Электричество шаг за шагом
- Автор: Сворень Рудольф Анатольевич
- Год: 2019
- Язык: русский
- Год: "ДМК Пресс"
- ISBN: 978-5-97060-604-9
- Жанр: Детское образовательние
Электронная книга - «Электричество шаг за шагом». Краткое содержание книги:
Используя 400 специально разработанных иллюстраций, автор рассказывает об истории изучения электричества, о сложившихся основных системах постоянного и переменного тока и о той важной роли, которая досталась электричеству в энергетике нашего мира.
Рудольф Анатольевич Сворень — автор многих популярных книг о физике и электронике, известный научный журналист, радиоинженер и кандидат педагогических наук, много лет проработавший в редакции журнала “Наука и жизнь” заместителем главного редактора.
Т-199. Вакуумный диод — прибор с односторонней проводимостью. В одном из первых электронных приборов всё происходит в вакууме, в стеклянном баллоне, из которого откачан воздух. Прибор называется диод, поскольку в нём два электрода — катод и анод. Катод, как нить электролампы, сильно нагревают током от отдельного источника, например, от низковольтной обмотки трансформатора (накальная обмотка) или от батареи. При этом из раскалённого катода вылетают электроны, они сразу же двигаются к аноду, если на него подать «плюс», в цепи появляется анодный ток (Р-97.1, не забудьте, что условное направление тока, то есть направление стрелки на рисунках, — от «плюса» к «минусу», в данном случае от анода к катоду).
Если же на анод подать «минус» (Р-97.2), то он будет отталкивать электроны, и ток через диод не пойдёт. А если между анодом и катодом будет действовать переменное напряжение, то электроны будут двигаться к аноду, только когда на нём будет «плюс», то есть только во время положительных полупериодов. А это значит, что в цепи пойдёт пульсирующий ток — хоть и меняющийся по величине, но ток только одного направления. Отсюда вывод: диод — прибор с односторонней проводимостью, он может быть выпрямителем переменного тока.
Т-200. Первый электронный усилительный прибор — вакуумный триод. В самом начале прошлого века, а точнее, в 1907 году, было сделано совсем неприметное, казалось бы, изобретение, на основе которого в итоге выросла могучая и многообразная электроника. Вакуумный диод превратили в триод — между катодом и анодом вставили третий электрод, металлическую сетку с впаянным в стекло проволочным выводом (Р-97.3). Сетка находится близко к катоду, напряжение на ней очень сильно влияет на анодный ток, и он послушно меняется вслед за слабым сигналом на сетке, поэтому сетку назвали управляющей. В итоге, пролетев сквозь управляющую сетку, электроны создают ток в анодной цепи, создают мощную копию слабого сигнала. И вот что главное: энергию для этой мощной копии даёт анодная батарея, а задача триода — управлять анодным током, копируя слабый сигнал на управляющей сетке, создать мощную копию усиливаемого сигнала, что как раз и называется усилением. Так электровакуумный триод решил одну из главных и, казалось, неразрешимых проблем электросвязи — позволил усиливать ослабевшие после долгого пути телефонные и радиосигналы.
А вскоре триод стал основой принципиально нового генератора переменных токов высокой частоты, элементом памяти, инструментом вычислительных операций. Появление электронного усилителя привело к появлению новых схем, новых методов работы с сигналами, новых направлений электротехники слабых токов. Постепенно на смену триоду пришли более совершенные электронные лампы, главным образом пятиэлектродная — пентод (Р-97.4, Р-97.5). Но через 40 лет после своего рождения уже почти забытый триод вновь стал главным и даже единственным усилительным прибором. Но это уже был не вакуумный, а полупроводниковый триод.
ВК-249. Основные блоки персонального компьютера ПК, определяющие его возможности, — процессор ПР и оперативное запоминающее устройство ОЗУ. Важная характеристика процессора — его наибольшая рабочая частота, то есть частота импульсов, из которых в итоге формируются все двоичные коды. Часть из них переносят в ОЗУ, где с кодами можно работать и таким образом править слова, цифры, картинки и т. п., а затем запоминать исправления и переносить их в долговременную память.
Р-100. ВРЕМЯ ТРАНЗИСТОРА. Уже на примере диода было видно, что твердотельный прибор намного удобней иметь, чем электронную лампу. Полупроводниковым диодом может быть кусочек кристалла миллиметровых размеров, а электронная лампа — это целый научный прибор, миллиметровым его никак не сделаешь. Из вакуумного диода усилительная лампа получилась довольно просто — достаточно было вставить сетку между катодом и анодом. Но как вставить сетку в микроскопический кристалл? Один раз, правда, мир был обрадован — в 1922 году, как писали газеты, задача была решена. Молодой (19 лет) русский радист Олег Лосев из Нижегородской радиолаборатории создал кристаллический усилитель кристадин и построил с ним очень чувствительные радиоприёмники. Но вскоре оказалось, что из-за своей нестабильности кристадин не может конкурировать с электронными лампами. Задачу решили в 1948 году и создали транзистор американские теоретики высокого класса — Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Вильям Шокли, их работа была отмечена Нобелевской премией. К нынешним временам транзисторы прошли сложный путь (их уже делают размером меньше 0,005 миллиметра), и сегодня выпускаются две их основные разновидности.