от плюса к минусу или наоборот
Электрический ток – одно из основных благ цивилизации, без которого жизнь современного человечества была бы невозможна. Применяемый во всех областях современного мира (от простого электрочайника, встречающегося на кухни почти любой домохозяйки до мощной дуговой электроплавильной печи) он делает жизнь людей более удобной и простой. В то же самое время очень мало из тех, кто пользуется многочисленными электроприборами, задумывается над природой данного явления. В частности, не все понимают, что оно собой представляет, на протекании каких процессов основывается, какое направление течения заряженных частиц в проводниках и электрических цепях.
Движение зарядов в проводнике
Для того чтобы разобраться в том, как течет ток, необходимо понять его физическую сущность, основанную на атомарно-молекулярной теории строения материи, узнать, какие условия необходимы для его возникновения и существования, какие виды токов бывают, и какими характеристиками они обладают.
Физическая сущность течения тока в цепи
Наличие тока в цепи обусловлено направленным перемещением заряженных частиц. В твердых телах течение тока создается движением отрицательно заряженных электронов, в газах и жидкостях – положительными ионами. В таких широко распространенных веществах, как полупроводники, электрический ток возникает при движении частиц – электронов и «дырок» (положительно заряженных частиц, представляющих собой атомы с недостающим количеством электронов на внешних уровнях).
Основными условиями возникновения и существования электрического тока являются:
- Наличие носителей зарядов – перемещающиеся по проводнику, газу или электролиту частицы;
- Создаваемое определенным источником питания электрическое поле – без данного силового поля движение свободных носителей зарядов будет хаотичным, не имеющим определенного направления;
- Замкнутая цепь – направленное движение зарядов возможно только в замкнутых цепях.
Так, например, состоящий из источника питания ключа (переключатель) и лампочки накаливания ток будет протекать только тогда, когда ключ, располагающийся в разрыве проводника между одним из полюсов питания и лампой, находится во включенном состоянии, позволяя носителям заряда перемещаться по замкнутой цепи от отрицательного полюса батареи к положительному.
Так, например, состоящий из источника питания ключа (переключатель) и лампочки накаливания ток будет протекать только тогда, когда ключ, располагающийся в разрыве проводника между одним из полюсов питания и лампой, находится во включенном состоянии, позволяя носителям заряда перемещаться по замкнутой цепи от отрицательного полюса батареи к положительному.Электрический ток и поток электронов
Разобравшись в том, что в большинстве случаев носителями электрических зарядов являются электроны, необходимо понять, почему они движутся. Для этого необходимо заглянуть в микромир частиц – атомов и понять их строение, физические процессы, происходящие с ними.
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него множества электронов, количество которых зависит от суммарного заряда ядра. Электроны передвигаются по определенным траекториям – орбиталям (уровням). При этом те из них, которые располагаются ближе всего к ядру, удерживаются им очень сильно и не участвуют в химических реакциях и физических процессах.
Те частицы, которые находятся на внешних уровнях, являются активными и определяющими способность того или иного атома к химическому взаимодействию и образованию свободных зарядов. Их называют валентными.
Ядро и электроны
Активность и способность атомов к отщеплению свободных электронов зависят от количества частиц на внешних уровнях. Так, у одних веществ многочисленные электроны удалены от ядра, поэтому срываются со своих орбиталей и начинают устремляться к другим атомам, в результате чего наблюдается перемещение свободных зарядов. При подаче электрических потенциалов (напряжения) движение электронов становится направленным, появляется электрический ток. Поэтому твердые тела (например, металлы) с большим количеством свободных электронов являются проводниками.
У диалектиков частицы, способные переносить электрический заряд, отсутствуют – у них мало электронов на внешних уровнях, поэтому они не могут срываться, переходя сначала в хаотичное, потом и в направленное движение.
Промежуточное положение между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники, электропроводность которых зависит от внешних факторов (температуры, освещенности и т.д.).
Электрический ток в параллельной цепи
В электрических схемах предусмотрены параллельные и последовательные соединения элементов. При параллельном соединении, например, резисторов, напряжение одинаково для каждого из них, а сила тока, протекающего через каждый элемент, пропорциональна его сопротивлению. Чтобы определить величину тока через каждый компонент при параллельной комбинации их соединения, используют закон Ома.
Параллельная электрическая цепь
Вид цепи и напряжение
В зависимости от направления протекания тока и особенностей напряжения, различают два вида электрических цепей:
- Цепи постоянного тока;
- Цепи переменного тока.
Напряжение цепей постоянного тока является работой, совершаемой электрическим полем в ходе перемещения пробного плюсового заряда из точки A в точку Б.
Напряжение в цепи постоянного тока определяется как разность потенциалов на его концах. В таких цепях принято считать, что ток идет от плюса к минусу (от плюсового полюса к минусовому).
На заметку. В реальности ток течет не от плюса к минусу, а, наоборот, от минуса к плюсу. Сформировавшееся ошибочное представление о направлении течения именно от плюса не стали изменять и оставили для удобства понимания физической сущности данного явления.
Для цепей переменного тока характерны такие виды и значения напряжения, как:
- мгновенное;
- амплитудное;
- среднее значение;
- среднеквадратическое;
- средневыпрямленное.
Напряжение в таких цепях – это достаточно сложная функция времени. Грубо говоря, ток в них течет от фазного провода, проходит через нагрузку и частично уходит в нулевой (течет от фазы к нулю)
Виды токов: постоянные и переменные
В зависимости от изменения направления протекания заряженных частиц, различают следующие виды токов:
- Постоянный – формируется движением заряженных частиц в одном направлении. Его основные характеристики (сила тока, напряжение) имеют постоянные значения и не изменяются во времени;
- Переменный – направление перемещения зарядов при таком виде движения заряженных частиц периодически меняется. Количество изменений направления движения за единицу времени, равную одной секунде, называется частотой тока и измеряется в Герцах. Так, например, значение данной характеристики в обычной бытовой электрической цепи равно 50 Гц. Это означает, что в течение 1 секунды движущиеся по цепи электроны меняют свое направление 50 раз, вызывая тем самым такое же количество изменений напряжения в фазном проводе от 220 до 0 В.
Его основные характеристики (сила тока, напряжение) имеют постоянные значения и не изменяются во времени;Основные характеристики переменного тока
Двунаправленное перемещение зарядов
Наряду с упорядоченным движением носителей зарядов (электронов), в проводниках наблюдается также незначительный обратный процесс – условное перемещение положительных зарядов, потерявших отрицательные частицы атомов. Вместе с основным током данное явление получило название двунаправленное перемещение зарядов.
Особенно оно ярко проявляется при протекании электричества через электролиты (явление электролиза).
Двунаправленное перемещение зарядов в аккумуляторной батарее
Значение перемещения электронов в электрической схеме
Понимание того, как идет в цепи ток, необходимо при составлении такого графического изображения расположения электронных деталей, как схема. Важно понимать, откуда течет ток, для того чтобы правильно располагать на схеме, затем соединять различные радиоэлектронные элементы. Если для таких радиодеталей, как конденсатор, резистор, полярность подключения не имеет значения, то полупроводниковый транзистор,
диод необходимо размещать на схеме и затем запитывать, учитывая направление движения тока, иначе они и собираемое с их использованием устройство, электронный блок не будут правильно функционировать.
Таким образом, знание физической сущности направления течения заряженных частиц в проводнике, электролите, полупроводнике позволит любому человеку не только расширить свой кругозор, но и применять его на практике при монтаже электропроводки, пайке различных электронных блоков и схем.
Также подобная информация поможет разобраться в том, почему произошла поломка того или иного электроприбора, как ее устранить и предотвратить в будущем.
Видео
Электрический ток, напряжение — поймет даже ребенок!
Всем привет, на связи с вами снова Владимир Васильев. Новогодние празднования подходят к концу, а значить надо готовиться к рабочим будням, с чем вас дорогие друзья и поздравляю! Хех, только не надо расстраиваться и впадать в депрессию, нужно мыслить позитивно.
Так вот в эти новогодние праздники я как-то размышлял о аудитории моего блога: «Кто он? Кто тот посетитель моего блога, что каждый день заходит почитать мои посты?». Может быть это прошаренный спец зашел из любопытства почитать что я тут накалякал? А может это какой -нибудь доктор радиотехнических наук зашел посмотреть как спаять схему мультивибратора? 🙂
Содержание статьи
Знаете все это маловероятно, потому как для прошаренного специалиста все это уже пройденный этап и скорее всего все уже не так интересно и они сами с усами.
Им может быть интересно лишь из праздного любопытства, мне конечно очень приятно и я жду каждого с распростертыми объятьями.
Так что я пришел к выводу, что основной контингент моего блога да и большинства радиолюбительских сайтов это новички и любители рыскающие по интернету в поисках полезной информации. Так какого лешего, у меня ее так мало? Будет в скором временя поболее так что [urlspan]не пропустите![/urlspan]
Я вспоминаю себя, когда я искал в интернете какую-нибудь простенькую схемку чтобы с чего-нибудь начать, но постоянно что-то не подходило, что-то казалось заумным. Мне не хватало азов, таких, чтобы можно было по принципу от простого к сложному начать разбираться в интересующей меня теме.
Кстати первая книга которая мне действительно помогла, от прочтения которой действительно начало приходить понимание — это была книга «Искусство схемотехники» П. Хоровица, У. Хилла. Я писал про нее в этой статье, там и книжку можно скачать. Так вот, если вы новичок то обязательно ее скачайте и пусть она станет вашей настольной книгой.
Что такое напряжение и ток?
Кстати действительно что же такое электрический ток и напряжение? Я думаю, что никто на самом деле и не знает, ведь чтобы это знать это надо хотябы видеть. Кто может видеть ток, бегущий по проводам?
Да никто, человечество еще не достигло таких технологий, чтобы воочию наблюдать движения электрических зарядов. Все что мы видим в учебниках и научных трудах это некая абстракция созданная в результате многочисленных наблюдений.
Ну ладно об этом можно много рассуждать… Так давайте попробуем разобраться, что такое электрический ток и напряжение. Я не буду писать определения, определения не дают самого понимания сути. Если интересно, возьмите любой учебник по физике.
Так как мы его не видим электрического тока и всех процессов протекающих в проводнике, тогда попробуем создать аналогию.
И традиционно электрический ток текущий в проводнике сравнивают с водой бегущей по трубам. В нашей аналогии вода это электрический ток.
Вода бежит по трубам с определенной скоростью, скорость это сила тока, измеряемая в амперах. Ну трубы это само собой проводник.
Хорошо, электрический ток мы себе представили, но а что такое напряжение? Сейчас помозгуем.
Вода в трубе, в отсутствии каких-либо сил (сила тяжести, давления) теч не будет, она будет покоиться как и любая другая жижа вылитая на пол. Так вот эта сила или точнее сказать энергия в нашей водопроводной аналогии и будет тем самым напряжением.
Но что происходит с водой бегущей из резервуара расположенного высоко над землей? Вода устремляется бурным потоком из резервуара к поверхности земли, гонимая силами тяготения. И чем выше от земли расположен резервуар тем с большей скоростью вытекает вода из шланга. Понимаете о чем я говорю?
Чем выше резервуар, тем больше сила (читай напряжение) воздействующая на воду. И тем больше скорость водного потока (читай сила тока). Теперь становится понятно и в голове начинает создаваться красочная картинка.
Понятие потенциала, разности потенциалов
С понятием напряжения электрического тока тесно связано понятие «потенциал» , или «разность потенциалов». Хорошо, обратимся снова к нашей водопроводной аналогии.
Наш резервуар находится на возвышенности что позволяет воде беспрепятственно стекать по трубе вниз. Так как бак с водой на высоте, то и потенциал этой точки будет более высоким или более положительным чем тот что находится на уровне земли. Видите что получается?
У нас появилось две точки имеющие разные потенциалы, точнее разную величину потенциала.
Получается, для того чтобы электрический ток мог бежать по проводу, потенциалы не должны быть равны. Ток бежит от точки с большим потенциалом к точки с меньшим потенциалом.
Помните такое выражение, что ток бежит от плюса к минусу. Так вот это все тоже самое. Плюс это более положительный потенциал а минус более отрицательный.
Кстати а хотите вопрос на засыпку? Что произойдет с током, если величины потенциалов будет периодически меняться местами?
Тогда мы будем наблюдать то как электрический ток меняет свое направление на противоположное каждый раз как потенциалы поменяются.
Это получится уже переменный ток. Но его мы пока рассматривать не будем, дабы в голове сформировалось ясное понимание процессов.
Измерение напряжения
Для замера напряжение используется прибор вольтметр, хотя сейчас наиболее популярны мультиметры. Мультиметр это такой комбинированный прибор имеющий в себе много чего. О нем я писал в статье и рассказывал как им пользоваться.
Вольтметр это как раз тот прибор который измеряет разность потенциалов между двумя точками. Напряжение (разность потенциалов) в любой точке схемы обычно измеряется относительно НОЛЯ или ЗЕМЛИ или МАССЫ или МИНУСА батарейки. Не важно главное это должна быть точка имеющая наименьший потенциал во всей схеме.
Итак чтобы измерить напряжение постоянного тока между двумя точками, делаем следующее. Черный (минусовой ) щуп вольтметра втыкается в ту точку, где предположительно мы можем наблюдать точку с меньшим потенциалом (НОЛЬ). Красный щуп (плюсовой) втыкаем в точку, потенциал которой нам интересен.
И результатом измерения будет числовое значение разности потенциалов, или другими словами напряжение.
Измерение тока
В отличие от напряжения, которое замеряется в двух точках, величина тока замеряется в одной точке. Так как сила тока (или говорят просто ток) по нашей аналогии есть скорость течения воды, то эту скорость нужно замерять только в одной точке.
Нам нужно распилить водопровод и вставить в разрыв некий счетчик, который будет подсчитывать литры и минуты. Както так.
Аналогично если вернемся в реальный мир нашей электрической модели, то
Что такое электрический ток? Характеристики электрического тока
Что такое электрический ток?
Содержание статьи
Сегодня уже не найти ни одного человека, который не помнил бы свою жизнь от рождения без электричества. Электричество окружает нас повсюду, начиная от банальной зажигалки с пьезой и заканчивая мобильной связью. Трудно представить себе жизнь без электричества, и невозможно понять, как раньше люди обходились без него.
О том, что же представляет собой это самое электричество, и что такое электрический ток, будет рассказано в строительном журнале samastroyka.ru.
Электрический ток — ни что иное, как направленное движение заряженных частиц под воздействием электрополя. В жидких веществах, этими самыми частицами выступают ионы, а в твердых веществах — электроны.
Что такое электрический ток
Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц под влиянием электрического поля. Скорость распространения электрополя настолько высока, что сопоставима со скоростью света. В тоже время, скорость движения заряженных частиц, гораздо медленнее, всё во многом зависит в первую очередь от электропроводника. Известно, что в металлах, скорость движения частиц равна 2 мм в секунду.
Кроме того, не все вещества и материалы, могут служить проводником электрическому току. Есть такие материал, которые не способны пропускать электроны через себя. Именно по данному признаку и различают проводники с изоляторами.
Проводник электрического тока это такое вещество или материал, который способен проводить электрический ток, а изолятор, наоборот, обладает очень низкой проводимостью тока.
Лучшими проводниками электрического тока, в своём роде, являются различные металлы. Именно поэтому провода и делают из алюминия и меди. Ну и худшими в данном случае веществами (изоляторами), которые не проводят электричество, являются: стекло, керамика, резина и другие.
Характеристики электрического тока
Одним из самых важнейших свойств и характеристик электрического тока, является показатель проводника сопротивляться направленному движению заряженных частиц. Начиная своё движение под воздействием электрополя, заряженные частицы сталкиваются с нейтральными атомами, что вызывает разогрев проводника и значительное ускорение заряженных частиц.
Измеряется электрическое сопротивление в омах — ОМ.
Ярким примером этому, может послужить обычная лампа накаливания, в качестве проводника электрического тока в которой, используется особый вида металла — вольфрам, обладающий значительным сопротивлением.
Таким образом, движущиеся частицы по спирали лампочки, сталкиваются с нейтральными атомами, вследствие чего спираль так сильно нагревается, что начинает излучать видимый свет.
Точно, на таком же из принципов, базируется работа большинства электронагревателей.
Оценить статью и поделиться ссылкой:
Проектируем электрику вместе: Что такое электрический ток?
Что такое электричество?.. Определение электричества.. Атомный уровень материи.. Атом — строительный «кирпичик» вещества.. Строительные элементы атома — протоны, нейтроны и электроны.. Свободные электроны.. Ионы.. Электрическое поле.. Электрический ток..
Мы живем в электрическом веке. Невозможно представить нашу жизнь без электричества — оно, буквально, окружает нас: это освещение и тепло в наших домах, наши сотовые телефоны и компьютеры, микроволновки и кондиционеры. Это трамваи и троллейбусы, поезда в метро и электрички. Это навигационные приборы на корабле и в подводной лодке, самолете и космической ракете… Перечислять можно сколь угодно долго.
..
Даже в природе мы сталкиваемся со всевозможными проявлениями электричества, от молнии в грозу до нервных импульсов в нейронах нашего организма.
Но что такое есть электричество?
Это очень непростой вопрос. Поскольку – если не копать глубже – невозможно получить простой и окончательный ответ, кроме общих абстрактных представлений о том, как электричество проявляется в окружающем мире.
Есть много определений электричества. Вот одно из них:
Электричество есть свойство материи (вещества), обусловленное взаимодействием и движением электрических зарядов.
Определение, которое не лучше и не хуже многих других, зато короткое. Надо сказать, что любые определения электричества будут поверхностными, поскольку не раскрывают базовых понятий. Что такое электрические заряды? Какими свойствами они обладают? Как электрические заряды взаимодействуют? Почему они движутся? Как обнаружить это движение?…
Строительные «кирпичики» вещества
Чтобы получить ответы на эти и многие другие вопросы, мы должны изменить масштаб, перейти с внешнего видимого уровня на внутренний — атомный уровень.
Атом – один из основных строительных «кирпичиков» материи, как и жизни тоже. Атомы существуют в более чем ста различных формах, как химические элементы: водород, углерод, кислород, медь и т. д. Атомы многих видов могут объединяться и создавать молекулы, из которых строятся различные вещества, которые мы можем физически увидеть и потрогать.
Атомы представляют собой крошечные частицы, размером не более 300 пм (это 300 ·10 -12
или 3 ·10 -10 или 0,0000000003 м). Однако даже атом не достаточно мал, чтобы объяснить, как получается электричество. Мы должны нырнуть глубже, на следующий уровень и посмотреть, из каких строительных элементов, в свою очередь, состоит сам атом.
Строительные элементы атома
Атом представляет собой комбинацию из трех различных частиц: электронов, протонов и нейтронов.
Каждый атом имеет центральное ядро, в котором протоны и нейтроны плотно упакованы вместе. Ядро окружает группа орбитальных электронов (рис. 1).
До 30-х годов прошлого века думали, что электроны вращаются на отдельных орбитах вокруг ядра атома, как планеты солнечной системы вокруг Солнца. Дальнейшие исследования показали, что орбиты – не совсем подходящее понятие для описания электронов. Сегодня считается, что электроны существуют, как бы в «облаке», что окружает атомное ядро.
В любой заданный момент электрон имеет некоторую статистическую вероятность нахождения его где-то в «облаке». Это пока все, что можно об этом сказать.
Каждый атом должен иметь, по крайней мере, один протон. Число протонов в атоме определяет, какой химический элемент представляет атом. Например, атом с одним протоном – это атом водорода. Атом с 29 протонами – медь. Атом с 94 протонами – плутоний…
Таким образом, количество протонов в атоме определяет его атомный номер в таблице Менделеева.
Партнеры протона по ядру – нейтроны играют важную роль в стабильности ядра и определяют изотопы атомов. Они не имеют решающего значения для понимания электричества.
Электроны – именно они имеют решающее значение для объяснения электрического тока. Поскольку электроны и протоны – противоположно заряженные частицы (электроны несут отрицательный заряд, а протоны – положительный), то в стабильном состоянии каждый атом предпочитает иметь одинаковое число электронов и протонов. Нейтроны, оправдывая свое название, являются нейтральными, они не имеют заряда. Следовательно, атом в целом электрически нейтрален. В стабильном, уравновешенном состоянии, у атома всегда будет такое же число электронов, как и протонов. Так, ядро с 29 протонами (атом меди) окружено «облаком» из 29 электронов.
Свободные электроны
Вкратце разобравшись со строением атома, мы вплотную подошли к объяснению природы электрического тока в проводниках.
Не все электроны вечно связаны с атомом. Электрон, расположенный на внешней оболочке атома (по причине его слабой связи с ядром) под воздействием внешней силы может покинуть орбиту атома и стать свободным (рис. 2). Появляется атом с отсутствующим электроном, который называется ионом. Из-за отсутствия электрона на внешней оболочке указанный ион становится положительно заряженным.
Этот ион может привлечь на свою внешнюю оболочку другие электроны, которые ранее были отделены от любого другого атома и, следовательно, этот ион снова становится нейтральным атомом. Потом он снова может стать положительно заряженным…
Электроны, которые движутся в проводнике от атома к атому случайным образом, называются свободными электронами. Наличие свободных электронов — вот ключ к пониманию природы электрического тока в проводнике.
Если теперь к проводнику приложить электрическое поле (рис.
3), то свободные электроны начинают дрейфовать в определенном направлении в соответствии с полярностью приложенного напряжения.
Такое направленное (упорядоченное) движение электронов в проводнике под действием электрического поля называется электрическим током.
Какое направление движения тока принимается для расчетов и каково действительное направление движения электронов? Что такое постоянный и переменный ток?… Об этом и многом другом — в следующих уроках.
Похожие статьи: 1. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона
2. Направление электрического тока
3. Постоянный и переменный ток
4. Проводники и изоляторы. Полупроводники
5. О скорости распространения электрического тока
6.
Электрический ток в жидкостях
7. Проводимость в газах
7. Электрический ток в вакууме
8. О проводимости полупроводников
Электрический ток в повседневной жизни
Если в мире отключить электричество, остановится весь транспорт, исчезнет коммуникация, в домах не будет света. Произойдет катастрофа. Еще хуже, если отключить все электромагнитные взаимодействия, которые есть в природе: в таком случае мы просто перестанем существовать. Атомы и молекулы развалятся и перестанут существовать, поэтому электромагнитные взаимодействия фундаментальны.
Когда электрический заряд движется, получается электрический ток, который используется во многих сферах жизни. Исследование электрического заряда началось с опытов Майкла Фарадея, открывшего явление электромагнитной индукции, на котором основаны все электродвигатели и электрогенераторы. В первой половине XIX века Фарадей показывал свои опыты в Англии, но ему говорили: «Мистер Фарадей, какой смысл в ваших опытах?» На это он отвечал, что все будут иметь налоги с его изобретений. Так и произошло. Вклад Фарадея потом отметили, изобразив ученого на английских купюрах.
Невозможно представить жизнь без электрических машин, приборов и устройств. Это радиосвязь, интернет, телекоммуникации, транспорт. Электрический ток представляет собой направленно движущиеся заряды, измеряемые в амперах. Один ампер — это ток, который переносит огромный заряд, равный одному кулону, за одну секунду. Провода, по которым идет этот ток, куда электроны входят и выходят, электрически нейтральны, поэтому никаких электростатических явлений здесь нет.
Важно, что движущиеся заряды, то есть токи, порождают магнитные поля. В XIX веке стало понятно, что магнитные явления связаны с движущимся током, а до этого электрические и магнитные явления существовали раздельно. Магнитные явления использовались для ориентации с помощью компаса, но только в начале XIX века благодаря опытам Эрстеда и Ампера стало ясно, что эти явления связаны.
Ганс Эрстед пускал электрический ток по проводу и подносил к проводу стрелку компаса. Он заметил, что ориентация стрелки зависела от направления тока. Это был признак, что между током и стрелкой происходит взаимодействие. Важно уточнить: это не связано с электростатикой — провод был электрически нейтральный. Это связано с протеканием тока. Другой знаменитый опыт 1820 года принадлежит французскому физику Андре-Мари Амперу, который взял два провода и пустил по ним токи. Он обнаружил, что эти провода, если токи в них протекают в одном направлении, притягиваются, а если токи имеют разные направления — отталкиваются.
Это тоже не связано с электростатическими явлениями. Это связано только с протеканием тока через эти провода. В это время ученые начали замечать важную связь между электрическими и магнитными явлениями: это проявления одного и того же фундаментального взаимодействия, которое мы называем «электромагнитное», «электромагнетизм».
Следующий важный опыт — эксперимент Майкла Фарадея в 1831 году. Он открыл явление электромагнитной индукции. Если взять проводник с током в виде кольца, которое находится в магнитном поле, то, когда мы меняем это магнитное поле, например повернув кольцо, в поле возникает электрический ток. Явление электромагнитной индукции лежит в основе работы всех электрических машин: генераторов, электродвигателей. Это лучший вид преобразователей энергии в движение, которые мы имеем сегодня. У таких машин КПД выше 90%, когда как КПД двигателей внутреннего сгорания меньше 50%. Электричество позволяет преобразовывать электрическую энергию в механическую с фантастической эффективностью.
После открытий Ампера, Эрстеда, Фарадея стала активно развиваться электротехника — сфера, которая подарила нам современные электрические машины. Когда ученые научились вырабатывать электроэнергию и использовать ее, возникла потребность в передаче этой электроэнергии на расстояние. Сейчас существует огромное количество изобретений, различных электродвигателей, электрических машин постоянного тока, двигателей переменного тока или машин. Например, в нашей бытовой сети используется переменный электрический ток, который вырабатывается с помощью электрогенераторов.
Разберемся с устройством электрогенератора. Представим, что у нас есть рамка с током в виде замкнутого кольца. Если магнитное поле в ней изменяется, значит, в рамке наводится ток. Возьмем постоянные магниты, рамку или катушку с током (в современных электродвигателях движущаяся часть — ротор, недвижущаяся часть — статор). Если мы вращаем эту катушку, в ней наводится электрический ток. Например, вращаем на разных электрогенераторах.
Необходимо принудительным образом вращать ротор, тогда возможно снимать электрический ток с помощью специальных устройств, а именно коллекторов, и получать электрический ток во внешней цепи. Скажем, на электростанциях, на тепловых электростанциях турбина вращается за счет сжигания газа. На гидроэлектростанциях ротор вращается за счет потока воды. В двигателях внутреннего сгорания, которые используются для генерации, механическое движение сообщается от сгорания топлива.
Современные мощные электрические машины — электродвигатели и генераторы — многофазные. Чаще всего трехфазные; это три провода, по которым течет электрический ток в разных фазах, и общий провод. Такие способы электропитания и генерации наиболее эффективны. Начиналось все с однофазных генераторов, затем появились многофазные. Классическая схема состоит из трех фаз, ее разрабатывали инженеры и изобретатели второй половины XIX века, один из которых — инженер русского происхождения Доливо-Добровольский, работающий в Германии.
Он был директором компании AEG, которая существует и сейчас и производит много бытовой электротехники. При работе электрических машин, позволяющих генерировать электрический ток, или электродвигателей, на статор подается переменный или постоянный электрический ток, который создает магнитное поле, в котором вращается ротор.
Другая важная конструкция — асинхронный двигатель, в котором нет электрического контакта между ротором и статором. С помощью катушек создается вращающееся магнитное поле, и ротор, который обладает магнитными свойствами, начинает вращаться в этом поле, поэтому электрический контакт между ротором и статором не нужен. Асинхронный двигатель — интересный тип двигателя, который широко используется во многих устройствах, потому что в нем отсутствуют щетки — наиболее уязвимая часть электрических машин из-за их низкой износостойкости. Такие устройства обеспечивают бесконтактную передачу энергии от электрических проводников с током к ротору. Главная идея в том, что с помощью электричества можно осуществлять бесконтактную передачу энергии.
Один из первых, кому эта идея пришла в голову и кто ее пропагандировал, — это Никола Тесла, который предвидел современный интернет. С помощью своих опытов и демонстраций Тесла показывал, что электрическую энергию можно передать на расстоянии, не используя никакие провода. Сейчас мы понимаем этот механизм так, что движущиеся токи испускают электромагнитное излучение, то есть энергию, затем это перехватывается приемником, и получается беспроводная передача энергии.
Стандартная частота переменного тока в сетях — около 50-60 герц. Если эту частоту поднять, то излучение электромагнитной энергии станет более эффективным. На этом основана радиосвязь. Началось все с опытов немецкого физика Генриха Герца в XIX веке, а изобретение радио в конце XIX века, связанное с именами Гульельмо Маркони и Александра Попова, стало основой современных беспроводных коммуникаций. Другой важный и понятный пример беспроводной передачи электрической энергии — СВЧ-печь. В обычной СВЧ-печи с помощью магнитного поля — магнетрона — токи сверхвысокой частоты передают токи Фуко в объект, который мы нагреваем.
Если этот объект электропроводящий, то электромагнитное поле вызывает токи, а токи вызывают нагрев.
Связь электрических и магнитных явлений хорошо изучили и сформулировали в уравнения Максвелла в конце XIX века. Этих уравнений четыре, и они описывают все электромагнитные явления, которые известны и доступны нам. Это фундаментальные законы физики, которым все электромагнитные явления подчиняются.
На постоянном и переменном токе основана вся электроэнергетика, которая вносит около 20% вклада в общую энергетику мира. Доля электроэнергетики постоянно растет, потому что она основывается не только на ископаемых ресурсах, но и на возобновляемых источниках энергии: солнце, ветре, движущейся воде.
Принцип работы электрических машин сильно не меняется уже сто лет. Главная область для развития — это усовершенствование материалов, использование электроники, процессоров для управления этими электрическими машинами, повышение эффективности материалов, экологичности. Другое применение постоянного и переменного тока — электромагнитные или рельсовые пушки, которые позволяют разогнать объект до огромных скоростей с помощью явлений электромагнитного поля.
Возможно организовать взлет самолетов с помощью сильных электромагнитных полей, не прибегая к двигателям внутреннего сгорания.
Параллельно с этим развивается транспорт на магнитной подушке, который позволяет перемещаться телу или поезду на магнитной подушке без контакта с рельсом. С помощью таких технологий можно избавиться от трения, механики. Для создания магнитной подушки используются электромагнитные преобразователи, которые накапливают энергию в маховиках. Если раскрутить маховик с помощью асинхронного двигателя и поместить его в вакуум, чтобы избежать трения о воздух и остановок, то можно создать накопитель энергии. Такой накопитель сначала разгоняют электромагнитным полем, и он длительное время сохраняет энергию, затем мы подключаемся к этому маховику, и механическая энергия отдается обратно в электрическую. В итоге получается накопитель энергии.
Важная проблема, которую человечество решает десятки лет, — наличие проводников без потерь. Значительная часть энергии при передаче по проводам рассеивается: она идет на нагревание.
На этом процессе основаны все электронагревательные приборы. Но если мы хотим передавать энергию, не тратя ее на тепло, нужно обеспечить провода минимальным сопротивлением, поэтому для электропроводки лучше использовать медные провода или серебро. Алюминий хуже, но нужен металл. В идеале потерь не будет, если использовать сверхпроводники, у которых потерь на нагрев не существует. Проблема в том, что до сих пор сверхпроводимость известна только при низких температурах. Самые высокие температуры для сверхпроводимости немного выше температуры кипения жидкого азота — около 90 кельвинов, но меньше комнатных температур. Современные сверхпроводящие устройства работают только при низких температурах, что требует глубокого охлаждения, затрат энергии, поэтому в больших масштабах это неэффективно. Многие ученые мечтают иметь сверхпроводники, которые работали бы при комнатных температурах, потому что это обеспечит новый вид транспорта, передачу энергии, хранение энергии. Пока не удалось разработать сверхпроводники, которые работали бы при комнатных температурах. Это задача будущего.
Сейчас продвигают использование электромагнитной энергии для беспроводной передачи на большие расстояния. Один из проектов, над которым работают современные ученые, состоит в том, чтобы вырабатывать электрическую энергию в космосе с помощью орбитальных космических станций, где используются солнечные батареи. Затем энергию, выработанную солнечными батареями, транслировать на Землю с помощью электромагнитной энергии, например, в диапазоне сверхвысоких частот или в оптическом диапазоне с помощью лазерного излучения. Также интересно разобраться с механизмами работы электродвигателей живых систем: как двигаются бактерии, клетки. Они двигаются и используют для этого маленькие электромоторчики, которые устроены электростатически или иначе. Такие механизмы могут найти приложения в современной робототехнике, развивающейся в сторону создания мягких роботов, которые будут приближены к человеческому телу.
ГРАММАТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ. 1. Посмотрите эти выдержки с разных сайтов
| Редакция |
1. Посмотрите эти выдержки с разных сайтов. Выделены ли слова жирным шрифтом глаголы, существительные, прилагательные или наречия?
| 1. Нажмите здесь, чтобы начать загрузку. 2. Загрузите файл MP3 прямо сейчас! 3.Купите сейчас, посетив наш магазин. 4.Мы не будем хранить ваши данные более 14 дней. 5. Нажмите здесь, чтобы получить онлайн-скидку. 6. Купите онлайн, нажав здесь. |
2. Завершите этот обзор цифровой камеры, написав прилагательные в квадратных скобках в превосходной степени.
D930 с 6,0 мегапикселями и 3-кратным оптическим зумом является (1) (хорошо) цифровой камерой с высоким разрешением, доступной в этом ценовом диапазоне.Вы можете использовать D930 для получения (2) (резких) возможных изображений и детализированных фотографий для печати размером до плаката. Кроме того, он имеет 3-кратный оптический и 5-кратный цифровой зум, что дает 15-кратный общий зум в сочетании (3) (высокий) в любой цифровой камере стоимостью менее 50 фунтов стерлингов. Технология ASR предотвращает ухудшение четкости изображения и цвета, характерное для съемки со вспышкой. С помощью ASR эффекты дрожания камеры уменьшаются в условиях низкой освещенности; вы даже можете делать хорошо экспонированные, более резкие снимки при слабом освещении вообще без использования вспышки.Гарантирует возможные (4) (яркие) и (5) (натуральные) изображения по этой цене.
3. Завершите этот отрывок из интервью с Мэттом Робинсоном, выбрав прилагательное или наречие в скобках.
Интервьюер: Итак, какие жанры игр, по вашему мнению, будут самыми популярными в будущем?
| Мэтт: Я думаю, что консольные игры сыграют (1) (большую / значительную) роль в формировании будущего игр, в то время как (2) (одновременно / одновременно) помогут привлечь (3) (новых / новых) ) аудитория.Такие игры, как Wii Sports , уже доказали (4) (безмерно / безмерно) популярность, просто имитируя реальные игры, такие как теннис и боулинг, и делая их (5) (легко / легко) такими же, как их настоящие. жизнь двойников. Вы (6) (просто / просто) перемещаете контроллер. Конечно, больше (7) (традиционных / традиционно) жанров видеоигр, таких как Halo и Burnout, , будут продолжать продаваться так же, как |
(8) (хорошо / хорошо) как всегда.(9) (Наконец / финал), есть онлайн-игры. По мере увеличения скорости соединения и улучшения оборудования растет и потенциал для создания (10) (полностью / полных) живых онлайн-миров, как вы видите, например, в Second Life, .
4. Дэвид проходит собеседование по поводу работы веб-мастером. Выберите правильные слова в скобках.
Опрашивающий: Итак, почему (1) (подавали ли вы заявку / подавали ли вы заявку) на эту должность?
Дэвид: Что ж, (2) (с тех пор) последние три года я (3) (работал / работал) в интересной, но очень маленькой компании, и теперь я чувствую, что готов перейти к большая проблема.Я приветствую возможность продолжить свою карьеру в такой компании, как ваша.
Опрашивающий: Справа. И не могли бы вы описать, каковы ваши обязанности в том, что ваша нынешняя компания снова называется? Ах да, на Intertech ?
Дэвид: Конечно. Ну, я (4) (начал / начал) там три года (5) (с / назад), как я (6) (сказал / сказал), и (7) (до / на) июль 2007 г. Я (8 ) (был / был) ответственным за один аспект присутствия компании в сети, а именно за онлайн-каталог.Однако затем меня повысили и поставили отвечать за дизайн и обслуживание всего веб-сайта. В январе 2008 года я (9) (помог / помог) внедрить новую систему электронной коммерции, которая позволяет людям покупать прямо из каталога с помощью заказа в один клик. Он (10) был очень успешным.
Опрашивающий: Очень впечатляет. А как насчет иностранных языков? Ваш английский, очевидно, очень хороший, но говорите ли вы на каких-либо других языках?
Дэвид: Ну, французский, очевидно, мой родной язык.Я также (11) (провел / провел) некоторое время в Испании пять лет (12) (с / назад) в рамках моей степени, поэтому я бы сказал, что у меня средний уровень испанского. Однако я (13) (не практиковал / не практиковал) это много в последнее время.
Опрашивающий: Что ж, трудно найти время, не правда ли? Хорошо, еще кое-что. (14) (Был ли у вас / был ли у вас) когда-нибудь опыт управления людьми?
Дэвид: Да, конечно. В Intertech Я отвечаю за одного сотрудника, веб-редактора.У Айва (15) (никогда / никогда) не было проблем с управленческой стороной моей должности; на самом деле мне это очень нравится.
Интервью: Хорошо, это хорошие новости. Что ж, нам нужно подумать об этом, но дайте вам знать как можно скорее.
Дэвид: Спасибо, что встретились со мной сегодня. Я с нетерпением жду вашего ответа.
5. Заполните следующую запись в блоге, записав в пассивной форме глаголы в скобках.
| 23 февраля Сегодня в классе у нас был интересный разговор о мобильных телефонах.Мнение (1) (разделить) о том, хорошие они или нет. Несмотря на то, что мобильные телефоны (2) (изобретаются), чтобы сделать нашу жизнь более удобной (предположительно!), Ясно, что мы стали полностью зависимыми от |
им. Большинство учеников используют их даже для просмотра видео или прослушивания музыки.
Они тоже дорогие. Большинство людей заявили, что тратят более 20 фунтов стерлингов в месяц на свой телефон, несмотря на то, что в наши дни бесплатные звонки и текстовые сообщения (3) (включены) в большинство тарифов.Частично проблема заключается в том, что MMS-сообщения не являются бесплатными, и многие звонки (4) (совершают) в течение дня, когда бесплатные минуты не учитываются.
Также были некоторые опасения по поводу потенциальных проблем со здоровьем мобильных телефонов. Несмотря на все предупреждения, мобильные телефоны (5) (используют) в наши дни дети в возрасте пяти или шести лет! На самом деле беспокоит то, что истинный ущерб, нанесенный мобильными телефонами (6) (не знаю), пока все были намного старше. К тому времени будет уже слишком поздно! Никто не предлагал (7) (запретить), но явно необходимы дополнительные исследования, чтобы (8) (сделать).
6. Энтони Тэн и Бет обсуждают журнальную статью о новых технологиях. Завершите их разговор, выбрав правильные формы глаголов в скобках. Решите, какой тип новой технологии они обсуждают в каждой части беседы в коробках.
| Нанотехнологии Умные дома RFID Искусственный интеллект Повсеместные вычисления |
Энтони: Вы видели эту статью в New Scientist ? Все дело в новых технологиях.Это увлекательно.
Beth: Тогда давай. Как (1) (изменится ли наша жизнь / изменится ли наша жизнь)?
Anthony: По его прогнозам, довольно скоро ученые (2) (собираются / будут) смогут создавать устройства, такие как компьютеры и роботы, с использованием отдельных клеток и атомов.
Бет: Вау. Сделать что?
Anthony: Ну, они говорят о возможности лечить болезни на клеточном уровне, вводя один из этих миниатюрных роботов или используя технологию для создания новых, более гибких материалов из атомов углерода.
Beth: О чем (3) (они будут думать / будут думать) дальше?
| Нанотехнологии Умные дома RFID Искусственный интеллект Повсеместные вычисления |
| Энтони: Что ж, забавно спросить. В статье говорится о таких вещах, как робототехника и андроиды. Бет: Андроиды? Энтони: Ага. В нем говорится, что к 2050 году ученые (4) (построят / построят) андроидов, которые выглядят как люди и могут взаимодействовать как люди. |
Бет: Я не думаю, что мне нравится эта идея. Я думаю, что это (5) (будет / будет) больше проблем, чем оно того стоит. Представьте себе все, что могло пойти не так!
| Нанотехнологии Умные дома RFID Искусственный интеллект Повсеместные вычисления |
Энтони: Хорошо, я думаю, вам (6) (вам понравится / понравится) еще этот следующий. Как насчет того, чтобы иметь компьютер, который управлял всей бытовой техникой и электронным оборудованием в нашем доме? Это сэкономит деньги, потому что дом будет знать, когда вас нет дома, и он будет следить за тем, чтобы все было выключено.
Beth: Это (7) (вероятно, будет / вероятно будет) дорого, хотя, я полагаю.
Энтони: Кто знает, сколько вещей (8) (будут / будут стоить) в будущем! Возможно (9) (хорошо, что все жили / хорошо все будут жить) к тому времени на Луне!
| Нанотехнологии Умные дома RFID Искусственный интеллект Повсеместные вычисления |
Beth: О чем говорится в последней части статьи? Кусочек с фотографией того маленького микрочипа?
Энтони: Погодите минутку, я (10) (м иду к / л) посмотрю.Эээ … речь идет о технологии, которая использует радиоволны и эти вещи, называемые тегами, для идентификации людей.
Бет: человек? Чтобы они могли вставить в меня один из этих тегов?
| Энтони: Ну, теоретически да. Но они в основном используются на животных, чтобы вы могли отслеживать своего питомца, если они исчезли, и на товарах в магазинах, чтобы они могли остановить кражу. Бет: Ммм. Мне это до сих пор кажется подозрительным. Энтони: Что ж, здесь говорится о том, что некоторые организации обеспокоены проблемами конфиденциальности. |
Бет: Я действительно беспокоюсь, что в будущем правительства и крупные корпорации (11) (будут использовать / будут использовать) все эти новые типы технологий, чтобы держать нас под контролем.
Энтони: Ты слишком беспокоишься. Здесь вы заканчиваете статью. Я (12) (сделаю / сделаю) нам чашку хорошего чая.
7. Заполните письмо в настольную издательскую компанию, набрав слова из поля.
| с нетерпением жду искренне признателен в настоящее время мог бы написать |
Уважаемый господин / госпожа,
Я (1) хочу узнать о возможности получения опыта работы в вашей компании этим летом. Я (2). в первый год моего обучения в области настольных издательских систем в Йоркском техническом колледже, и я очень хочу получить практический опыт работы на рабочем месте.
I (3). быть (4).Не могли бы вы сообщить мне, есть ли у вас вакансии для кандидатов с опытом работы этим летом. Если да, то (5) вы также скажите мне, какие задачи я мог бы выполнять во время размещения?
Я приложил копию своего резюме, и я (6). услышать от вас.
С уважением (7),
Анна Бернар
: 2014-11-13; : 17;
Sublime Text — сложный текстовый редактор для кода, разметки и прозы
Некоторые функции, которые наши пользователи любят :
Перейти к чему угодно
Используйте Goto Anything, чтобы открывать файлы всего несколькими нажатиями клавиш и мгновенно переходить к символам, строкам или словам.
Активируется с помощью Ctrl + P ⌘ + P , можно:
- Введите часть имени файла, чтобы открыть его.
- Введите @ для перехода к символам, # для поиска в файле и : для перехода к номеру строки.
Эти ярлыки можно комбинировать, поэтому tp @ rf может перенаправить вас к функции read_file в файле text_parser.ру. Точно так же tp: 100 приведет вас к строке 100 того же файла.
Перейти к определению
Используя информацию из определений синтаксиса, Sublime Text автоматически генерирует индекс проекта для каждого класса, метода и функции. Этот индекс поддерживает Goto Definition, который предоставляется тремя различными способами:
- Всплывающее окно отображается при наведении курсора на символ
- Нажатие F12 , когда курсор находится на символе
- Символ перехода в функциональные возможности проекта
Индексирование символов можно настроить на основе синтаксиса с помощью файлов конфигурации, что позволяет пользователям адаптировать функцию к своим потребностям.
Множественный выбор
Сделайте десять изменений одновременно, а не одно изменение десять раз. Множественный выбор позволяет интерактивно изменять сразу несколько строк, легко переименовывать переменные и управлять файлами быстрее, чем когда-либо.
Попробуйте нажать Ctrl + Shift + L ⇧ + ⌘ + L , чтобы разделить выделение на строки и Ctrl + D
