Каким образом течет электричество?

Электрический ток может приводит в действие машины только тогда, когда он циркулирует в цепи. Электрическая цепь — это канал, по которому течет электричество. Начинается цепь в источнике питания (например, в батарейке), к которому соединительным проводом подключен потребитель, например, лампа накаливания.

Цепь не оканчивается на потребителе, а возвращается по кольцу снова к источнику питания. Сила, поддерживающая течение электрического тока в цепи, называется электродвижущей силой, или напряжением. Так как потребители ослабляют ток в цепи, они называются сопротивлениями.

Понимание взаимосвязи между электрическим током, напряжением и сопротивлением может быть облегчено путем проведения аналогии между электрическим током и водой, текущей по каналу (рисунок вверху). Батарейка может быть представлена в виде водяного насоса, а электрический ток — в виде определенного объема воды. Аналогами двух электрических сопротивлений (двух ламп накаливания) являются два водослива в канале.

В такой модели каждый раз, когда вода (электрический ток) встречает водослив (сопротивление), она падает на более низкий уровень (меньшее напряжение). Объем воды остается неизменным, однако ее уровень (энергия) уменьшается. То же самое происходит с электрическим током. Когда электрический ток проходит через сопротивление, его энергия отводится в окружающую среду, а напряжение уменьшается.

Вычисление падения напряжения

Когда электрический ток проходит через сопротивление, например, через лампу накаливания, силовое воздействие на заряды (напряжение) уменьшается. Это уменьшение называется падением напряжения. Изменение напряжения может быть определено численно, путем умножения величины сопротивления на силу тока.

Электрический ток и поток электронов

Электроны (синие шарики) текут по направлению к положительному полюсу источника тока, т.е. навстречу электрическому току, который движется от положительного полюса к отрицательному (большая голубая стрелка). Сила тока зависит от того, сколько электронов пройдет через поперечное сечение проводника в единицу времени.

Электрический ток в параллельной цепи

В параллельной цепи электрический ток (синие стрелки), прежде чем вернуться к своему источнику (красная батарейка), разделяется на две отдельные ветви.

Вид цепи и напряжение

Последовательная цепь содержит два сопротивления (R), которые поочередно снижают напряжение (V). Падение напряжения определяется суммой сопротивлений.

В параллельной цепи электрический ток проходит по различным путям. Такое расположение сопротивлений (R) вызывает одновременное падение напряжения.

2. Электрический ток. Электрическая цепь. Гальванические элементы. Аккумуляторы

Электрический ток — направленное, упорядоченное движение электрических зарядов.

Электрические заряды могут быть разными. Это могут быть электроны или ионы (положительно или отрицательно заряженные).
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием поля электрические заряды начнут перемещаться, возникнет электрический ток.

 

Обрати внимание!

Условия существования электрического тока:

• наличие свободных электрических зарядов;
• наличие электрического поля, которое обеспечивает движение зарядов;
• замкнутая электрическая цепь.
Электрическое поле создают источники электрического тока.

Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.

 

Существуют различные виды источников тока:

  

• Механический источник тока — механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Сюда относятся: электрофорная машина, динамо-машина, генераторы.

 

Рис. \(1\). Электрофорная машина

 

Диски электрофорной машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щёток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака.

 

• Тепловой источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.

 

 

 

Рис. \(2\). Тепловой источник тока

 

К нему относится термоэлемент. Две проволоки из разных металлов спаяны с одного края. Затем место спая нагревают, тогда между другими концами этих проволок появляется напряжение.

 

• Световой источник тока — энергия света преобразуется в электрическую энергию. Сюда относится фотоэлемент.

 

Рис. \(3\). Световой источник тока

 

При освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.

 

• Химический источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую в результате протекающих химических реакций.
Примером такого источника является гальванический элемент. 

 

 

Рис. \(4\). Химический источник тока

 

Угольный стержень У (с металлической крышкой М) помещают в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углём С, а затем  в цинковый сосуд Ц. Оставшееся пространство заполняют желеобразным раствором соли Р. При протекании химической реакции цинк заряжается отрицательно (отрицательный электрод), а угольный стержень — положительно (положительный электрод). Между заряженным угольным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле.

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

 

 

Рис. \(5\). Батарея гальванических элементов

 

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания. Они являются одноразовыми. В быту часто используют батарейки, которые можно подзаряжать многократно. Их называют аккумуляторами.

 

 

 

Рис. \(6\). Аккумуляторы

 

Простейший аккумулятор состоит из сосуда, наполненного слабым раствором серной кислоты в воде, в который опущены две свинцовые пластины (электроды). Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Если обе пластины соединить с полюсами какого-либо источника электрической энергии, то электрический ток, проходя через раствор, зарядит один электрод положительно, а другой — отрицательно. Такие аккумуляторы называют кислотными или свинцовыми. Кроме них ещё существуют щелочные или железоникелевые аккумуляторы. В металлогидридных аккумуляторах отрицательный электрод состоит из порошкообразного железа, а положительный из гидроокиси никеля с добавками графита и окиси бария. Электролитом служит раствор едкого калия с добавками моногидрата лития. 
Аккумуляторы используют в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах, железнодорожных вагонах и даже на искусственных спутниках Земли.
Наряду с источниками тока существуют различные потребители электроэнергии: лампы, пылесосы, компьютеры и многие другие.

 

Элементы электрической цепи:

• источник напряжения;
• потребители: резисторы, лампы, реостат…
• измерительные приборы: вольтметр, амперметр, ваттметр, омметр;
• соединительные провода;
• ключи для размыкания и переключения цепи.

Для поддержания электрического тока в цепи необходимы источники электрической энергии: источники электрического тока, источники электрического напряжения.

Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, на зажимах которого электродвижущая сила (и напряжение) всегда поддерживается постоянным значением.

Источник электрического тока — двухполюсник, создающий ток постоянного значения, не зависящего от значения сопротивления на подключенной нагрузке. Внутреннее сопротивление такого источника приближается к бесконечности.

 

Необходимое условие существования тока  — замкнутая цепь! Это означает, что все элементы цепи должны быть проводниками электричества и в цепи не должно быть разрывов. В случае размыкания цепи ток прекращает течь. Именно размыкание цепи и лежит в основе работы всех реле, кнопок и выключателей.

  

Порядок сборки электрической цепи указывается на специальном чертеже, который принято называть схемой.

  

 

Рис. \(7\). Схема 

 

Приборы на схемах обозначают условными знаками. Вот некоторые из них:

Таблица 1. Некоторые приборы и их обозначения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники:

Рис. 2. Тепловой источник тока. © ЯКласс.
Рис. 3. Световой источник тока. © ЯКласс.
Рис. 4. Химический источник тока. © ЯКласс.
Рис. 5. Батарея гальванических элементов. © ЯКласс.

http://www.fizika.ru/kniga/index.php?mode=paragraf&theme=09&id=9010
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba06a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_8.swf

Скорость электрического тока

Жизнь современного человека полна комфорта. Сегодня мы имеем все блага цивилизации в свободном доступе. Главным достижением, которое совершенствовалось в течение долгого времени, является электрическая энергия, доступная практически в любой части мира. Мы привыкли к тому, что электроэнергия повсюду и задумываемся о ней лишь в тот момент, когда она внезапно пропадает. На самом деле явление электричества таит в себе много интересного, что желательно было бы знать каждому человеку.

Например, одним из вопросов, которым нужно задаться, является скорость электрического тока. Мало кто думал о том, как быстро зажжется лампочка, находящаяся в сотне километров от источника энергии. Этот вопрос актуален для населенных пунктов, которые находятся вдали от цивилизации.

Опытным путем учеными и исследователями было доказано, что электрический сигнал движется по кабелю со скоростью света, а именно 300 тысяч км/сек.

Важно отметить, что электроны и ионы в проводнике при этом движутся совсем не с такой скоростью. Они просто на просто не могут иметь столь высокую скорость в проводящем материале. 

Под скоростью света в случае с электрическим током понимается показатель скорости, с которым заряженные частицы приходят в движение друг за другом, а не движутся относительно друг друга. Носители заряда при этом обладают средней скоростью, равной, как правило, нескольким миллиметрам за 1 сек.

Более подробно объясним данную ситуацию примером:

К заряженному конденсатору присоединяются провода большой длины, идущие к лампе, что находится на расстоянии около 100 км. Замыкание цепи происходит вручную. После этого носители зарядов приходят в движение на том отрезке провода, который подключен к конденсатору. При этом начинается покидание электронами минусовой обкладки конденсатора, следовательно, происходит уменьшение электрического поля в конденсаторе параллельно с уменьшением плюсовой обкладки.

Таким образом, между обкладками сокращается разность потенциалов. При этом электроны, пришедшие в движение, приходят на место тех, что ушли. То есть, запущен процесс перераспределения электронов внутри провода за счет влияния электрического поля. Данный процесс растет, как снежный ком, и переходит дальше по всей длине провода, достигая в итоге нити накаливания лампы.

Получается, что перемены в состоянии электрического поля распространяются внутри проводника со скоростью, равной скорости света. При этом происходит активация электронов в электрической цепи с аналогичной скоростью. Хотя сами электроны движутся друг за другом по проводнику с гораздо меньшей скоростью.

Теперь разберемся в явлении гидравлической аналогии. Рассмотрим это понятие на примере движения водного потока из пункта А в пункт Б.

Допустим, что из небольшого населенного пункта по трубе в город поступает вода. Для этого функционирует специальный насос, который повышает давление внутри трубы, и вода под влиянием давления движется гораздо быстрее. Малейшие перемены в давлении по трубе распространяются очень быстро (приблизительно 1400 км/сек). Скорость распространения данных перемен напрямую зависит от показателя плотности жидкости, ее температуры и степени оказываемого давления. Через совсем короткий промежуток времени (доля секунды) вода уже поступила в город. Но это уже совсем другая вода. Ведь молекулы в ее составе провоцируют движение друг друга из-за столкновений между собой. При этом скорость движения данных молекул гораздо меньше, ведь дрейфовая скорость имеет прямую связь с силой напора. То есть, столкновения молекул друг с другом распространяются очень быстро, а скорость одной молекулы при этом не увеличивается.

Абсолютно аналогичный процесс происходит с электрическим током. Проведем параллели: скорость распространения поля есть скорость распространения давления, а скорость движения молекул, следовательно, есть скорость электронов, создающих ток.

Дрейфовая скорость – это скорость последовательного движения заряженных частиц.

Электронами данная скорость приобретается за счет действия внешнего электрического поля.

В случае, если внешнее электрическое поле отсутствует, то движение электронов внутри проводника происходит хаотично. Иными словами, конкретного направления у электрического тока нет, а дрейфовая скорость при этом нулевая.

При наличии внешнего электрического поля у проводника носители заряда приходят в движение, скорость которого зависит от ряда факторов (концентрация свободных электронов, площадь сечения провода, величины тока).

Таким образом, электрический ток имеет скорость распространения по проводнику равную скорости света. При этом скорость  движения тока в проводнике – очень мала.

Вам будут интересны такие познавательные статьи, как:

Как работают алгоритмы китайской соцсети TikTok

Бесконечную ленту TikTok контролирует ИИ, обученный давать людям то, что они хотят видеть. РБК Тренды разобрались, как устроена первая глобальная сеть родом из КНР, и что скрывают ее алгоритмы

Примерно в середине дня 21 февраля 2019 года 19-летний парень из бразильского города Куритиба покончил с собой. Действие транслировалось в прямом эфире на платформе TikTok. Спустя 40 минут трансляцию автоматически прервали алгоритмы сервиса (причина — недостаток движения в кадре), затем снова восстановили и уже окончательно заблокировали через полтора часа после начала из-за обращений пользователей.

Подобный контент — однозначно исключение. TikTok — это платформа для коротких развлекательных видео. На экране, как правило, люди, которые танцуют, поют, общаются, разыгрывая сцены из жизни. Каждое видео длится не дольше 60 секунд, а загружают их сами пользователи — десятками и сотнями тысяч ежедневно. И тем не менее, трагический случай с бразильским подростком обнажает суть работы TikTok — то, что вы увидите на экране, определяют алгоритмы.

TikTok — единственная из пяти самых популярных социальных сетей в мире, которая не принадлежит при этом Facebook, и первый успешный глобальный технологический продукт родом из Китая. В 2016 году китайская компания ByteDance запустила сервис Douyin, спустя год появилась его международная версия — TikTok. Примерно тогда же ByteDance покупает американское караоке-приложение Musical.ly и объединяет его с TikTok. Результат слияния — к августу этого года приложение скачали более 2 млрд раз, а месячная аудитория TikTok превысила 700 млн человек.

Как работают алгоритмы: сторона тиктокера

Взрывная популярность TikTok стала возможной, по крайней мере отчасти, благодаря продвинутым алгоритмам искусственного интеллекта, разработанным в ByteDance. Именно они отсматривают гигантский объем видеоконтента, за которым человеческий интеллект уследить уже не в силах, и решают, что показать каждому пользователю.

Оценивается все: от содержания видео до того, в какой программе он смонтирован. На что обращают внимание алгоритмы:

• Что происходит в кадре: что делают и говорят люди, какие вокруг предметы.
• Как сделано видео: снято на камеру телефона или ноутбука, захвачено с экрана или это отрисованная анимация.
• Как монтировалось видео: в редакторе TikTok или в другом, использованы ли фильтры, маски и другие спецэффекты.
• Какая музыка на фоне: насколько популярная и откуда взята — из библиотеки TikTok или из собственной.
• Описание к видео: какие слова и хэштеги используются.
• Соблюдение авторских прав: есть ли фрагменты чужих роликов.

Чтобы видео понравилось алгоритмам, оно должно пройти через многоступенчатую инспекцию. Она идет в автоматическом режиме, а спорные случаи проверяют модераторы.

Если видео напрямую нарушает правила сообщества — наркотики, порнография, разжигание розни, травля, насилие и, к слову, самоубийства — пользователь получает бан. Но можно нарушить и неписанные правила и отправиться в так называемый «теневой бан» — аккаунт не трогают, но видео перестают показывать зрителям или удаляют. Сюда входит, например, все вышеперечисленное, но в шуточной форме: фокус с отрезанным пальцем, кровь из кетчупа, разжигающий юмор или игрушечный нож в кадре. Также не в почете мат, спам, реклама «в лоб», чужой контент (его желательно выкладывать не больше 30%) и, что любопытно, нежелание пользоваться редактором и спецэффектами TikTok.

Вся эта сложная система правил должна побудить авторов создавать оригинальный контент. Для новичков работает что-то вроде испытательного срока: видео должны вовлекать зрителя сразу — через просмотры, лайки, комментарии, репосты и подписки. Если новичок выдерживает темп в первых 10-20 роликах, алгоритмы TikTok начинают его активно продвигать.

Эти же правила работают и в обратную сторону. Если популярный тиктокер теряет форму — реже выкладывает видео или не придумывает новые ходы — он довольно быстро остается без просмотров. Сервис таким образом убивает сразу двух зайцев: обеспечивает и постоянный приток оригинального контента, и его ротацию.

Удерживать создателей контента помогает ключевая особенность алгоритмов TikTok — непредсказуемость. Долгое время никто не знал, как они работают.

Поначалу тиктокеры пытались разобраться в работе алгоритмов сами, опытным путем. Цель — попасть на главную страницу, которую видит пользователь, она называется ‘For You’. Одни считали, что достаточно ставить везде тег #ForYou, другие — что алгоритмы делят пользователей на группы, а затем показывают видео по очереди каждой из них, третьи — что видео попадают в рекомендации абсолютно случайно. Тиктокеры адаптировали свои ролики под ту версию работы алгоритмов, которую считали правдивой.

Отчаянные попытки снискать благосклонность ИИ-алгоритмов и попасть в рекомендации чем-то напоминают ритуальные пляски древних людей, обращенные к богам.

И лишь в июне 2020 года TikTok приоткрыл тайну своих рекомендательных алгоритмов. В пресс-релизе на официальном сайте компания рассказала, как видео попадают в ленту к пользователям. Речь идет о критериях, которые перечислены выше — содержание видео, реакции пользователей и способ создания — разумеется, в общих чертах, без деталей.

Теперь тиктокерам есть от чего отталкиваться. Глава TikTok Кевин Мейер вселил еще больше надежд, когда в конце июля высказался о том, что «прозрачность алгоритмов» способна сделать мир лучше. Правда, уже через месяц он ушел в отставку.

Как работают алгоритмы: сторона зрителя

Чтобы ролики набирали миллионы просмотров, нужны те, кто не будет отлипать от экранов. И это тоже обеспечивают алгоритмы.

Когда вы впервые заходите в TikTok, перед вами сразу возникает бесконечная лента коротких видео — та самая ‘For You’. Логичным было бы сначала спросить пользователя об интересах, предложить подписаться на кого-то из популярных тиктокеров. Но как раз в отсутствии этого и заключается одна из главных инноваций сервиса.

TikTok показывает не то, что, как вы думаете, вам понравится, а то, что вам действительно нравится.

Первое время видеоролики в вашей ленте будут довольно случайными. Все, что от вас требуется — просто скроллить. Те видео, на которых вы задерживаете внимание, помечаются как значимые и формируют основу для персональных рекомендаций. Спустя несколько дней или даже несколько часов ваша ‘For you’ лента будет адаптирована под ваши особенности и интересы.

Такой подход называют графом интересов. Традиционно социальные сети создавались вокруг идеи социального графа: онлайн-профиль человека — это те люди, с которыми он общается, и которые следят за его жизнью, его социальный слепок. Граф интересов — это слепок интересов конкретного человека, социальные связи сюда не входят.

Эти идеи сегодня активно внедряют и другие соцсети, особенно те, что ориентированы на видео. Отличие TikTok как социальной сети в том, что она не такая уж социальная, так как изначально строилась вокруг идеи графа интересов. С точки зрения зрителя, это больше похоже на сервис по подбору развлекательного контента с элементами социальной сети.

Исследований, посвященных TikTok, пока мало. В тех, что начинают появляться, речь идет о том, что для видеоплатформ вроде TikTok характерны слабые социальные связи. Тиктокеры не чувствуют связи с фанатами, а сообщества фанатов нестабильны. Это неудивительно, ведь алгоритмы заточены на частую смену трендов и героев.

Контент всегда свеж, что не дает зрителю заскучать и выйти из приложения. А если такие мысли у зрителя появляются, то в ход идет тот же принцип, что удерживает на площадке создателей контента — непредсказуемость.

Ролики на TikTok притягательны по двум причинам: непредсказуемость сюжета и минимум когнитивных усилий.

Первый принцип активно используется в казино — игрок должен время от времени выигрывать, получая положительные подкрепления. Когда в этом нет системности, кажется, что вот-вот снова повезет. Примерно так же работает и бесконечная лента, только источники удовольствия здесь — увлекательные видео, которые не хочется упускать. О том, чтобы они попадались регулярно, позаботятся алгоритмы TikTok.

Увлекательными видеоролики делает не только сюжет, но и сам формат. Движущиеся картинки для восприятия проще и понятнее, чем, скажем, текст. Еще охотнее люди реагируют на лица — неслучайно TikTok активнее всего продвигает видео с людьми в кадре. Между двумя задачами, требующими разных умственных усилий, люди выберут ту, что попроще. После того, как выбор сделан, работает автоматическая лента.

Темная сторона

Если алгоритмы TikTok и можно уподобить богам, то это должны быть боги развлечений. Но, как учит нас древняя мифология, у бесконечных развлечений часто бывают последствия.

• Психологическая зависимость.

Психологи сходятся во мнении, что гаджеты и социальные сети способны вызывать зависимость. Спорят только о масштабе проблемы. Социальный психолог Адам Адлер в книге “Irresistible” отмечает:

Два важных «ингредиента» социальных сетей, на которые клюет наш мозг — это переменные позитивные подкрепления и жажда признания.

Вопрос в том, выделяется ли на этом фоне TikTok. Его главная аудитория — дети и подростки. Их психологи как раз считают наиболее уязвимой группой: у них и не до конца сформировавшийся мозг, плохо умеющий контролировать импульсивные порывы, и особая нужда в признании. Если прибавить сюда технологии удержания внимания, то по этой логике выходит, что на TikTok должны подсаживаться сильнее, чем на конкурентов.

С другой стороны, исследований на эту тему практически нет. В одной из работ авторы сравнили, как использование Facebook, Twitter, Instagram и TikTok во время пандемии влияет на благополучие людей. Их вывод: TikTok не делает хуже. Но это касается именно субъективных ощущений, но не аддиктивности.

• Эхо-камеры и пузыри фильтров

Оба этих феномена возникают, когда свойственные людям когнитивные искажения усиливаются умными алгоритмами. Среди таких искажений: склонность к подтверждению своей точки зрения и желание иметь вокруг людей, похожих на тебя.

Пузыри фильтров — это система персональных рекомендаций, дошедшая до логического завершения: алгоритмы показывают то, что человек хочет увидеть, а не то, что происходит на самом деле. В итоге, каждый начинает существовать в своем информационном пузыре. Например, TikTok обвиняли в создании таких пузырей для пола, возраста и расы. Подписка на молодую брюнетку или лайк парню азиатской наружности добавит в ленту роликов с людьми аналогичной внешности.

Это работает и с политическими взглядами, только здесь пузыри с похожим содержимым сливаются и образуют эхо-камеры. В них люди одинаковых убеждений общаются между собой и только утверждаются в собственной правоте, постепенно радикализируясь. Профессор философии Университета Юты Тхи Нгуен проводит важное различие:

Информационный пузырь — это когда ты не слышишь людей с иной точкой зрения. Эхо-камера — когда ты им не доверяешь.

В итоге общество поляризуется, и TikTok вносит в это свой вклад: одни тиктокеры пиарят президента США Дональда Трампа и распространяют конспирологические теории, другие — пытаются сорвать его предвыборные встречи.

• Манипуляция и цензура

Одно из самых популярных мнений насчет цифровой слежки звучит как «мне нечего скрывать». Однако дело не обязательно в преследовании. Главная проблема — людьми становится легче манипулировать. Когда алгоритмы имеют подробный граф интересов для каждого из нас и порой знают человека лучше, чем он сам, они способны продать ему что угодно — от очевидно ненужных товаров до «правильных» моделей поведения и политических взглядов.

То, что не получается тонко скорректировать, можно просто не показывать. Как-никак, сервис родом из Китая, известного своим особым подходом к свободе информации. Один из скандалов вокруг TikTok был связан с удалением видео Ферозы Азиз из США. В обучающем ролике про уход за ресницами последним пунктом она предлагала загуглить информацию про жизнь уйгуров в Китае, для которых местное правительство организовало цифровой концлагерь. Осенью прошлого года ролик набрал 9 млн просмотров, но был удален, как позже прокомментировал TikTok, из-за ошибки модератора.

В «ошибку» верится с трудом, учитывая внутренние инструкции для модераторов TikTok, которые позднее, в марте этого года, опубликовало издание The Intercept, и которые сервис не стал опровергать. TikTok предписывает модераторам банить пользователей за политические высказывания о Китае. Формулировки должны быть знакомы российскому читателю: «неуважение к представителям власти», «фальсификация истории страны», «угроза национальным интересам».

Цензура TikTok касается не только политики. Модераторы должны ограничивать продвижение роликов, где люди слишком «уродливые», «бедные» или имеют особенности развития.

Додумывать, что конкретно означают эти термины, модераторам не нужно — компания позаботилась, чтобы инструкции были подробными. «Очевидный пивной живот», «аномальная форма тела», «уродливая внешность», карликовость, «слишком много морщин», «заболевания глаз» и другие «низкокачественные» черты у людей, а также ветхое жилье с трещинами на стенах, трущобы и сельская местность — все это сделает ролик невидимым для пользователей.

Алгоритмы TikTok определяют то, что мы увидим на экране, и то, что мы не увидим. Алгоритмы — это не мистическая сущность и не невидимая рука, которая просто подбирает для вас самый лучший контент. Это вполне осязаемая рука вполне конкретной корпорации, одной из самых дорогих частных компаний на планете.

В TikTok действительно много интересного контента — смешного, удивительного, познавательного, глупого, общественно значимого, неудобного и даже временами шокирующего. Контент генерируют пользователи.

Компания же преследует собственные интересы, которые могут совпадать с интересами пользователей, но далеко не всегда. Когда бразильский подросток покончил с собой в прямом эфире, первое, что сделал TikTok — разработал пиар-стратегию. И только спустя три часа вызвал полицию.

---

Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Электрическая цепь и электрический ток, что это такое, как они действуют, работают.

Как вода течет по водопроводу (по трубам, через краны, фильтры, счетчики и т.д.), так же электричество течет по цепи (проводам, электрическим и  электронным компонентам, через штекера и гнезда и т.д.). Электричество является одной из нескольких видов энергии, которая при своем течении может высвобождать свет, тепло, звук, радиоволны, механические движения, электромагнитные поля и т.д. Взять любую электротехнику (компьютер, мобильный телефон, электропечь, телевизор и т.д.), вся она содержит в себе электрические схемы, состоящие из различных электрических цепей, по которым течет ток, и на которых присутствует напряжение определенной величины и полярности.

Давайте более подробно разберем, что же собой представляет электрическая цепь, как именно по ней бежит ток. Итак, электрический ток — это упорядоченное движение электрических заряженных частиц. Напомню, что в твердых телах носителями электрического заряда являются электроны (частицы имеющие отрицательный заряд, он же минус). В жидкостях и газах носителями электрического заряда являются ионы (атомы и молекулы, у которых имеется недостаток электронов на своих орбитах, и имеющие положительный заряд, он же плюс). Чаще всего приходится иметь дело именно с движением электронов по электрической цепи именно в твердотельных проводниках (это металлы, кристаллы).

Электрическая цепь это некий замкнутый путь, по которому течет ток, бегут электрически заряженные частицы. Само перемещение этих частиц можно представить следующим образом. Как вам должно быть известно из уроков по физике все вещества состоят из атомов и молекул (мельчайшая частица самого вещества, его структурная составляющая). В твердых состояниях вещества атомы выстроены в определенном порядке, имеют так называемую кристаллическую решетку. У некоторых веществ электроны, что наиболее удалены от центра атома, могут легко отрываться от своего атома и переходить к соседнему. Так получается движение заряженных частиц внутри самого вещества. Такие вещества являются проводниками электрического тока. Одни это делают хорошо, другие хуже (проводят ток).

Если же взять такое вещество как медь (металл), который достаточно хорошо проводит через себя электричество и сделать из нее проволоку, то в итоге мы получим проводник электрического тока определенной длины. Еще нужен источник тока, который в зависимости от своего принципа действия может на одном своем полюсе создавать переизбыток отрицательного заряда, а на другом — положительного (он же недостаток отрицательного). Чтобы пошел ток нужен как бы мостик, соединяющий эти самые противоположные полюса. В роли этого моста, для перехода электрического заряда с одного полюса на другой, и будет выступать замкнутая электрическая цепь, состоящая из различных проводников.

К примеру, мы просто обычной медной проволокой соединим полюса источника питания. В итоге через проволоку потечет ток (тот самый переизбыток электрических зарядов). Это будет, пожалуй, самой простой электрической цепью, которая может только создавать короткое замыкание этого самого источника питания. Но все же это электрическая цепь. Более полезной электроцепью будет такая схема — источник питания (обычная батарейка), провода, переключатель и лампочка (рассчитанная на напряжение источника питания). Когда мы все это соединим друг за другом (последовательно) мы уже получим электрическую цепь, где течение тока будет приносить пользу в виде излучения света электрической лампочкой.

Естественно, подобными простыми электрическими цепями электротехника не ограничивается. Если правильно подключать различные электрические и электронные компоненты между собой, подсоединяя к ним источник питания, создавая различные функциональные схемы, можно в итоге получать все то разнообразие электрических устройств, которое мы сейчас имеем. И все они имеют различные по сложности электрические цепи. Любая электрическая цепь имеет смысл лишь в двух случаях — когда она правильно собрана (будет конечное, функциональное устройство) и когда к ней подсоединено электрическое питание (без него любая схема не имеет смысла, это лишь кучка различного материала).

Видео по этой теме:

P.S. Электрические цепи это всего лишь пути, по которым течет электрический ток в виде заряженных частиц. Любая цепь должна быть электрически замкнута, только в этом случае она будет функционировать (ну если конечно сама схема собрана правильно). Только при верном течении и распределении электрической энергии внутри схемы, по электрическим цепям, то или иное устройство может выдавать конечный, функциональный результат. Неправильное течение и распределение тока по цепям порождает поломку электротехники, что приводит к отсутствию нужной функциональности.

Огни столицы: как работает энергосистема Астаны — 27.11.2017: информационно-познавательный сайт

Электричество. Во истину божественное изобретение человечества! Представьте себе, как жили люди до открытия и приручения этой энергии, и какая катастрофа произойдет с нашей цивилизацией, если электрического тока не станет, и город превратится в каменные джунгли. Мы пользуемся электричеством, не задумываясь, от куда оно появляется в наших домах и на улицах. Для большинства из нас мегаполисы страны – это привычная среда обитания. Но корреспонденты «Ел.кз» смотрят в суть вещей и видят вокруг чудеса инженерной науки и сложнейшие технологии нашей цивилизации. О власти «энергетического кольца» Астаны на простом языке читайте в данном материале.

В двух словах о главном

Смотрю на лампочку, а вижу древних греков. Электричество было обнаружено ими еще во II-м веке до н.э. Кто-то из древних греков заметил, что, если потереть шерсть об кусок янтаря, он начнет притягивать к себе мелкие предметы. От греческого названия янтаря «электрон» и произошло слово электричество. Но сами по себе электроны – это еще не электрический ток. Энергию нужно получить, а потом заставить двигаться по проводнику. Чтобы приучить электроны, люди придумали электростанции. Их в Казахстане насчитывается 118 объектов различной формы собственности и назначения. К тройке крупнейших из них относятся Экибазтузская ГРЭС-1, с общей установленной мощностью в 4000 МВт, Ермаковская ГРЭС, ныне именованная как Аксуская электростанция, и Жамбылская ГРЭС, электрическая мощность которой достигла1230 МВт.  

Разберемся с процессом получения электричества на этих заводах. В современных городах электростанции вырабатывают не только электроэнергию, но и тепло, называемые теплоэлектроцентралями – ТЭЦ. Начинается все с топлива. На многих ТЭЦ страны используется природный газ, это самое экологически чистое топливо. При его сгорании не образуются ни сажа, ни зола, ни копоть. С газовых месторождений по большим магистральным трубам газ приходит в город, по трубам поменьше газ поступает на завод и направляется в паровой котел. Паровой котел огромен – размером с двенадцатиэтажный дом! Высота пламени в топке котла составляет более 15 метров. Раскалённый газ устремляется по газоходу и нагревает воду, проходящей по причудливо изогнутым трубам. Чтобы газ лучше горел, в котле стоят большие вентиляторы, они нагнетают в котел воздух и откачивают дымовые газы. Та часть, которая не сгорела, отправляется в топку для повторного сжигания, другая – через дымовую трубу выводится наружу, и, по сути, загрязняет воздух. Процесс на этом не останавливается. Когда газ полностью сгорел в котле, вода превращается в пар. Все это можно сравнить с чайником, только давление пара достигает 240 атм., а температура доходит до 545 градусов! Из котла пар направляется в паровую турбину. Кстати, турбина на ТЭЦ размером с паровоз! Здесь пар начинает вращать лопатки паровой турбины со скоростью 3000 оборотов в минуту, высвобождая энергию в миллион лошадиных сил. Энергия пара приводит в движение ротор турбины, который соединен с валом электрогенератора – еще один сложный агрегат, где из механической энергии рождается электричество. И наконец, турбина вращает магнитное поле ротора генератора, создавая в обмотках статора переменный электрический ток. Вот так появился электрический ток. Осталось его правильно распределить: направить в дома, офисы, метро, фабрики, заводы и т.д.

Энергетическое кольцо вокруг Астаны

За энергообеспечением города отвечают сразу несколько предприятий, различные по своим выполняемым функциям. Сегодня в Астане действуют Акмолинские ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, расположенные в южной и северной промзонах столицы. Эти сооружения прожили пятый рубеж. Строительство первой теплоэлектростанции было введено еще в начале 50-х. И только через десять лет в заснеженной Целине в небольшом энергокомплексе были запущены в эксплуатацию первая турбина и первый котел. Вслед за «первенцем» энергетической промышленности города в 1972 году началось строительство 1-ой очереди ТЭЦ-2, ознаменовав новый этап в развитии энергетики страны. Главное, что нужно учитывать при строительстве ТЭЦ, это близость потребителей тепла. Ведь его передача на большие расстояния – экономически не целесообразно.

А вот электрический ток можно передавать на любые расстояния, причем как под землей по кабельной линии, так и по воздуху – по высоковольтным линиям электропередачи. Для этого строятся надежные прочные опоры, которые знакомы каждому из нас. Интересно, что, чем больше напряжение, тем опоры выше, а траверсы длиннее. Изготавливаются они из металла или бетонных стержней. В зависимости от места модифицируются от очень высоких опор до довольно низких, для того чтобы уменьшить отвод земли под эти ЛЭП.  Но как натянуть на эти опоры провода? До середины прошлого века раскатка проводов проходила по земле. Их тащили тракторами или мощными тягачами. Но такая система приводила к тому, что провод получал большие повреждения и требовал ремонта уже в процессе монтажа. В 50-х годах был разработан, так называемый, метод «Под тяжением». Провода раскатывают сразу на установленные опоры при помощи специальных роликов. Были созданы машины, способные производить такую работу. С одного конца линии устанавливается натяжная машина, с другого – тормозная. И начинаем тянуть! Из таких высоковольтных линий электропередач состоит энергетическое кольцо Астаны, по которому идет ток. 

Если теплоэлектростанции призваны производить тепло, электричество и горячую воду, то в подстанциях электроэнергию принимают, преобразовывают и распределяют. Всего в Астане их более 25.  И расположены они не только в городе, но и недалеко от Астаны. По сути, подстанция – это огромный трансформатор, точнее несколько гигантских трансформаторов. Современная столица разрослась до больших размеров, и рассчитанных много лет назад мощностей уже не хватает. Потребностей в электроэнергии возросли в несколько раз. Большинство старых подстанций стараются модернизировать или построить новые.  К примеру, на одной из таких подстанций —  500 кВ «ЦГПП», работающей уже более 20 лет, современные оборудования позволяют устанавливать трансформаторы в закрытых помещениях. Здесь электроэнергия преобразуется и передаётся на городские подстанции, откуда подаётся потребителям.

Металлические конструкции П-образной формы на территории подстанции напоминают порталы, на которые навешиваются сталеалюминевые провода. Всё оборудование оснащено системой охлаждения. Новое оборудование обладает повышенной механической прочностью, а также адаптировано к различным климатическим условиям и перепадам температур. По словам представителей предприятия, подстанция полностью готова к зимнему периоду, когда существенным образом возрастёт энергопотребление.

Тут, как и на других подстанциях столицы, работают множество людей, которые обеспечивают постоянные 220 вольт переменного тока в наших розетках.

В целом, энергосистема города напоминает систему орошения. Когда поток бурной реки разбивается запрудами на более мелкие, вплоть до тоненьких струек. Но насколько город защищен от того, чтобы этот поток не прорвало. В энергосистеме Астаны закон один: полный контроль на каждом этапе. В диспетчерских городских ТЭЦ круглосуточно следят за производством и потреблением энергии. В случае любого сбоя нагрузку принимают другие электростанции. На следующем этапе, на подстанции, от куда ток попадает в столичные районы, тоже ведется постоянное наблюдение у мониторов. Аварии, конечно, бывают. Но чаще всего дело не в оборудовании — за ним внимательно следят, а в человеческом факторе, который наперекор надписи: «Не влезай, убьёт», решает рискнуть.

Удивительно, как человеку удалось укротить эту смертельную энергию. Пора подвести итог. Электрический ток – одна из основ человеческой цивилизации. От него мы зависим даже сильнее, чем от той же нефти. Но может ли электричество закончится, как нефть? Скорее всего нет. За много лет, что прошли с начала электрификации Астаны, человечество сделало огромный шаг вперед. Чего нам стоит при наших-то знаниях накрутить себе электронов хотя бы на небольшую лампочку. Электричество, как огонь. Однажды добыв его, человечество навсегда осветило свой путь.

Мы разобрались, как работает тикток

Когда вы открываете тикток (мы знаем, вы это делаете 15 раз на дню), первое, что вы видите, – лента с короткими видео. Точно такой же нет больше ни у одного пользователя платформы. Именно эти ролики конкретно в таком порядке видите только вы. 

Попасть в «рекомендованное» мечтает большинство пользователей тиктока, которых, на секундочку, больше миллиарда. А все потому, что эта, как казалось поначалу, странная платформа дает отличный шанс вывести контент на большую аудиторию, а может, и монетизировать его без существенных финансовых вложений, как в том же инстаграме. Для этого нужно, чтобы ваш ролик увидело как можно больше людей. Вот почему все тиктокеры стремятся засветиться в ленте. Но как именно работает алгоритм, который выбирает, какие видео показывать пользователям, никто не знает. По крайней мере, еще пару недель назад это было тайной. Но не так давно компания опубликовала отчет, в котором рассекретила основные алгоритмы платформы. Чтобы выбрать, какие видео вам рекомендовать, программа учитывает не только используемые хештеги и песни, но и, например, тип гаджета, с которого вы сидите.

Приоткрыть завесу тайны в тиктоке решили не по доброй воле. Это китайская компания, которая принадлежит ByteDance, одному из крупнейших технологических гигантов Поднебесной, а популярна она в США. Поэтому в прошлом году Белый дом озадачился, как бы подобные платформы не продвигали действующую в Китае власть и не восхваляли Си Цзиньпина. И хотя TikTok всячески отрицали свою сопричастность c Коммунистической партией Китая, на слово верить им никто не стал. Тем более не так давно The Wall Street Journal сообщили, что некоторые пользователи платформы прославляли Китай и председателя КПК. 

Вроде как это была не пропаганда, а всего лишь попытка проверить, поможет ли лесть сделать видео вирусным. Но это не помогло, потому что работает алгоритм тиктока по-другому. 

Когда вы загружаете видео на платформу, сначала его показывают лишь небольшому количеству людей. Это не только подписчики, но и те, кто, по мнению социальной сети, могут оценить ролик. Если просмотревшим видео понравилось – они его лайкнули, пошерили или подписались на вас, – тикток на это отреагирует и покажет ролик большему количеству людей. Подобный алгоритм повторится несколько раз, и охват с каждым разом будет возрастать. Так видео станет вирусным, ведь количество людей, которое его увидит, будет очень внушительным.  

Шансы попасть в топ есть даже у тех, кто только зарегистрировался. Но вероятность увидеть в ленте популярных тиктокеров все-таки выше. В итоге в вашей ленте могут быть видео как с большим количеством лайков и просмотров, так и совершенно новые.

Алгоритмы платформы реагируют на определенные маркеры. Важнее всего ваши действия:

• просмотрели ли вы видео до конца;

• поставили ли лайк;

• сделали ли репост;

• подписались ли на аккаунт пользователя.

Чуть меньше учитываются: 

• тип устройства, с которого вы сидите;

• страна, в которой вы живете;

• язык, на котором вы чаще всего смотрите видео.

Тикток также учитывает отрицательные отзывы о видео. Если вы нажали на «не интересно», платформа примет это к сведению. 

В основном в ленте мелькают свежие видео, но старые ролики там тоже попадаются. А еще вы можете постоянно натыкаться на одну и ту же песню. Так тикток продвигает новых артистов. Самый простой способ попасть в ленту – ставить хештеги. Только не пишите #хочувтоп или что-то в этом духе. Все хотят. Лучше поставьте хештег #foryou и позаботьтесь о визуале. Поговаривают, что в тиктоке поверяют контент на наличие обнаженных тел. И хотя сама платформа настаивает, что ее совершенно не волнует содержание ролика, есть доказательство того, что социальная сеть поддерживает эстетичный контент. В марте The Intercept опубликовали внутренние документы TikTok, которые рекомендовали модераторам не выводить в топ видео не слишком привлекательных людей. Компания заявила, что правила то ли устарели, то ли никогда и не были актуальными – никто так и не понял. Но зато точно известно, что в тиктоке блокируют видео медицинских процедур, чтобы не шокировать особенно впечатлительных пользователей. 

Пусть алгоритмы у платформы и продуманные, но несовершенные. Часто контент, который мы видим в ленте, бывает очень однообразным. Чтобы это исправить, тикток намерен показывать аудитории различные типы видео, даже если они не соответствуют тому, что пользователи привыкли смотреть. 

Тикток, как и все платформы, осознает, что несет огромную ответственность за людей, на которых влияет. Поэтому в марте социальная сеть созвала совет по контенту. И примерно в это же время компания объявила о планах открыть «Центр прозрачности TikTok». Эксперты оттуда будут отслеживать, как развивается платформа.

---

Материал был впервые опубликован на сайте Wired. 

В каком направлении на самом деле течет ток?

---

Если вы спросите нескольких инженеров-электронщиков, техников, ученых или профессоров, как протекает ток в электрической цепи, некоторые скажут вам, что он течет от отрицательной клеммы источника питания через нагрузку к положительной клемме источника питания. Другие скажут вам прямо противоположное, что ток на самом деле течет от плюсовой стороны источника напряжения к минусу.

Кто прав? Как может так много технических профессионалов запутаться в таком простом деле, как текущий поток? Знаем ли мы вообще, в каком направлении течет ток? И действительно ли имеет значение, в каком направлении течет ток? Давайте проясним все это.

Почему это так важно?

Основным принципом любого электронного приложения является контроль тока. Думаю об этом. Разве все, что мы делаем в электронике, не предназначено для управления током каким-либо образом, чтобы получить полезный результат, например, телевизор, компьютеры или сотовые телефоны? Взгляните на Рисунок 1 . Эта очень простая модель представляет все электронные приложения. Мы производим входы, которые представляют собой какой-то тип электронного сигнала, обрабатываем их определенным образом, а затем генерируем соответствующие выходные сигналы.Например, входной сигнал может поступать с микрофона. Он обрабатывается усилителем для увеличения уровня мощности. Выход приводит в движение динамик.

РИСУНОК 1. Упрощенная модель всех электронных схем и оборудования.

---

Теперь рассмотрим еще раз, что находится в поле с надписью «процесс» на рис. 1 . В простейшей форме это может быть всего лишь один электронный компонент, например резистор. Но это также может быть схема, такая как инструментальный усилитель, или миллионы полевых МОП-транзисторов, как в микропроцессоре Pentium.

Теперь посмотрим на Рисунок 2 . Вот еще один способ помочь вам визуализировать, что происходит во всех электрических или электронных цепях. Источник напряжения инициирует ток в нагрузке. Источником напряжения может быть батарея, генератор сигналов, источник питания, радиосигнал или сигнал от преобразователя, такого как микрофон или фотоэлемент. Нагрузка — это устройство, которое дает полезный конечный результат. Это может быть лампочка, нагревательный элемент, двигатель, соленоид или просто другая электронная схема. Теперь обратите внимание на элемент управления.Это электронный компонент или схема, которая контролирует ток в нагрузке.

РИСУНОК 2. Упрощенное объяснение того, как работают все электронные схемы.

---

Схемы управления могут быть более сложными, например операционный усилитель или набор логических вентилей, или даже полный набор различных электронных схем. Компоненты и схемы управляют током, создаваемым начальным входом, различными способами, иногда с помощью множества различных последовательных и параллельных шагов, до тех пор, пока не будет сгенерирован соответствующий выходной сигнал.Суть в том, что генерация и управление током — это и есть вся электроника.

Зависимость условного тока от потока электронов

Ученые, инженеры, профессора колледжей и другие уже более 100 лет знают, что ток действительно перемещает электроны. Тем не менее, они продолжали использовать исходную модель протока положительно-отрицательного тока. Это стало известно как обычный ток (CCF). Сегодня эта концепция все еще широко используется и почти повсеместно преподается в научных и инженерных программах.

Только в середине 20-го века электронный поток (EF) получил широкое распространение. Это произошло в результате массового обучения техников-электронщиков во время Второй мировой войны. Армия и флот решили, что поток электронов более уместен, чем обычный поток, поэтому они разработали все свои классы и учебные материалы с использованием потока электронов. После войны поток электронов прижился и стал основным способом обучения техников в общественных колледжах, технических институтах и ​​профессиональных училищах.Почему научное, инженерное и академическое сообщества отказались перейти на электронный поток, неизвестно. Вероятно, возникло ощущение, что теория электричества всегда преподавалась с использованием традиционной модели протекания тока, и не было особой необходимости, желания или причины для изменений. Изменения — дело трудное, а традиции умирают с трудом.

Что такое электрон?

Электрон — это субатомная частица, одна из нескольких различных частей атома. Атомы — это крошечные частицы, из которых состоит вся материя.Все, что мы знаем, чувствуем, видим, прикасаемся и обоняем, состоит из атомов. Атомы — это мельчайшие частицы материалов, которые мы называем элементами. Элементы — это основные строительные блоки природы. Типичные элементы — кислород, водород, углерод, медь, серебро, золото и кремний. Если вы, например, возьмете кусок меди и разделите его снова и снова, пока не получите наименьший возможный кусок, который все еще распознается как медь, то у вас будет один атом меди. Все, что не является основным элементом, состоит из двух или более элементов, объединенных в то, что мы называем соединениями.Вода — это соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода, ну вы знаете, h3O. Соль — это соединение натрия и хлора (HCl). Самая маленькая распознаваемая частица соединения называется молекулой.

Атомы можно разделить на более мелкие части. Поскольку на самом деле никто никогда не видел атома, физики веками строили теории о том, как атом выглядит и из чего состоит. Одна популярная теория гласит, что атом состоит из центрального ядра, состоящего из крошечных частиц, называемых протонами и нейтронами.Протоны имеют положительный электрический заряд. Нейтроны, конечно, нейтральны. Вокруг ядра вращаются кольца или оболочки электронов. Электроны имеют отрицательный электрический заряд. Электронов столько же, сколько протонов, поэтому атом электрически сбалансирован или нейтрален. Число протонов в атоме — это его атомный номер, и это число определяет характеристики элемента.

На рисунке 3 показан атом меди. Есть 29 протонов и 29 электронов.Обратите внимание на внешнюю оболочку атома. Это называется валентной оболочкой, поскольку она содержит электроны, которые объединяются и реагируют с другими элементами, образуя химические связи в соединениях.

РИСУНОК 3. Атом меди.

---

И именно электрон или электроны во внешней валентной оболочке высвобождаются, чтобы создать ток в электрических и электронных компонентах и ​​схемах.

Как течет ток

Ток в большинстве электрических и электронных цепей — это поток электронов.Однако есть некоторые особые случаи, когда задействованы и другие частицы. Предположим, что медный провод подключен между положительной и отрицательной клеммами элемента фонарика, как показано на рис. 4 . Избыток электронов накапливается на отрицательном выводе ячейки, в то время как на положительном выводе электронов не хватает. Это состояние вызвано химическим действием в клетке.

РИСУНОК 4. Электронный поток в медной проволоке.

---

Когда медный провод подсоединяется к ячейке, происходят две вещи.Во-первых, положительный вывод отводит валентные электроны от атомов меди в проводе. Когда атом теряет один или несколько электронов, он становится положительным ионом, потому что теперь у него больше протонов, чем электронов. Будучи положительными, ионы притягивают другие отрицательные электроны от соседних атомов, создавая цепную реакцию протекания тока.

В тот же момент отрицательный вывод ячейки отталкивает валентные электроны от соседних атомов в медной проволоке. Эти освобожденные электроны притягиваются к положительным ионам, создаваемым положительным выводом ячейки.Конечным результатом является массовое движение электронов от отрицательной клеммы батареи к положительной. Так протекает ток в проводах и кабелях, а также в большинстве электронных компонентов.

Не весь ток протекает за счет движения электронов. В некоторых случаях ток на самом деле является движением других носителей тока. Например, отверстия являются уникальными для протекания тока в определенных типах полупроводниковых материалов. Ионный поток — это метод протекания тока в плазме и электрохимических реакций в батареях.

Ток в полупроводниках

Полупроводник — это особый тип материала, удельное сопротивление или проводимость которого находится где-то между хорошими проводниками, такими как медь и алюминий, и изоляторами, такими как стекло, керамика или пластик. Полупроводники уникальны тем, что они могут иметь любую желаемую степень проводимости. Конечно, полупроводники — это материалы, из которых сделаны диоды, транзисторы и интегральные схемы.

Наиболее распространенным полупроводниковым материалом является элемент кремний (Si).Германий (Ge) — еще один полупроводниковый элемент. Существуют также полупроводниковые соединения, такие как арсенид галлия (GaAs), фосфид индия (InP) и кремний-германий (SiGe). Кремний, как и другие полупроводниковые материалы, уникален тем, что имеет четыре валентных электрона. Эта характеристика заставляет атомы кремния связываться вместе таким образом, что они разделяют свои валентные электроны. Результатом является уникальная структура кристаллической решетки, подобная показанной на , рис. 5, . Показаны только валентные электроны.Обратите внимание, как атомы разделяют валентные электроны с соседними атомами. В результате каждый атом думает, что на его внешней орбите находится восемь электронов. Это делает материал чрезвычайно стабильным.

РИСУНОК 5. Чистый кремний состоит из атомов, которые образуют ковалентные связи с соседними атомами, образуя структуру кристаллической решетки.

---

Атомы кремния образуют так называемую структуру кристаллической решетки. Все валентные электроны полностью заняты, так как они распределяются между атомами.Это означает, что в структуре кристаллической решетки чистого кремния нет электронов, доступных для электронного потока, поскольку все они заняты своими ковалентными связями. В результате полупроводники, такие как кремний в чистом виде, по сути, являются изоляторами. Конечно, если к кремнию будет приложено достаточно тепла или приложено высокое внешнее напряжение, некоторые электроны могут высвободиться, что вызовет протекание небольшого количества тока.

Чтобы сделать кремний проводящим, мы добавляем в него другие химические вещества. Этот процесс называется допингом.Легируя кремний химическими веществами, которые имеют три или пять валентных электронов, мы можем создать кремний, в котором легко течет ток. Рисунок 6 показывает, что происходит, когда мы добавляем в кремний мышьяк (As). Мышьяк имеет пять валентных электронов. Четыре электрона соединяются с электронами в соседних атомах кремния, как и раньше, с образованием ковалентных связей. Однако остался один лишний электрон. Этот дополнительный электрон доступен для протекания тока.

РИСУНОК 6.Полупроводниковый материал N-типа использует электроны для протекания тока.

---

Кремний, легированный химическими веществами, имеющими дополнительный электрон, называется полупроводником N-типа. «N» означает отрицательный, что относится к дополнительному отрицательному электрону. Когда внешнее напряжение подается на кусок полупроводникового материала N-типа, легко течет ток, поскольку несвязанные электроны притягиваются и протягиваются через кремний внешним напряжением. Если кремний сильно легирован мышьяком, доступно много свободных электронов, и будет течь большой ток.Это то же самое, что сказать, что у материала очень низкое сопротивление. Если добавлено только несколько атомов мышьяка, меньше электронов доступно для протекания тока, поэтому уровень тока будет меньше при внешнем напряжении. Такой материал имеет гораздо более высокую стойкость.

Как видите, ток в полупроводниковом материале N-типа по-прежнему осуществляется электронами. Однако мы также можем легировать кремний материалом, который имеет только три валентных электрона. Это проиллюстрировано на рис. 7, , где кремний легирован атомами бора (B).

РИСУНОК 7. Полупроводниковый материал P-типа, в котором дырки являются носителями тока.

---

Три валентных электрона в атоме бора образуют ковалентные связи с соседними атомами кремния. Однако у одного из атомов кремния отсутствует электрон. Этот недостающий валентный электрон называется дыркой. Следовательно, дырка — это не настоящая частица, а просто вакансия в валентной оболочке структуры кристаллической решетки, которая действует как носитель тока.Эта вакансия или дыра имеет положительный заряд. Если электрон проходит рядом с отверстием, он притягивается и заполняет отверстие, завершая ковалентную связь.

Ток в этом типе полупроводникового материала протекает через отверстия. Этот тип полупроводникового материала называется материалом P-типа. P означает положительный, что относится к заряду отверстия.

Когда электрическое напряжение подается на кусок полупроводникового материала P-типа, электроны перетекают в материал с отрицательной клеммы источника напряжения и заполняют отверстия.Положительный заряд внешнего источника напряжения вытягивает электроны с внешних орбит, создавая новые дыры. Таким образом, электроны перемещаются от дырки к дырке. Электроны по-прежнему текут от отрицательного к положительному, но дырки перемещаются от положительного к отрицательному, поскольку они создаются внешним зарядом.

Ионный поток

В некоторых типах материалов, особенно в жидкостях и плазме, ток представляет собой комбинацию электронов и ионов.

На рисунке 8 показан упрощенный чертеж ячейки напряжения.Все элементы состоят из двух электродов из разных материалов, погруженных в химикат, называемый электролитом. Происходящая химическая реакция разделяет создаваемые заряды. Электроны накапливаются на одном электроде, поскольку он отдает положительные ионы, создавая отрицательный вывод, в то время как электроны вытягиваются из другого электрода, создавая положительный вывод.

РИСУНОК 8. Течение тока в химической ячейке.

---

Когда вы подключаете внешнюю нагрузку к этой батарее, электроны текут от отрицательной пластины через нагрузку к положительному электроду.Внутри ячейки электроны текут от положительного к отрицательному, а положительные ионы — от отрицательного к положительному.

Жизнь в отрицании

Так почему же мы продолжаем увековечивать миф об обычном потоке тока (CCF), когда мы уже сто лет знаем, что ток в большинстве электрических и электронных цепей является потоком электронов (EF)? Я уже много лет задаю этот вопрос своим коллегам и другим специалистам в сфере промышленности и науки. Несмотря на то, что поток электронов — это реальность, все инженерные школы настаивают на преподавании CCF.Если вы служили в вооруженных силах или поднялись по служебной лестнице в качестве технического специалиста, скорее всего, вы научились и предпочитаете поток электронов.

То, как вы выучили его в школе, вы обычно используете, когда разрабатываете, анализируете, устраняете неполадки или преподаете в реальном мире.

Действительно ли это важно?

Как вы, возможно, знаете, на самом деле не имеет значения, какое направление тока вы используете для анализа схемы и проектирования, работает в любом случае. Фактически, эта проблема затрагивает только DC, который течет только в одном направлении.В переменном токе электроны текут в обоих направлениях, перемещаясь вперед и назад с рабочей частотой. Но если на самом деле не имеет значения, какое направление мы выберем, то почему бы нам не последовать истине и не положить конец этой чепухе раз и навсегда?

В заключение

Если вы когда-нибудь захотите завязать оживленную беседу или даже поспорить, попробуйте поднять эту тему в группе технических специалистов. Вы просто можете быть удивлены накалом чувств и ханжеством с обеих сторон.Я делал это много раз, и меня до сих пор поражает эмоциональная реакция, которую вызывает этот вопрос.

Я пришел к выводу, что концепция CCF никогда не будет оставлена. Это в некоторой степени похоже на принуждение всех нас перейти на метрическую систему измерения с использованием метров и Цельсия, а не футов и Фаренгейта, с которыми мы более знакомы и привыкли. С этого момента обучение CCF будет продолжено. Я начал принимать все это как одну из странных причуд электроники. NV

---

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Ранние исследователи электричества сначала открыли концепцию напряжения и полярности, а позже определили ток как движение зарядов.Термин «напряжение» означает энергию, которая заставляет ток течь. Первоначально напряжение создавалось статическими средствами, такими как трение или молния. Позже химические элементы и батареи использовались для создания постоянного заряда или напряжения. Затем были разработаны механические генераторы.

Заряды относятся к некоему физическому объекту, который движется, когда на него действует сила напряжения. Конечно, еще в 18 веке те, кто работал над электрическими проектами, толком не знали, что это за заряды.Насколько они знали, заряды могли быть микроминиатюрными фиолетовыми кубиками внутри провода или другого проводника. Что они действительно знали, так это то, что напряжение заставляло заряды двигаться. В целях анализа и обсуждения они произвольно предположили, что заряды были положительными и перетекали с положительного на отрицательный. Это ключевой момент. Они действительно не знали направления тока, поэтому предположили, что происходит. И, как оказалось, не угадали. Нет ничего плохого в том, чтобы ошибаться, поскольку ученые часто выдвигают одну гипотезу, а позже обнаруживают, что истина — это что-то другое.Большая ошибка состоит в том, что неверная гипотеза сохраняется и преподается как истина.

В конце 19 века было окончательно установлено, что обсуждаемые заряды на самом деле были электронами, а ток на самом деле был электронами, текущими от отрицательного вывода источника напряжения через цепь к положительной стороне источника напряжения. Британский физик Джозеф Дж. Томсон сделал это открытие в 1897 году. Наконец правда была доказана и открыта.

---

Корпус для обычного протекания тока.

1. Традиционно.
2. Большинство инженеров и некоторых технических специалистов узнали это таким образом.
3. Очень сложно изменить такие вещи, как учебники по инженерии и условные обозначения (стрелки на диодах и транзисторах указывают в направлении CCF).
4. Человеческая природа не терпит перемен.
5. CCF стал стандартом де-факто.

Корпус для электронного потока.

1. Это правда.
2. Работу электронных устройств легче объяснить и изучить с помощью электронного потока.
3. Почему бы не стандартизировать то, что есть на самом деле?

Как электричество заставляет вещи работать ›Основы Берни (ABC Science)

Основы Берни

Без электричества наши приборы представляют собой куски пластика и металла. Но что на самом деле делает электричество? Как это работает?

Берни Хоббс

Что происходит в тех проводах, от которых наши обогреватели нагреваются, а вентиляторы перегреваются? (Источник: iStockphoto)

Мы используем его каждый день, но большинство из нас не понимают, как электричество заставляет вещи работать.Что происходит с проводами, которые заставляют двигатели двигаться, а обогреватели нагреваются?

Будь то тостер или электромобиль, все, что делает электричество, сводится к одному: что происходит, когда вы учите электронов танцевать на линии.

Когда электроны вынуждены двигаться синхронно, они могут выделять тепло и — что еще более впечатляет — превращать провод, в котором они движутся, в магнит. Тепло может вскипятить воду и заставить светиться лампочки, а магниты могут заставить вещи двигаться. И эти две уловки лежат в основе «магии» каждого электрического прибора.наверх

Организация электронов

Электроны, от которых звенят наши приборы, находятся в проводах, составляющих электрические цепи.

Провода сделаны из металла, и в металлах всегда есть свободные электроны, которые бегают по ним. Но если вы можете заставить эти электроны двигаться организованным образом, у вас будет течь электрический ток. Вот и все, что есть электрический ток — электроны, движущиеся организованно.

Энергия для организованного движения электронов поступает либо от батареи, либо от генератора.

Когда батарея упорядочивает электроны, все они движутся в одном направлении одновременно — батарея прокачивает электроны по проводам цепи от отрицательного вывода к положительному. Поскольку все они идут в одном направлении, это называется постоянного тока (DC) .

Электрогенераторы на электростанциях организуют электроны несколько иначе. Они накачивают электроны, но меняют направление, которое они накачивают 100 раз в секунду.Таким образом, вместо того, чтобы двигаться в одном направлении, как в цепи постоянного тока, электроны остаются в значительной степени там, где они есть, и постоянно покачиваются вперед и назад. Если бы вы могли видеть внутри шнура питания, когда прибор включен, вы бы подумали, что электроны только что научились танцевать на линии — все они постоянно синхронно делают один шаг вперед и один шаг назад. Постоянно меняющееся направление — вот что стоит за его названием, переменного тока (AC) .

Итак, ток — это просто электроны, которые организованно движутся по цепи.наверх

Горячие вещи

Все провода немного нагреваются, когда через них проходит ток, потому что, двигаясь в проводе, электроны сталкиваются с атомами металла. И всякий раз, когда они проникают в атом, энергия движущихся электронов выделяется в виде тепла.

Мы используем медь для электропроводки, потому что по ней легко перемещаться электроны, поэтому не слишком много энергии тратится в виде тепла. Но если вы хотите тепла, скажем, для вашего фена / тостера / электрического кувшина, его очень легко достать.Вам просто нужно использовать немного металла, через который электронам действительно трудно проходить, например, никель.

Нагревательные элементы, подобные тем, что используются в тостерах или фенах, представляют собой кусочки проволоки, изготовленные из сплава никель / хром, называемого нихромом. Пропустите ток через нихром, и вы получите серьезный нагрев. В то время как электроны в медных проводах могут легко перемещаться, электроны в нихромовом элементе постоянно сталкиваются с атомами никеля и хрома и выделяют тепло повсюду.наверх

Запуск двигателей

Каждый прибор с движущимися частями более сложным, чем выдвижной тостер, имеет в себе электродвигатель. И хотя на них работают тысячи различных устройств, электродвигатели на самом деле делают одно — они вращаются, когда вы включаете питание. И все, что к ним прикреплено — например, лопасти вентилятора, колеса или бак для стирки — тоже вращается.

Вращение происходит только при протекании тока — когда электроны в проводе объединяются в ток.наверх

Электричество и магнетизм… говорят о взаимозависимости

Каждый электрон похож на крошечный слабый магнит. Большинство электронов существуют парами и нейтрализуют магнитные свойства друг друга. Но у некоторых материалов, таких как железо, вокруг атомов есть неспаренные электроны. И если вы можете заставить эти неспаренные электроны выровняться так, чтобы все их магнитные поля были направлены в одном направлении, ваш кусок железа внезапно стал магнитом. Это именно то, что происходит, когда вы поглаживаете иглу или скрепку магнитом — магнитное поле вокруг вашего магнита вытягивает некоторые из неспаренных электронов в игле в линии, поэтому весь их мини-магнетизм складывается в полномасштабный магнит.

Но вы также можете превратить любой металл во временный магнит — электромагнит — просто пропустив через него электрический ток.

Электромагниты работают, потому что заряд электрона тоже может создавать магнитное поле, но только когда он движется. Таким образом, каждый раз, когда электроны в проводе движутся синхронно (т. Е. Всякий раз, когда течет ток), провод становится магнитом. Он слишком слаб, чтобы быть полезным магнитом. Но если вы намотаете проволоку на кусок железа, слабое магнитное поле вокруг проволоки заставит неспаренные электроны в утюге выровняться, и весь их мини-магнетизм складывается, как в стержневом магните.наверх

Как работают двигатели, короче 25 слов…

Если вы когда-либо использовали один магнит для отражения другого, вы уже знаете основы работы электродвигателей. Фактически, если вы использовали северный конец одного магнита, чтобы толкать северный конец другого магнита по кругу, вы бы сделали то же самое, что и электродвигатель. За исключением того, что у двигателя нет гигантской руки, толкающей один магнит, чтобы оттолкнуть другой — он полагается на набор магнитов в кольце, окружающем проволочную петлю.

Когда ток течет, проволочная петля становится электромагнитом. А магниты вокруг электромагнита расположены так, что их силы притяжения и отталкивания заставляют электромагнит постоянно вращаться, пока не будет отключено питание.

Когда нажимают выключатель, игра окончена. Без батареи или генератора, которые толкают их, электроны больше не организованы, провод больше не намагничен, и вращение двигателя останавливается. Насосы / лопасти вентилятора / ремни, прикрепленные к двигателю, перестают всасывать, выдувать и приводить в движение.наверх

Опубликовано 7 июля 2010 г.

Электронная почта ABC Science

Используйте эти ссылки в социальных сетях, чтобы поделиться Как работает электричество .

Используйте эту форму, чтобы отправить электронное письмо «Как электричество заставляет вещи работать» тому, кого вы знаете:
https://www.abc.net.au/science/articles/2010/07/07/2946773.htm?

Ток — От чего зависит сила тока в электрической цепи? — OCR 21C — Редакция GCSE Physics (Single Science) — OCR 21st Century

Ток — это скорость потока заряда.В металлических проводах электроны движутся и вызывают ток. Для электрического тока необходимы следующие условия:

Первоначально ток определялся как поток заряда от положительного к отрицательному. Позже ученые обнаружили, что ток на самом деле представляет собой поток электронов от отрицательного к положительному. Первоначальное определение теперь упоминается как «традиционный ток», чтобы избежать путаницы с новым определением тока.

Расчет тока

Для расчета тока используйте уравнение:

расход заряда = ток × время

Это когда:

• расход заряда измеряется в кулонах (C)
• ток измеряется в амперах (амперах) (A)
• время измеряется в секундах (с)

Каждый электрон в цепи несет очень небольшой заряд, но присутствует много миллиардов электронов.Многие повседневные токи для небольших бытовых приборов будут измеряться в миллиамперах, мА: 1000 мА = 1 А.

Пример расчета

Ток 60 мА проходит через лампу в течение получаса. Рассчитайте переданную плату.

60 мА = 60 ÷ 1000 = 0,060 A

0,5 часа = 30 минут

= 30 × 60 = 1800 с

расход заряда = ток × время

= 0,060 × 1,800

= 108 C

Вопрос

Заряд 5.0 C передается по проводу за 20 с. Рассчитайте ток в проводе.

Показать ответ

Сначала измените уравнение, чтобы найти ток:

расход заряда = ток × время

\ [current = \ frac {charge ~ flow} {time} \]

\ [current = \ frac {5.0} {20} \]

\ [= 0,25 ~ A \]

Как это работает? Из каких частей он состоит?

Электричество — источник жизненной силы современной промышленности; компьютеры, насосы, фонари, двигатели, конвейеры и оборудование — все требует энергии для работы.Было бы сложно назвать продукт, который не требует ввода электроэнергии где-нибудь в процессе производства. Как и другие измеримые переменные среды, такие как давление, мониторинг или измерение электрического тока могут иметь жизненно важное значение для работы. Преобразователи тока позволяют проводить такие измерения; точно так же, как термометры говорят нам температуру; но как работает датчик тока.

Для получения более общего обзора обязательно прочтите «Что такое преобразователь тока» , чтобы получить общее представление об этом приборе.Готовы узнать, как работает эта бесконтактная возможность? Давайте разгадываем загадку внутри преобразователя тока.

Рисунок 1: Преобразователи тока Enercorp; версии с разделенным сердечником (слева) и сплошным сердечником (справа).

Как работает датчик тока?

Будь то разъемный сердечник или сплошной сердечник, все датчики тока состоят из двух основных компонентов; датчик и преобразователь сигналов. Эти компоненты заключены в непроводящий кожух.

Рисунок 2: Схема преобразователя тока с твердым сердечником

Когда необходимо контролировать электрический ввод операции; технологический провод, по которому проходит электрический ток, пропускается через отверстие в центре преобразователя тока. Когда электричество проходит через технологический провод, оно фактически создает электромагнитное поле вокруг самого провода.

Рисунок 3: Технологический провод и магнитное поле

Размер или сила электромагнитного поля вокруг провода является отражением тока, протекающего по нему.Чем ближе к проволоке, тем сильнее эффект. Поскольку магнитное поле проявляется в окружающем пустом пространстве, его можно почувствовать, не касаясь самого провода.

Этот метод измерения без использования рук называется индукционным, и он оказался отличным способом измерения силы тока. Датчики на эффекте Холла; Катушки Роговского; и тороидальные преобразователи; все типы датчиков тока, которые используют индукцию для обнаружения магнитного поля технологической проволоки. Каждый тип датчика использует индукцию для обнаружения магнитного поля особым образом, но все они, по сути, создают свою собственную отдельную пропорциональную копию магнитного поля внутри преобразователя тока.Это очень много, поэтому мы обсудим это более подробно здесь, на –. Какие типы датчиков используются в преобразователях тока? ”

Давайте проследим наше обсуждение до этого момента, чтобы мы могли четко понять этапы работы преобразователя тока.

1. Магнитное поле

Мы начали с технологической проволоки, по которой проходит электрический ток; то, что мы хотим измерить. Ток, протекающий по этому проводу, испускает пропорциональное магнитное поле вокруг себя.И, наконец, когда провод проходит через отверстие датчика тока, магнитное поле улавливается датчиком внутри прибора. Измерение магнитного поля осуществлялось с помощью индукции.

2. Преобразование данных

Нам удалось сделать пропорциональную копию тока, который мы хотим измерить, но нам все еще нужно преобразовать измеренные данные в читаемый сигнал. Копия тока, которую мы почувствовали, проявляет себя как напряжение.Это напряжение очень маленькое и иногда может искажаться. «Согласование сигнала» — это термин, используемый для настройки этого крошечного измеренного напряжения, чтобы получить более четкий и определенный поток данных, чем исходная информация.

3. Передача данных

Окончательная работа датчика тока; Теперь, когда у нас есть четкая и наглядная форма измеренного технологического тока, нужно передать данные. Будет компьютер или устройство, которое будет получать и отображать, интерпретировать или воздействовать на информацию.Однако оно должно быть в понятной форме, а компьютеры не понимают напряжения.

На плате преобразователя тока будет схема, которая преобразует измеренный процесс в данные, которые компьютер может расшифровать. Вывод данных для преобразователей тока может быть цифровым, но, скорее всего, он будет иметь форму стандартного аналогового сигнала, например 0… 10 В или 4… 20 мА. Такая стандартизация является ключом ко всей экосистеме управления технологическим процессом, а не только для датчиков тока.Он позволяет обрабатывать измеренные данные от множества различных переменных, таких как давление, температура и расход, переводя их на общий язык. Вы захотите прочитать наше обсуждение « Что такое аналоговый сигнал? ”, чтобы лучше понять этот современный стандарт.

Вот как вкратце работает датчик тока. Мы много говорили об этом замечательном инструменте, который помогает сделать возможным управление и автоматизацию современных процессов.Если у вас все еще есть некоторые нерешенные вопросы об этом приборе и о том, как он работает, обязательно ознакомьтесь с нашим «Руководством по вопросам и ответам: датчики тока», где мы исследуем некоторые тонкости измерения тока. И не забудьте ознакомиться с нашей подборкой датчиков тока Enercorp, она покажет вам несколько реальных примеров этого простого, но невероятно полезного инструмента.

Как работает трансформатор тока

Трансформатор тока — это категория измерительных трансформаторов, разработанных и изготовленных для генерации переменного тока во второй обмотке.Этот ток прямо пропорционален току, измеренному в его первичной обмотке. Компания Midwest Current Transformer предлагает своим клиентам высоковольтные трансформаторы для различных промышленных применений.

Первичная обмотка

Трансформатор тока имеет только один или несколько витков первичной обмотки. Первичная обмотка может состоять либо из одного плоского витка, либо из проводника сборной шины, проходящего через центральное отверстие, либо из усиленного провода катушки, намотанного вокруг сердечника.

Из-за такой конструкции трансформатор тока также называют последовательным трансформатором. Это связано с тем, что первичная обмотка, состоящая из очень небольшого числа витков, работает последовательно с проводником, по которому проходит ток, доставляющий нагрузку.

Вторичная обмотка

Однако вторичная обмотка может состоять из большого количества витков катушки, намотанных вокруг многослойного сердечника, который состоит из магнитного материала с низкими потерями. С сердечником, имеющим большую площадь поперечного сечения, результирующая плотность магнитного потока находится на низкой стороне и использует значительно меньшее количество провода с площадью поперечного сечения.Количество используемого провода зависит от степени, до которой ток должен быть понижен, поскольку он работает для обеспечения постоянного тока независимо от подключенной нагрузки.

Ток будет генерироваться из вторичной обмотки, перетекающей либо в короткое замыкание, например в амперметр, либо в резистивную нагрузку, пока напряжение, развиваемое во вторичной обмотке, не станет достаточно большим, чтобы создать насыщенный сердечник или вызвать отказ в результате непропорционального напряжения авария.

Первичный ток трансформатора тока управляется внешней нагрузкой и не зависит от тока вторичной нагрузки, в отличие от трансформатора напряжения.Один или пять ампер для больших номинальных значений первичного тока часто составляют вторичный номинальный ток.

Компания Midwest Current Transformer готова удовлетворить все ваши потребности в трансформаторах тока и ответить на любые ваши вопросы. Чтобы узнать больше о том, как мы можем удовлетворить ваши текущие потребности в трансформаторе, позвоните нам сегодня по телефону 800.893.4047 или по электронной почте. Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

ток | Национальное географическое общество

Ток — это устойчивое, предсказуемое движение жидкости внутри большего тела этой жидкости.Жидкости — это материалы, способные течь и легко менять форму. Самая известная природная жидкость — это вода. Но воздух тоже считается жидкостью. Электричество также может течь как ток.

Воздушные потоки текут в атмосфере, слое воздуха, окружающем Землю. Водные течения текут в реках, озерах и океанах. Электрические токи протекают по линиям электропередач или в виде молний.

Воздушные потоки

Движущийся воздух называется ветром. Воздушные течения — это ветры, которые движутся речным потоком в определенном направлении.Восходящие тепловые потоки — это слабые потоки, вызванные подъемом теплого воздуха. Птицы, такие как орлы или калифорнийские кондоры, часто летают на этих восходящих потоках высоко в небо. Реактивные потоки — это быстро движущиеся холодные течения, которые кружат над Землей высоко в атмосфере.

Воздушные потоки вызваны неравномерным нагревом Земли солнцем. Когда солнечный свет падает на Землю, он нагревает одни области, особенно тропики, больше, чем другие. Поскольку поверхность Земли нагревается, она нагревает воздух прямо над ней. Нагретый воздух расширяется и становится легче окружающего воздуха.Он поднимается, создавая поток теплого воздуха. Затем более холодный и тяжелый воздух выталкивается, чтобы заменить теплый воздух, образуя поток холодного воздуха.

Некоторые воздушные потоки знакомы. Ветры Санта-Ана — это сезонные (осенние) явления в южной Калифорнии. Эти теплые и сухие течения дуют из пустыни Мохаве и Большого бассейна в сторону Тихого океана. Реактивные потоки знакомы альпинистам, поднимающимся на Эверест, самую высокую точку Земли.

Вершина Эвереста фактически пересекает струйный поток, создавая ледяные ветры на вершине мира.

Водотоки

Речное течение — это вода, движущаяся в реке. Реки текут от высоких точек к более низким и, в конечном итоге, спускаются к большему водоему. Сила тяжести, заставляющая воду течь вниз, создает речные течения.

Сила речных течений зависит от многих факторов. Речные течения зависят от объема или количества воды, протекающей в реке. Крутизна реки, текущей к месту назначения, может повлиять на ее течение.Крутизна реки называется уклоном течения. Рельеф русел также влияет на его течения. Топография относится к поверхностным особенностям местности. Топография русел рек может включать отмели, бассейны и плотины.

Река Нил течет на север от возвышенностей Африки к югу от Сахары в низменные районы Египта у Средиземного моря. Течения Нила набирают силу по мере увеличения объема воды, особенно там, где сливаются Голубой Нил (начинающийся в Эфиопии) и Белый Нил (начинающийся в Танзании).Асуанская плотина на юге Египта серьезно сокращает и контролирует течение течения реки Нил.

Океанские течения — это большие потоки воды, текущие как у поверхности океана, так и далеко под ней. Преобладающие ветры (воздушные течения), которые дуют над частями океана, толкают воду, создавая поверхностные течения. Ветры также могут способствовать апвеллингу или течениям, которые перемещают холодную, богатую питательными веществами воду со дна океана на поверхность.

Вращение Земли с запада на восток заставляет океанические течения отклоняться вправо к северу от экватора и налево к югу от экватора.Этот поворот, известный как эффект Кориолиса, заставляет поверхностные токи течь по часовой стрелке по круговой схеме в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии.

Различия в плотности морской воды также вызывают океанические течения. Плотность воды зависит от ее температуры и солености или солености. Чем холоднее и соленее вода, тем она плотнее и тяжелее. Холодная плотная вода имеет тенденцию тонуть и течь под более теплой и легкой водой, создавая течение. Сила океанских течений измеряется в сверхдрупах (SVAIR-drups), названных в честь норвежского океанолога.

Гольфстрим — одно из самых известных океанских течений в мире. Это теплое течение течет из Мексиканского залива, вокруг американского штата Флорида, вверх по восточному побережью США и Канады, прежде чем пересечь Атлантический океан. Гольфстрим очень мощный. Из-за Гольфстрима северная Европа теплее, чем любая другая область на ее широте, включая Аляску и Россию.

Электрические токи

Электричество — это поток электронов.Электроны — это части атомов, из которых сделано все. По этой причине почти любая поверхность может быть электрической при правильных условиях.

Электричеству нужен проводник. Металлы, такие как медь, являются хорошими проводниками электричества в домах и на предприятиях. Одежда, ковры и люди могут быть проводниками токов статического электричества. Сила электричества измеряется в амперах (амперах).

Космический вакуум действительно может быть проводником. Солнечный ветер — это поток электричества от солнца.Солнечный ветер течет до самого края солнечной системы. На Земле солнечный ветер блокируется атмосферой. Мы можем видеть влияние солнечного ветра в виде северного и южного сияния, ярких цветных полос, которые иногда появляются в небе возле Северного и Южного полюсов.

Как работает вихретоковый контроль (ECT)

Вихретоковый контроль, или ECT, обычно используется в обрабатывающей промышленности и сфере услуг, где для критических операций используются листы, трубы и другие тонкие металлические изделия.Короче говоря, вихретоковый контроль использует электромагнитные поля для определения трещин, толщины и твердости металла, теплового повреждения, проводимости и других характеристик металлических поверхностей без повреждения исследуемого материала.

Как работает вихретоковый контроль?

Если вы думаете, что ваше учреждение может извлечь выгоду из ECT, вам может быть интересно, как работает этот процесс тестирования. Электромагнитная индукция лежит в основе вихретокового контроля. Вихретоковый зонд состоит из катушки из проводящего провода (часто сделанной из меди), через которую протекает переменный ток, создавая колеблющееся магнитное поле вокруг катушки.Поле колеблется с той же частотой, что и ток, проходящий через катушку.

Когда зонд приближается к проводящей металлической поверхности, круговой поток электронов, называемый вихревым током, перемещается по металлу, как рябь на воде. Это заставляет проводящий испытательный материал генерировать собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем катушки через взаимную индуктивность.

Когда зонд проходит по трещинам, ямкам и другим дефектам на поверхности исследуемого материала, картина вихревого тока (и результирующего магнитного поля) изменяется или прерывается.Это изменяет движение электронов и генерирует сигнал, который отображается на экране подключенного тестового прибора. Технический специалист, выполняющий тест, может определить, где находится дефект, по изменениям фазового угла и амплитуды импеданса, отображаемых на экране.

Факторы, влияющие на результаты вихретоковой проверки

Интерпретация результатов вихретокового теста требует специального обучения, поскольку многие факторы могут влиять на чувствительность, разрешение и проникновение теста.Эти факторы включают:

• Тип и размер катушки: Катушки большего размера позволяют исследовать более крупные материалы, поскольку магнитное поле течет глубже, но катушки меньшего размера более чувствительны к мелким дефектам.
• Частота переменного тока, протекающего через катушку: Это влияет на то, насколько далеко вихревые токи проникают в исследуемый материал. Более высокие частоты приводят к лучшему приповерхностному разрешению, но ограничивают проникновение.
• Электропроводность исследуемого материала: Чем выше проводимость, тем больше поверхностных дефектов может обнаружить зонд.Однако проникновение в материал ограничено.
• Магнитная проницаемость исследуемого материала: Изменения этого значения создают фоновый шум, который может ограничивать разрешение.

Квалифицированный техник выбирает правильный тип катушки, размер и частоту испытаний, чтобы преодолеть ограничения, создаваемые проводимостью материала и магнитной проницаемостью. Это обеспечивает наилучшие возможные результаты испытаний, несмотря на условия, которые не зависят от технического специалиста.

Вихретоковые испытания в Чикаго

Поскольку ЭСТ очень сложна, важно нанять для этой работы опытного специалиста.Murphy & Miller, Inc. имеет более чем 80-летний опыт предоставления нашим клиентам в Чикаго вихретоковых испытаний и других механических и технических услуг.