôzneho určenia (tetroda, pentody a dokonca heptoda), revolúcia v generácii a zosilnenie vysokofrekvenčných signálov a viedli k vývoju moderných rozhlasových a televíznych systémoch.

Historicky prvý bol vývoj vysielania, pretože metódy premeny relatívne nízkofrekvenčných signálov a ich prenosu, ako aj obvody prijímacích zariadení so zosilnením a konverziou rádiových frekvencií a ich transformácia na akustický signál boli relatívne jednoduché.

Pri vytváraní televízie sa na konverziu optických signálov používali elektronické vákuové zariadenia - ikonoskopy, kde boli vyžarované elektróny v dôsledku fotosenzácie z dopadajúceho svetla. Ďalšia amplifikácia signálu sa uskutočnila pomocou zosilňovačov na elektrónových skúmavkách. Pre inverznú transformáciu televízneho signálu sa použili kineskopy, ktoré vplyvom elektrónov urýchlených na vysoké energie pod vplyvom urýchľovacieho napätia dali obraz v dôsledku fluorescencie obrazovky. Synchrónny čítací systém signálov ikonoskopu a snímacieho systému obrazu kineskopu vytvoril televízny obraz. Prvé kineskopy boli jednobarevné.

Neskôr boli vytvorené farebné televízne systémy, v ktorých ikonoskopy, ktoré čítajú obraz, reagovali iba na ich farbu (červenú, modrú alebo zelenú). Svetelné elementy kineskopov (farebný fosfor) v dôsledku prúdu prúdu vytvoreného takzvanými "elektronickými pištoľami" reagujúcimi na vstup zrýchlených elektrónov v nich vyžarujú svetlo v určitom rozsahu zodpovedajúcej intenzity. Na lúče z zbraní každej farby padali na váš fosfor pomocou špeciálnych ochranných masiek.

Moderné zariadenia pre televízne a rozhlasové vysielanie sa vykonávajú na pokročilejších prvkoch s nižšou spotrebou energie - polovodičmi.

Jednou z bežne používaných metód zobrazovania vnútorných orgánov je fluoroskopická metóda, pri ktorej elektróny emitované katódou dostanú tak výrazné zrýchlenie, že keď narazia na anódu, vytvárajú röntgenové lúče, ktoré môžu preniknúť do mäkkých tkanív ľudského tela. Rádiografia poskytujú lekárom jedinečné informácie o poškodení kostí, stave zubov a niektorých vnútorných orgánoch, ktoré odhaľujú dokonca také hrozné ochorenie ako rakovina pľúc.

Všeobecne platí, že elektrické prúdy vytvárané pohybom elektrónov vo vákuu, čím sa má najširšiu škálu aplikácií, ktoré zahŕňajú všetky bez výnimky rádiové rúrky, urýchľovače častíc, hmotnostné spektrometre, elektrónové mikroskopy, vákuové generátory mikrovlnného kmitočtu, ako vlnou rúrky, klystróny a magnetrons. Je to magnetrón, mimochodom, že teplo alebo pripraviť potraviny pre nás v mikrovlnkách.

Nedávno je veľmi dôležitá technológia nanášania filmových povlakov vo vákuu, ktoré zohrávajú úlohu ochranných i dekoratívnych a funkčných povlakov. Ako takéto povlaky sa používajú povlaky s kovmi a ich zliatinami a ich zlúčeniny s kyslíkom, dusíkom a uhlíkom. Takéto povlaky menia elektrické, optické, mechanické, magnetické, korozívne a katalytické vlastnosti povrchov, ktoré sa majú potiahnuť, alebo kombinujú niekoľko vlastností naraz.

Komplexné chemické zloženie povlakov možno získať len technikou iontového rozprašovania vo vákuu, ktorého odrody sú katódové rozprašovanie alebo jeho priemyselná modifikácia - magnetronové naprašovanie. Nakoniec elektrického prúdu   na úkor iónov spôsobuje zrážanie zložiek na nanesenom povrchu, čo mu dáva nové vlastnosti.

Je týmto spôsobom možné získať tzv iónovej reaktívny povlak (film nitridy, karbidy, oxidy, kovov), ktorá má komplexný mimoriadnych mechanických, tepelných a optických vlastností (vysoká tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu, elektrickú a tepelnú vodivosť, optická hustota), ktorý nemožno dosiahnuť inými metódami ,

Elektrický prúd v biológii a medicíne

Znalosť správania prúdov v biologických objektoch poskytuje silný spôsob výskumu, diagnostiky a liečby do rúk biológov a lekárov.

Z hľadiska elektrochémie obsahujú všetky biologické objekty elektrolyty bez ohľadu na štruktúru predmetu.

Pri zvažovaní toku prúdu cez biologické objekty je potrebné vziať do úvahy ich bunkovú štruktúru. Základným prvkom bunky je bunková membrána - vonkajšia škrupina, ktorá chráni bunku pred účinkami nepriaznivých environmentálnych faktorov vďaka svojej selektívnej permeabilite pre rôzne látky. Z hľadiska fyziky možno bunkovú membránu predstaviť ako paralelné spojenie kondenzátora a niekoľkých reťazcov sériovo pripojeného prúdového zdroja a odporu. To predurčuje závislosť elektrickej vodivosti biologického materiálu na frekvencii použitého napätia a forme jeho oscilácií.

Biologické tkanivo pozostáva z buniek samotného orgánu, extracelulárnej tekutiny (lymfy), krvných ciev a nervových buniek. Ten reaguje v reakcii na účinky elektrického prúdu vzrušením a núti zviera svaly a krvné cievy kontrastovať a relaxovať. Treba poznamenať, že tok prúdu v biologickom tkanive je nelineárny.

Klasickým príkladom účinkov elektrického prúdu na biologický objekt môžu byť pokusy talianskeho lekára, anatóma, fyziológa a fyziky Luigi Galvaniho, ktorý sa stal jedným zo zakladateľov elektrofyziológie. Vo svojich experimentoch prenos elektrického prúdu cez nervy žabích labiek viedol k svalovej kontrakcii a záškubu nohy. V roku 1791 bol slávny objav, ktorý urobil Galvani, opísaný v Poreč o sile elektrickej energie v svalovom hnutí. Samotné javy, ktoré objavil Galvani, sa už dlho nazývajú "galvanizmom" v učebniciach a vedeckých článkoch. Tento pojem sa stále zachováva v názvoch niektorých zariadení a procesov.

Ďalší vývoj elektrofyziológie úzko súvisí s neurofyziologiou. V roku 1875, nezávisle na sebe, anglický chirurg a fyziológ Richard Caton a ruský fyziológ V. Ya. Danilevsky ukázali, že mozog je generátorom elektrickej aktivity, čiže boli objavené mozgové prúdy.

Biologické objekty v priebehu ich životne dôležitých aktivít vytvárajú nielen mikroaktúry, ale aj veľké napätia a prúdy. Oveľa skôr Galvani anglický anatómista John Walsh dokázal elektrickú povahu štrajku štrajku a škótsky chirurg a anatómista John Hunter poskytol presný opis elektrického orgánu tohto zvieraťa. Štúdie Walsh a Hunter boli publikované v roku 1773.

V modernej biológii a medicíne sa používajú rôzne metódy na štúdium živých organizmov, a to ako invazívnych, tak aj neinvazívnych.

Klasickým príkladom invazívnych metód je laboratórna potkana so zväzkom elektród implantovaných do mozgu, ktoré prechádzajú labyrinty alebo riešia iné hádanky, ktoré vedci stanovili.

Neinvazívne metódy zahŕňajú také známe štúdie ako encefalogram a elektrokardiogram. V tomto prípade elektródy, ktoré čítajú bio-prúdy srdca alebo mozgu, odstraňujú prúdy priamo z kože subjektu. Na zlepšenie kontaktu s elektródami sa pokožka zvlhčí soľným roztokom, čo je dobrý vodivý elektrolyt.

Okrem použitia elektrického prúdu vo vedeckom výskume a technickej kontrole stavu rôznych chemických procesov a reakcií je jedným z najdramatickejších momentov jeho aplikácie známym širokej verejnosti spustenie "zastaveného" srdca hrdinom moderného filmu.

Skutočne, prechod krátkych impulzov významného prúdu iba v niekoľkých prípadoch môže začať zastavené srdce. Najčastejším je obnovenie jeho normálneho rytmu zo stavu chaotických konvulzívnych kontrakcií nazývaných fibrilácia srdca. Zariadenia používané na obnovenie normálneho rytmu kontrakcií srdca sa nazývajú defibrilátory. Moderný automatický defibrilátor odstráni samotný kardiogram, určuje fibriláciu srdcových komôr a sám rozhoduje - porazí alebo neporazí - môže stačiť na to, aby prešiel malým spúšťacím pulzom cez srdce. Existuje tendencia inštalovať automatické defibrilátory na verejných miestach, čo môže výrazne znížiť počet úmrtí v dôsledku náhlej zástavy srdca.

Praktici sanitky nemajú pochybnosti o použití defibrilačnej metódy - vycvičenej na rýchle určenie fyzického stavu pacienta pomocou kardiogramu, rozhodujú oveľa rýchlejšie ako automatický defibrilátor určený pre širokú verejnosť.

Tu je vhodné spomenúť umelé vodiče srdcového rytmu, inak nazývané kardiostimulátory. Tieto zariadenia sa implantujú pod kožu alebo pod prsným svalom osoby a takéto zariadenie pomocou elektród dodáva prúdové impulzy asi 3 V do myokardu (srdcového svalu) a stimuluje normálne fungovanie srdca. Moderné kardiostimulátory sú schopné zabezpečiť nepretržitú prevádzku po dobu 6-14 rokov.

Charakteristika elektrického prúdu, jeho generovanie a aplikácia

Elektrický prúd sa vyznačuje veľkosťou a tvarom. Podľa svojho správania sa v priebehu času sa rozlišuje jednosmerný prúd (bez toho, aby sa menil časom), aperiodický prúd (náhodne sa meniaci čas) a striedajúci sa prúd (v priebehu času sa mení podľa určitého periodického zákona). Niekedy pri riešení rôznych problémov je potrebná súčasná prítomnosť priameho a striedavého prúdu. V tomto prípade hovoria o striedavom prúde s konštantnou zložkou.

Historicky sa objavil prvý generátor triboelektrického prúdu, ktorý vytvoril prúd v dôsledku trenia vlny na jantároch. Výkonnejšie generátory prúdu tohto typu sa teraz nazývajú generátory Van de Graaff, pomenované podľa vynálezcu prvého technického riešenia týchto strojov.

Ako už bolo spomenuté, taliansky fyzik Alessandro Volta vynašiel DC elektrochemický generátor, ktorý sa stal predchodcom suchých batérií, batérií a palivových článkov, ktoré stále používame ako vhodné zdroje prúdu pre rôzne zariadenia - od hodiniek a smartfónov až po automobilové batérie a trakčné batérie Tesla elektrické autá.

Okrem týchto DC generátorov existujú súčasné generátory priameho jadrového rozpadu izotopov a magnetohydrodynamických generátorov (MHD generátorov) prúdu, ktoré sú doposiaľ obmedzené kvôli ich malému výkonu, slabému technologickému základu pre rozšírené použitie a z iných dôvodov. Napriek tomu sa rádioizotopové zdroje energie používajú v širokej miere, kde je potrebná plná autonómia: vo vesmíre, v hlbokomorských prístrojoch a hydroakustických staniciach, v majákoch, bójích, ako aj na Ďalekom severe, v Arktíde a Antarktíde.

V elektrotechnike sú generátory prúdu rozdelené na generátory jednosmerného prúdu a generátory striedavého prúdu.

Všetky tieto generátory sú založené na fenoméne elektromagnetickej indukcie, ktorú objavil Michael Faraday v roku 1831. Faraday postavil prvý unipolárny generátor s nízkym výkonom, ktorý dodával konštantný prúd. Prvý alternátor bol navrhnutý anonymným autorom pod latinskými iniciálkami R.M. v liste Faradayovi z roku 1832. Po vydaní listu dostal Faraday list ocenenia od toho istého anonymného autora so zlepšeným generátorovým obvodom v roku 1833, v ktorom bol použitý dodatočný oceľový prstenec (jarmo) na skratovanie magnetických tokov jadier vinutia.

V tom čase však stále nebola žiadna žiadosť o striedavý prúd, pretože pri všetkých praktických aplikáciách elektrickej energie v tom čase (banské inžinierstvo, elektrochémia, novovzniknutá elektromagnetická telegrafia, prvé elektrické motory) bol potrebný jednosmerný prúd. Preto sa vynálezcovia v budúcnosti zamerali svoje úsilie na výstavbu generátorov, poskytujúc konštantný elektrický prúd a na tento účel vyvíjajú rôzne spínacie zariadenia.

Jeden z prvých generátorov, ktorý dostal praktickú aplikáciu, bol magnetoelektrický generátor ruského akademika B. S. Jacobiho. Tento generátor bol prijatý galvanickými tímami ruskej armády, ktoré ho používali na zapálenie mojich poistiek. Vylepšené modifikácie generátora Jacobi sa stále používajú na diaľkové aktivovanie poplatkov za miny, čo sa vo veľkej miere odráža vo filmoch vojenskej histórie, v ktorých sabotéri alebo partizáni podkopávajú mosty, vlaky alebo iné predmety.

V budúcnosti boj medzi generáciu jednosmerného alebo striedavého s premenlivým úspechom bola vykonaná medzi vynálezcovia a praktické techniky, ktoré viedli k vrcholu konfrontácie modernej Elektrický titani Thomasa Edisona s General Electric na jednej strane, a Nikolu Teslu s firmou Westinghouse, na druhej strane. Výkonný kapitál zvíťazil a vývoj Tesla v oblasti výroby, prenosu a transformácie striedavého elektrického prúdu sa stal národným majetkom americkej spoločnosti, ktorá sa do veľkej miery neskôr podieľala na technologickej dominancii Spojených štátov.

Okrem skutočnej výroby elektrickej energie pre rôzne potreby, na základe premeny mechanického pohybu na elektrickú energiu, vzhľadom na reverzibilitu elektrických strojov sa objavila možnosť spätného prechodu elektrického prúdu na mechanický pohyb realizovaný jednosmerným a striedavým prúdom elektromotorov. Možno sú to najčastejšie autá našej doby, vrátane štartérov pre osobné automobily a motocykle, pohony pre priemyselné stroje a rôzne domáce spotrebiče. Pomocou rôznych úprav takýchto zariadení sme sa stali majstrami všetkých obchodov, môžeme plánovať, píšať, vŕtať a mleť. A v našich počítačoch sa miniatúrne presné jednosmerné motory poháňajú jednotky pevných a optických diskov.

Okrem bežných elektromechanických motorov vďaka prúdeniu elektrického prúdu pracujú iónové motory s použitím princípu prúdového pohybu pri vysúvaní zrýchlených iónov hmoty, ktoré sa doteraz používajú hlavne vo vesmíre na malých družiciach, aby ich spustili na želané dráhy. A fotónové motory 22. storočia, ktoré existujú doteraz iba v projekte a ktoré budú mať naše budúce medzihviezdne lode s rýchlosťou podsvietenia, budú pravdepodobne pracovať aj na elektrickom prúde.

Na vytvorenie elektronických prvkov a na pestovanie kryštálov na rôzne účely z technologických dôvodov sú potrebné ultrastabilné DC generátory. Takéto presné DC generátory na elektronických súčiastkach sa nazývajú súčasné stabilizátory.

Meranie elektrického prúdu

Treba poznamenať, že nástroje na meranie prúdu (mikroamery, milimametre, ampérmetre) sa navzájom veľmi odlišujú predovšetkým v type štruktúr a princípoch činnosti - môžu to byť DC, nízkofrekvenčné AC a vysokofrekvenčné AC zariadenia.

Podľa princípu činnosti sa rozlišujú elektromechanické, magnetoelektrické, elektromagnetické, magnetodynamické, elektrodynamické, indukčné, termoelektrické a elektronické zariadenia. Väčšina spínačových prístrojov na meranie prúdu pozostáva z kombinácie pohyblivého / pevného rámu s navinutou cievkou a pevných / pohyblivých magnetov. Vďaka tomuto konštrukcii má typický ampérmetr ekvivalentný obvod pozostávajúci zo sériovo zapojených indukčností a odporov posunovaných kapacitou. Z tohto dôvodu má frekvenčná odozva spínača ampmomerov pri vysokých frekvenciách blokovanie.

Základom pre nich je miniatúrny galvanometer a rôzne meracie limity sa dosahujú použitím ďalších výhybiek - odporov s nízkym odporom, ktoré sú o rádovo nižšie než odpor meracieho galvanometra. Zariadenia na meranie prúdov rôznych rozmerov - mikroamery, milimetre, ammeters a dokonca aj kilometre - môžu byť vytvorené na základe jediného zariadenia.

Všeobecne platí, že v meracej praxi je správanie meraného prúdu dôležité - môže to byť funkcia času a mať inú formu - byť konštantná, harmonická, neharmonická, impulzná a tak ďalej a je obvyklé charakterizovať prevádzkové režimy rádiových obvodov a zariadení. Uvádzajú sa tieto aktuálne hodnoty:

• instant,
• amplitúda,
• priemerne
• rMS (efektívne).

Okamžitá prúdová hodnota i i je aktuálna hodnota v konkrétnom časovom bode. Môže sa to pozorovať na obrazovke osciloskopu a určí sa pre každý bod v čase pomocou oscilogramu.

Hodnota amplitúdy (špička) prúdu I m je najväčšia okamžitá hodnota prúdu počas určitého obdobia.

Stredná (efektívna) hodnota prúdu I je definovaná ako druhá odmocnina strednej hodnoty počas periódy okamžitých hodnôt prúdu.

Všetky ampérmery sú obvykle zoradené v aktuálnych hodnotách RMS.

Priemerná hodnota (konštantná zložka) prúdu je aritmetický priemer všetkých jeho okamžitých hodnôt počas doby merania.

Rozdiel medzi maximálnymi a minimálnymi hodnotami signálového prúdu sa nazýva výkyv signálu.

Teraz sa v podstate používajú ako multifunkčné digitálne zariadenia, tak aj osciloskopy na meranie prúdu - nielen na obrazovkách tvar   napätie / prúd, ale aj významné charakteristiky signálu. Tieto charakteristiky zahŕňajú frekvenciu zmien v periodických signáloch, preto je pri meracej technike dôležitá frekvenčná hranica merania prístrojov.

Meranie prúdu osciloskopu

Ilustráciou vyššie uvedených experimentov bude séria experimentov na meranie prúdových a špičkových hodnôt sínusových a trojuholníkových signálov pomocou generátora signálov, osciloskopom a multifunkčným digitálnym zariadením (multimetrom).

Všeobecná schéma experimentu č. 1 je uvedená nižšie:

Signálový generátor (FG) sa naplní na sériové spojenie multimetra (MM), odporu Rs = 100 Ω a odporu R na zaťaženie 1 kΩ. OS osciloskop je pripojený paralelne k odporu spojky R s. Hodnota odporu spojky je vybraná zo stavu Rs<

Skúsenosť 1

Aplikujeme sínusový signál na odpor voči zaťaženiu generátora s frekvenciou 60 Hz a amplitúdy 9 voltov. Stlačte veľmi pohodlné tlačidlo automatického nastavenia a pozorujte signál zobrazený na obrázku 2 na obrazovke. 1. Rozsah signálov je približne päť veľkých divízií s rozličnou cenou 200 mV. Multimetr zobrazuje aktuálnu hodnotu 3,1 mA. Osciloskop určuje efektivitu signálového napätia na meracom rezistore U = 312 mV. Efektívna hodnota prúdu cez odpor Rs je určená zákonom Ohmu:

I RMS = U RMS / R = 0,31 V / 100 Ohm = 3,1 mA,

čo zodpovedá odčítaniu multimetra (3,10 mA). Všimnite si, že rozsah prúdu cez náš obvod dvoch odporov a multimeter pripojený v sérii je

I P-P = U P-P / R = 0,89 V / 100 Ohm = 8,9 mA

Je známe, že špičkové a efektívne hodnoty prúdu a napätia pre sínusový signál sa líšia √2-krát. Ak vynásobíme I RMS = 3,1 mA √2, dostaneme 4,38. Túto hodnotu zdvojnásobíme a dostaneme 8,8 mA, čo takmer zodpovedá prúdu meranému osciloskopom (8,9 mA).

Skúsenosti 2

Znížte signál z generátora o polovicu. Rozsah obrazu na osciloskopu sa zredukuje presne približne dvakrát (464 mV) a multimetr sa zobrazí približne dvojnásobne ako prúdová hodnota 1,55 mA. Na osciloskopu určujeme aktuálnu hodnotu prúdu:

I RMS = U RMS / R = 0,152 V / 100 Ohm = 1,52 mA,

čo zhruba zodpovedá údajom multimetra (1,55 mA).

Skúsenosti 3

Zvýšte frekvenciu generátora na 10 kHz. V takomto prípade sa obraz na osciloskopu zmení, ale rozsah signálu zostane nezmenený a hodnoty multimetra sa zmenia - rozsah povoleného pracovného kmitočtu multimetra ovplyvní.

Skúsenosti 4

Vráťme sa k pôvodnej frekvencii 60 Hz a napätiu generátora signálov 9 V, ale meníme sa formulár jeho signál od sine až po trojuholník. Rozsah obrazu na osciloskopu zostal rovnaký a hodnoty multimetra klesli v porovnaní s hodnotou prúdu, ktorý ukázal v experimente č. 1, pretože sa zmenila efektívna hodnota signálu. Osciloskop tiež ukazuje pokles hodnoty koreňového priemeru hodnoty napätia nameraného na rezistore R s = 100 Ω.

Bezpečnosť pri meraní prúdu a napätia

• Vzhľadom na to, že v závislosti od triedy bezpečnosti miestnosti a jej stavu pri meraní prúdov môže byť relatívne nízke napätie 12-36 V životne nebezpečné, musia sa dodržiavať tieto pravidlá:
• Nezmerajte prúdy, ktoré vyžadujú určité odborné schopnosti (pri napätí nad 1000 V).
• Nemerajte prúdy na ťažko dostupných miestach alebo na výšku.
• Pri meraní v domácnosti používajte špeciálne ochranné prostriedky proti úrazu elektrickým prúdom (gumové rukavice, rohože, topánky alebo roboty).
• Použite merací prístroj, ktorý je možné opraviť.
• V prípade použitia multifunkčných zariadení (multimetrov) dodržujte správne nastavenie meraného parametra a jeho hodnotu pred meraním.
• Použite meracie zariadenie s použiteľnými sondami.
• Dodržujte odporúčania výrobcu týkajúce sa používania meracieho prístroja.

V celom reťazci dráhy elektrického prúdu sa vyskytuje fenomén elektrolýzy. Tam, kde kovové plášte káblov a koľajnice sú elektródy (anóda a katóda) a mokrá zemina obsahujúca veľké množstvo solí a kyselín je elektrolytické médium (elektrolyt). Pri presúvaní jednosmerného prúdu cez elektrolyt sa elektróda s vyšším potenciálom rozpúšťa.

Elektrolýza je proces izolácie zložiek látok v roztoku, keď prechádza elektrickým prúdom.

Vedci vypočítali, že s jednosmerným brodivým prúdom sa za jeden rok zničia 33 kilogramov olova, 3,95 kilogramov hliníka a 9 kilogramov železa. Vodivé puzdro na káblových vedeniach je vystavené najväčšiemu zničeniu.

Chybný aktuálny upozornenie

Na ochranu podzemných konštrukcií a kovových káblových plášťov pred koróziou s bludnými prúdmi, vykonajte zvláštne opatrenia:
- čo najviac znížiť odpor železničnej trate, zváraním spojov koľajníc a izoláciou koľajnice od zeme.
- Na zníženie poklesu napätia v koľajniciach sa používajú špeciálne vedenia z kábla, ktoré spájajú rôzne body koľajnice s zápornou zbernicou rozvodne.

Týmito metódami sa dosiahne významné vyloženie železničnej siete a zníženie počtu túlavých prúdov.

Cybernethe a guvernéra. Čo môže byť spoločné medzi týmito dvoma slovami, ktoré zaznievajú a sú napísané inak? A medzitým skutočne znamenajú to isté. Koniec koncov, kybernetické siete gréckeho filozofa Platóna a "guvernéra" Rimanov sú preložené ako "guvernér", "vládca nad ľuďmi".

kybernetika   ako veda vznikla už dávno. Rozvíjala sa však nerovnomerne a už dlho hľadala uznanie vedcov, ktorí kritizujú princípy, ktoré dodržiava "veda riadenia ľudí". Matematik a fyzik Andre-Marie Ampere vo svojej slávnej tvorbe "Eseje o filozofii vedy" definoval kybernetiku v kategórii politických vied. V nasledujúcich storočiach sa však záujem o túto vedu nakoniec stratil a slovo z nej zaniklo z obzoru nielen obyčajných ľudí, ale aj vedeckej komunity. Cybernetici dostali svoje nové narodenie v čase, keď sa technologický pokrok blížil problémom spracovania informácií. V polovici 20. storočia vývoj cybernetickej vedy predurčoval niekoľko faktorov. Najprv J. von Neumann vynašiel ZVM a v roku 1948 Robert Wiener publikoval knihu " kybernetika   alebo ovládanie a komunikácia v živých organizmoch a strojoch. "V tejto knihe vedec definuje kybernetiku ako vedu, ktorá študuje manažment ako bežný mechanizmus vlastný človeku, zvieraťu a stroji, silný skok vo vývoji výpočtových zariadení, obrovský pokrok vedeckých disciplín súvisiacich s matematikou a fyzika, slúžil aj ako odrazový mostík pre kybernetiku. Po chvíli stratil samotný pojem svoj široký, prirodzený prírodovedný význam, pričom sa sústredil iba na oblasti čisto fyzického, matematického a informačného. Nie je prekvapením, že termín "kybernetika" bol čoskoro postupne nahradený presnejším a vysoko špecializovaným slovom "počítačová veda". Cybernetika sa spája s internetom, ktorý postupne preniká do všetkých oblastí moderného života a robotiky, ktorých vyhliadky na rozvoj sú čoraz jasnejšie. Vedci sa domnievajú, že čas kybernetiky je ešte pred nami. Bude to len spojka, ktorá spája ľudí, životné prostredie a inteligentné kybernetické systémy.

Súvisiace videá

elektrón - najľahšia elektricky nabitá častica, ktorá sa zúčastňuje takmer všetkých elektrických javov. Vzhľadom na svoju malú hmotnosť sa najviac podieľa na vývoji kvantovej mechaniky. Tieto rýchle častice sú široko používané v oblasti modernej vedy a techniky.

Slovo ἤλεκτρον je gréčtina. To, že dal meno elektrónu. Toto slovo je preložené ako "jantárovo". V dávnych dobách gréčtí prírodovedci vykonávali rôzne experimenty, ktoré pozostávali z trenia kúskov jantáru s vlnou, ktoré potom začali priťahovať rôzne malé predmety k sebe. elektróntoto sa nazýva záporne nabitá častica, ktorá je jednou zo základných jednotiek, ktoré tvoria štruktúru látky. elektrónatómové mušle pozostávajú z elektrónov, zatiaľ čo ich poloha a počet sú určujúce chemické vlastnosti látky. Počet elektrónov v atómoch rôznych látok sa dá získať z tabuľky chemických prvkov, ktorú zostavil D.I. Mendelejev. Počet protónov v jadre atómu je vždy rovnaký ako počet elektrónov, ktorý musí byť v elektrónovom plášti atómu danej látky. elektrónotočíme sa okolo jadra obrovskou rýchlosťou a preto sa na jadre "nepadajú". To je vizuálne porovnateľné s Mesiacom, ktoré nespadá napriek tomu, že ho Zem priťahuje. Moderné koncepty elementárnej časticovej fyziky naznačujú štruktúru a nedeliteľnosť elektrónu. Pohyb týchto častíc v polovodičoch a kovoch umožňuje jednoduchý prenos a riadenie energie. Táto vlastnosť sa bežne používa v elektronike, každodennom živote, priemysle, informatike a komunikácii. Napriek tomu, že v elektrických vodičoch je rýchlosť elektrónov veľmi malá, môže sa elektrické pole šíriť rýchlosťou svetla. Vďaka tomuto prúdu je okruh nastavený okamžite. elektrónokrem korpuskulárnych má aj vlnové vlastnosti. Podieľajú sa na gravitačných, slabých a elektromagnetických interakciách. Elektrónová stabilita vyplýva zo zákonov o úspore energie a zachovaní poplatkov. Táto častica je najľahšia z tých, ktoré sú nabité, a preto sa nemôžu rozpadnúť na nič. Rozpad na častice ľahší je zakázaný zákonom zachovania náboja a rozpad na častice ťažšie ako elektrón zakazuje zákon zachovania energie. Presnosť, s akou je zákon o zachovávaní poplatkov splnená, sa dá posúdiť tým, že elektrón, po dobu najmenej desiatich rokov, nestráca svoj poplatok.

Súvisiace videá

Elektrický prúd - náš nenahraditeľný asistent, ale môže byť zdrojom vážneho nebezpečenstva. Je potrebné a užitočné vedieť, akú je súčasná sila a ako ju správne používať bez toho, aby ste poškodzovali seba a ostatných. Presný prúd sa meria pomocou špeciálnych zariadení - ampérmetrov. Používanie moderných digitálnych ampérmetrov je veľmi jednoduché.

V učebniciach fyziky sa elektrický prúd vzťahuje na smerový pohyb elektrických nábojov. Je však nesprávne porovnávať súčasnú pevnosť s prietokom vody v potrubí a napätím s jeho tlakom. Bolo by tiež zlé identifikovať pohyb nábojov s pohybom voľných elektrónov.

Rýchlosť volných elektrónov vo vodičoch je veľmi malá - asi 10 mm / s. Elektrický prúd - šírenie elektromagnetického poľa vo vodiči alebo v priestore.

Aká je súčasná sila?

Ak je vodič napájaný, elektrické pole v ňom sa zmení. Bude to, akoby čakalo na vhodný vlak v metre. Tu sa vlak priblížil, dvere sa otvorili - okruh sme zatvorili: pripojte zástrčku do zásuvky a kliknite na spínač. Ľudia chodia, v pohybe uvoľňujú energiu. Môže sa použiť: napríklad otočte turniket a nechajte ich otočiť.

To znamená, že v elektrickom poli je zásobník energie. Ak dôjde k narušeniu rovnováhy poľa - okruh je zatvorený, niektoré dvierka pre nabíjanie sú otvorené - prúd bude prúdiť. Ale aby sa jeho energia premenila na prácu alebo teplo, prúd musí prejsť určitým odporom. Nosiče nábojov (elektróny, ióny) "turniket" (ohrievač, motor, žiarovka) nebudú rušiť a budú pravidelne pracovať pre nás.

Takže sila prúdu je jeho schopnosť produkovať určitú činnosť v dôsledku množstva energie v elektromagnetickom poli. Ale aby sa schopnosť premeniť na prácu alebo teplo, musíte tiež použiť napätie: slabý nebude otočiť tesný turniket, aj keď je jasná cesta vpred. 1 Prúd pri napätí 1 V bude pracovať v 1 J av prípade, že bude vyrobený v priebehu 1 s, bude výkon 1 W. Ale pri nulovom napätí prúd akejkoľvek sily nebude fungovať - ​​jeho výkon bude plytvaný.

V supravodičoch je možný prúd veľmi veľkého napätia s takmer žiadnym napätím.

Ako merať prúd

Prúdová sila sa meria pomocou špeciálnych zariadení - ampérmetrov. V domácich multimetrových testeroch je aj režim merania prúdu; na prepínači sa označujú písmenami A (amperes) alebo mA (milliamperes, 1 mA = 1/1000 A).

Na meranie prúdu pomocou bežného ampérmetra alebo skúšobného prístroja musí byť zapojený do prerušenia drôtu. Teraz existujú ampermetry na meranie prúdu bez narušenia elektrického obvodu. Za týmto účelom sa do drôtu aplikuje buď špeciálny snímač (hallový snímač), alebo kábel je zakrytý príchytkou prstenca ampérmetra. V oboch prípadoch sa meria magnetický účinok prúdu, ktorým sa posudzuje jeho pevnosť.

Účinok prúdu na osobu

Účinok prúdu na osobu závisí od jeho typu - konštantný alebo premenlivý - čas expozície a sila prúdu. Najnebezpečnejším je prúd priemyselnej frekvencie 50/60 Hz, ktorý je vo výstupe. Jeho účinok na osobu je určený počítaním doby expozície 1 s.

Hodnota priemyselnej frekvencie 50/60 Hz sa historicky a technicky nezaradila. Predtým, ako sa ukázalo, vznikol svetový energetický priemysel a teraz nie je možné meniť frekvenciu.

Prúd 0,1 mA pre osobu je nepostrehnuteľný. Prúd 1 mA spôsobuje mierne brnenie. 3 mA dávajú nápadný vplyv a následné pocity a iné nepríjemné pocity; v priebehu času sú možné rôzne vedľajšie účinky. 10 mA spôsobuje záchvaty, je prúd bez prúdu. 100 mA sa považuje za smrteľné, ak obeť nebola doručená do intenzívnej starostlivosti 15 minút.

Prúd cez vodič závisí od použitého napätia, ako trhnutie davu ku dverám - pri tlaku zozadu. Táto závislosť je vyjadrená slávnym zákonom Ohm.

Odolnosť ľudského tela sa môže značne líšiť, preto pre pravidlá bezpečnosti elektrickej energie treba brať najmenšiu možnú hodnotu - 1000 ohmov. Na základe toho je bezpečné napätie 12 V alebo menej.

Účinným opatrením ochrany pred úrazom elektrickým prúdom je ochranné uzemnenie. Analogicky s dúchajúcim davom: rezervný vchod je doň široko otvorený a voľne tam prechádza bez toho, aby pošlapal na niekoho.

Súvisiace videá

zdroj:

• GOST 8.022-91

Amperovou silou je sila, ktorou pôsobí magnetické pole na vodič s prúdom umiestneným v ňom. Jeho smer môže byť určený pravidlom na ľavej strane, ako aj pravidlom v smere hodinových ručičiek.

inštrukcia

Ak sa kovový vodič s prúdom umiestni do magnetického poľa, bude pôsobiť na ňu silou z tohto poľa, silou Ampere. Prúd v kovu je riadený pohyb množiny elektrónov, z ktorých každý je ovplyvnený Lorentzovou silou. Sily pôsobiace na voľné elektróny majú rovnakú veľkosť a rovnaký smer. Stohované navzájom, dávajú výslednú Ampere silu.

Sila dostala svoje meno na počesť francúzskeho fyzikov a prírodovedcov Andrey Marie Ampere, ktorá v roku 1820 experimentálne skúmala vplyv magnetického poľa na dirigent s prúdom. Zmenou tvaru vodičov a ich umiestnením v magnetickom poli Amper určil silu pôsobiacu na jednotlivé časti vodiča.

Amperový silový modul je úmerný dĺžke vodiča, pevnosti prúdu v ňom a magnetickému indukčnému modulu. To tiež závisí od orientácie tohto vodiča v magnetickom poli, inými slovami, z uhlu, ktorý tvorí smer prúdu vzhľadom k magnetickému indukčnému vektoru.

Ak je indukcia vo všetkých bodoch vodiča rovnaká a magnetické pole je rovnomerné, potom sa modul sily AMP rovná súčinu prúdu vo vodiči, magnetickom indukčnom module, v ktorom je umiestnený, dĺžka tohto vodiča a sínus úhlu medzi smermi prúdu a magnetického indukčného vektora. Tento vzorec platí pre vodič ľubovoľnej dĺžky, ak je súčasne úplne v rovnomernom magnetickom poli.

Ak chcete zistiť smer sily Ampéra, môžete použiť pravidlo ľavej ruky: ak položíte ľavú ruku tak, aby jej štyri prsty indikovali smer prúdu, zatiaľ čo línie plôch vstúpia do dlaní, potom sa smer amperesovej sily ohne o 90 °.

Keďže produkt veľkosti indukčného vektora magnetického poľa a sínusového uhla je modulom zložky indukčného vektora, ktorý je smerovaný kolmo na vodič s prúdom, môže byť táto zložka určená orientáciou dlaní. Kolmá súčasť na povrchu vodiča musí v tomto prípade vstúpiť do otvorenej dlaně ľavej ruky.

Existuje iný spôsob, ako určiť smer amperejovskej sily, nazýva sa to pravidlo pre ručné hodiny. Sila ampere je smerovaná v smere, odkiaľ je zobrazený najkratší obrat prúdu na pole proti smeru hodinových ručičiek.

Dvojjadrový počítač je počítač, ktorého centrálny procesor má dve jadrá. Táto technológia umožňuje v dostatočnej miere zvýšiť produktivitu svojej práce.

Čo je dvojjadrový procesor

Dvojjadrový procesor je procesor s dvoma jadrami na jednom čipu. Každé z jadier má spravidla architektúru Net Burst. Niektoré dvojjadrové procesory tiež podporujú technológiu Hyper-Threading. Táto technológia umožňuje spracovanie procesov v štyroch nezávislých vláknach. To znamená, že jeden takýto dvojjadrový procesor s touto technológiou (fyzickou) nahrádza alebo je ekvivalentný štyrom logickým procesorom z pohľadu operačného systému.

Takže každé jadro dvojjadrového procesora má vlastnú vyrovnávaciu pamäť druhej úrovne s určitým množstvom pamäte, rovnako ako bežnú vyrovnávaciu pamäť s dvojnásobnou pamäťou. Spravidla sú kryštály, na ktorých sú vyrobené dvojjadrové procesory, približne dvesto štvorcových milimetrov s množstvom tranzistorov presahujúcich 200 miliónov jednotiek. Je potrebné poznamenať, že s takým veľkým počtom prvkov by tento procesor, zdá sa, mal vyprodukovať veľké množstvo tepla, a preto by mal vychladnúť. To však nie je.

Najvyššia teplota povrchu kryštálov je asi 70 ° C. To je spôsobené skutočnosťou, že napätie napájajúce procesor nepresahuje jeden a pol Voltov a maximálna hodnota prúdu je sto dvadsaťpäť ampérov. Takže zvýšenie počtu jadier nevedie k výraznému zvýšeniu spotreby energie, čo je veľmi dôležité.

Výhody počítačov s dvojjadrovými procesormi

Potreba zvýšiť počet jadier procesorov vznikla, keď sa zistilo, že ďalšie zvýšenie frekvencie hodín nevedie k výraznému zlepšeniu výkonu. Počítače s dvojjadrovými procesormi sú zamerané na používanie aplikácií, ktoré využívajú spracovanie viacerých vlákien. Preto výhody tohto počítača nie sú možné pre všetky programy. Programy, ktoré využívajú schopnosti dvoch jadier, zahŕňajú napríklad programy na zobrazovanie trojrozmerných scén, programy na spracovanie obrazových záznamov alebo zvukových údajov. Dvojjadrový procesor bude mať prospech zo súčasnej prevádzky viacerých programov v počítači. V tomto ohľade sa takéto procesory zvyčajne používajú v počítačoch určených na prácu s grafikou, ako aj na prácu s kancelárskymi programami. Pre potreby hier je táto technológia druhého jadra takmer zbytočná.

Vedec bleskov spočíva v kolízii iónov (impaktná ionizácia). Elektrické pole oblaku má veľmi vysokú intenzitu. V takejto oblasti dostávajú voľné elektróny obrovské zrýchlenie. Tvárou v tvár atómom, ionizujú ich. Nakoniec vzniká prúd rýchlych elektrónov. Impactová ionizácia tvorí plazmový kanál, cez ktorý prechádza hlavný prúdový impulz. Vyskytuje sa elektrický výboj, ktorý pozorujeme vo forme blesku. Dĺžka takéhoto vypúšťania môže dosiahnuť niekoľko kilometrov a trvať niekoľko sekúnd. Blesk   vždy sprevádzaný jasným bleskom svetla a hromu. Veľmi často sa vyskytuje blesk počas búrky, ale vyskytujú sa výnimky. Jedným z najviac nepreskúmaných vedcov prírodných javov spojených s elektrickými výbojmi je guľový blesk. Je známe, že sa vyskytuje náhle a môže spôsobiť významné poškodenie. Tak prečo je blesk taký jasný? Elektrický prúd pri údere blesku môže dosiahnuť 100 000 ampérov. Zároveň sa uvoľní obrovská energia (asi miliarda joulov). Teplota hlavného kanála dosahuje takmer 10 000 stupňov. Tieto charakteristiky vedú k jasnému svetlu, ktoré možno pozorovať, keď zasiahne blesk. Po takom silnom elektrickom výboji dochádza k pauze, ktorá môže trvať 10 až 50 sekúnd. V tomto čase hlavný kanál takmer zhasne, teplota v ňom klesne na 700 stupňov. Vedci zistili, že jasná luminiscencia a zahrievanie plazmového kanálu sa šíria zdola nahor a prestávky medzi luminiscenčným množstvom len desiatky zlomkov sekundy. To je dôvod, prečo človek vníma niekoľko silných impulzov ako jediný jasný blesk.

Súvisiace videá

Ampermetre - zariadenia na meranie prúdu v elektrických obvodoch. Podľa princípu fungovania sú ampérmetre magnetoelektrické, elektromagnetické, termoelektrické, elektrodynamické a iné.

Zariadenie na meranie sily prúdu pretekajúceho obvodom sa nazýva ampérmetr. Pretože hodnoty, ktoré zariadenie produkuje (prúd) závisia od odporu prvkov vo vnútri ampérmetra, musí byť veľmi nízke.

Interné zariadenie ampérmetra závisí od účelu použitia, typu prúdu a princípu činnosti.

Magnetoelektrické ampérmetre

Zariadenia reagujúce na magnetické javy (magnetoelektrické) sa používajú na meranie prúdov veľmi malých hodnôt v obvodoch DC. Vo vnútri nie je nič nadbytočné, s výnimkou cievky, šípkou, ktorá je s ňou spojená a stupnicou s rozdelením.

Elektromagnetické ampéry

Na rozdiel od magnetoelektrických zariadení sa môžu použiť aj v sieťach so striedavým prúdom, najčastejšie v priemyselných obvodoch s frekvenciou 50 Hz. Elektromagnetický ampérmetr sa môže použiť na meranie v obvodoch s vysokým prúdom.

Termoelektrické ampérmety

Používa sa na meranie vysokofrekvenčného prúdu. Do vnútra zariadenia je inštalovaný vykurovací článok (vodič s vysokým odporom) s termočlánkom. V dôsledku prechádzajúceho prúdu sa vodič ohrieva a termočlánok zachytáva hodnotu. Vzhľadom na výsledné teplo sa rám so šípkou odkloní pod určitým uhlom.

Elektrodynamické ampéry

Môže sa používať nielen na meranie jednosmerného prúdu, ale aj na striedavý prúd. Z dôvodu charakteristík zariadenia je možné ho použiť v takých sieťach, kde frekvencia dosahuje 200 stoviek.

Elektronický ammeter sa používa hlavne ako kontrolný merač pre testovacie prístroje.

ferodynamické

Veľmi spoľahlivé zariadenia, ktoré majú vysokú pevnosť a nie sú vystavené magnetickému poľu, ktoré v prístroji nevznikajú. Tieto typy ampérmetrov sú inštalované v automatických monitorovacích systémoch ako rekordéry.

Stáva sa tak, že váha prístroja nestačí a je potrebné zvýšiť hodnoty, ktoré sa majú merať. Na dosiahnutie tohto cieľa sa používa posunovanie (paralelne so zariadením je spojený vodič s vysokým odporom). Napríklad, ak chcete nastaviť hodnotu sily na sto ampér a zariadenie je určené len pre desať, potom je pripojený skrat, ktorého hodnota odporu je deväťkrát nižšia ako odpor odporu zariadenia.