Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
Источник: www.soloby.ru
Физика 10 класс (Урок№35 — Электрический ток в вакууме и газах.)
Думаете электричество течёт по проводам? Вы заблуждаетесь.
Вот цитата исследователя, о котором Вы наверняка слышали, и который знал про электричество значительно больше, чем многие знают и сегодня:
«День за днем я задавался вопросом, что же такое электричество, и не находил ответа. С тех пор прошло восемьдесят лет, и я по-прежнему задаю себе тот же вопрос, но не в состоянии ответить на него.» (Никола Тесла)
Общепринятое представление об электрическом токе
Большинство людей считает, что электрический ток — это некий поток электронов, движущийся по проводам от источника питания к электроприбору. Как вода в шланге. И что именно этот поток приводит в движение электроприборы.
Но это – распространённое заблуждение. Вот несколько причин, по которым данное представление не может быть верным, если бы энергия и поток электронов были бы одним и тем же.
- Скорость движения свободных электронов в медном проводнике сечением 1,5 мм2 (стандарт для бытовой системы освещения) составляет 0,05 мм/с. На этом отрезке умещается более 100 тысяч атомов. Если представить их цепочкой бильярдных шариков, то они будут располагаться с дистанцией между ними примерно равным самим шарикам. Если бы энергия передавалась простым физическим столкновением электронов, им бы потребовалось некоторое время на передачу по цепочке импульса к движению. При такой скорости, после нажатия клавиши выключателя на стене, лампочка на потолке загорится только через несколько часов отнюдь не мгновенно.
- В отличии от батареек, в наших электросетях переменный ток. Это означает, что он постоянно меняет своё направление. В России это происходит 50 раз в секунду. Так что электроны в проводе вообще никуда не движутся. Они просто колеблются туда-сюда практически на одном месте.
- Проводов, идущих без разрывов от электростанции до наших домов, не существует в природе. На этом пути стоит множество подстанций с трансформаторами, в которых нет прямого контакта проводов. Электроны физически не в состоянии перескочить там с одной катушки на другую.
Из всего этого можно сделать вывод, что не сами электроны приводят в действие электроприборы. Так что же, а главное каким образом течёт по нашим проводам?
Samsung UE32N4500AU нет изображения
Определение электрического тока
Для начала посмотрим, как электрический ток объясняется в энциклопедиях. Вот определение из «Физической энциклопедии»:
«Электрический ток – направленное движение электрических зарядов (электронов, ионов, дырок и т.п.). Количественно электрический ток характеризуется вектором плотности электрического тока…»
Определение электрического тока в «Физической энциклопедии» (1998)
Далее идут разъяснения, которые простому человеку будут мало понятны. Нам надо просто запомнить, что для электрического тока не обязательно нужны электроны. Электроны – это лишь один из возможных носителей, передающих заряды. И именно эти заряды являются электрическим током.
Теперь посмотрим более простое определение в Википедии:
«Электрический ток или электроток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда. Последующее электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а посредством электромагнитного поля. Скорость распространения электромагнитного взаимодействия (поля) или скорость электромагнитного излучения достигает световых скоростей, что многократно превышает скорость движения самих носителей электрического заряда.»
Тут обращает внимание то, что скорость движения передаваемой энергии превышает скорость движения самих носителей заряда, достигая практически скорости света.
Из всего этого следует, что электрический ток – это не движение электронов по проводу, и скорость передачи энергии не связана с их скоростью и направлением движения.
А далее ещё интереснее. Электроэнергия вообще не передаётся внутри провода . Но чтобы это понять, ознакомимся немного с природой электричества.
Электромагнитные волны
В середине XIX века британский физик Джеймс Клерк Максвелл проанализировал все известные на тот момент формулы, описывающие явления электричества и магнетизма. Одно из них противоречило остальным. Чтобы привести его в соответствие, Максвелл чисто математическим путём добавил в него ещё одно слагаемое, перекликающееся с частью другого уравнения.
Система уравнений Максвелла
Так появилось математическое описание взаимодействия меняющихся в пространстве электромагнитных полей. Сегодня мы называем это явление электромагнитными волнами. В зависимости от частоты колебания, электромагнитные волны охватывают весь спектр излучений от низкочастотных и радиоволн до гамма-излучения.
Векторный вид электромагнитной волны
Также выяснилось, что для передачи электромагнитных волн никакой среды (воздух, вода, металл) не требуется. Они передаются и в полном вакууме, как бы цепляясь друг за друга.
Электричество вокруг нас
Из вышесказанного, можно сделать два вывода:
- Во-первых, электрическая составляющая есть во всех видах излучения, включая видимый свет.
- Во-вторых, для передачи энергии провода не являются обязательным условием, т.к. передаётся она электромагнитным полем.
Даже при проводной передаче электричества эта энергия передаётся полем не внутри провода, а вокруг него . В обучающем фильме для высших учебных заведений студии «Леннаучфильм» (отрывок из него есть в полной версии статьи) прямо говорится:
«…энергия течёт в пространстве, окружающем провод, но не в самом проводе.»
В центре же проводника напряжённость поля (не путать с потоком электронов) равна нулю.
Добавлю, что эффективный проводной способ передачи электричества возможен лишь при использовании электромагнитных волн с очень ограниченным диапазоном колебаний — 50-60 герц. Если же эту частоту увеличивать, то провод начнёт превращаться в антенну, излучающую энергию во все стороны в виде радиоволн. В конце-концов, лампочка на другом его конце просто погаснет.
Электрический ток — это не поток электронов внутри проводов. Мы каждый день пользуемся множеством электроприборов, но данное заблуждение чрезвычайно распространено.
Источник: dzen.ru
Электронно-лучевая трубка
Важнейшим прибором для отображения информации является дисплей. Основой его является либо электронно-лучевая трубка, либо специальная светящаяся матрица. Познакомимся кратко с устройством электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).
Принцип работы ЭЛТ.
В конце XIXв, при исследовании проводимости разреженных газов, были открыты катодные лучи. Их испускал в вакууме нагретый катод. Эти лучи невидимы, однако, они могут вызывать свечение веществ-люминофоров, попадая на них.
При дальнейших исследованиях строения вещества был открыт электрон, а катодные лучи были отождествлены с потоком электронов. Если электроны собрать в узкий пучок, то, направив его на поверхность, покрытую люминофором (на экран), можно получить свечение небольшого пятнышка – точки.
Точка может менять яркость, в зависимости от энергии и количества электронов. А изменяя направление электронного пучка, можно перемещать светящуюся точку в любое место экрана. Поскольку электроны в пучке движутся с большой скоростью ($10^6-10^7$м/с), такое перемещение можно осуществлять также очень быстро, быстрее инерции человеческого зрения.
На этом и основывается принцип действия ЭЛТ. Для формирования любого изображения оно должно состоять из строк, а электронный пучок должен пробегать все эти строки последовательно, с большой частотой, «обновляя» картинку несколько десятков раз в секунду. Наблюдателю при этом будет казаться, что на экране не одна точка, а полное изображение. При обновлении изображения его можно последовательно менять – появляется возможность изображения движущихся объектов.
Устройство ЭЛТ
Таким образом, для формирования изображения необходимо создавать узкий пучок электронов, направлять его на экран, покрытый люминофором, и иметь возможность менять его интенсивность и направление. Для управления электронными пучками электронно-лучевая трубка(ЭЛТ) содержит следующие компоненты.
Колба ЭЛТ – это главный конструктивный элемент, создающий вакуум, и служащий для крепления всех деталей. Представляет собой трубку, расширяющуюся на одном конце. Боковая поверхность широкой части покрыта изнутри люминофором. С другой стороны этой трубки размещены конструктивные элементы, создающие электронный пучок – электронная пушка.
Электроны внутри пушки генерируются катодом – цилиндром, покрытым веществом, легко испускающим электроны при нагревании. Внутри катода для этого имеется нагревательная спираль.
Затем электроны проходят сквозь узкое отверстие управляющего электрода. На нем имеется некоторый отрицательный потенциал, которым можно ограничивать количество электронов в пучке, меняя его интенсивность (модулировать его).
После выхода из управляющего электрода, поток электронов увлекается положительным полем анода. Анодов в ЭЛТ обычно два. Оба они изготовлены в виде цилиндров, внутри которых имеются отверстия для пролета электронов. Такое устройство позволяет на первом аноде собрать электроны в узкий пучок (сфокусировать его), а второй использовать для окончательного их разгона.
Последний элемент ЭЛТ – отклоняющая система. Она расположена между электронной пушкой и экраном, и предназначена для изменения направления электронного пучка. Отклоняющая система может быть электростатической (две пары пластин, обычно используется в осциллографах) или электромагнитной (две пары катушек индуктивности, обычно используется в телевизорах). В соответствии с законами электродинамики, изучаемыми в 10 классе, с помощью поля, создаваемого отклоняющей системой, можно направлять сформированный электронный пучок в необходимую точку экрана. Сигналы, управляющие модуляцией электронного пучка и его отклонением, формируются специальными электрическими схемами.
ЭЛТ может содержать несколько электронных пушек, и генерировать несколько лучей. Это позволяет в осциллографах исследовать одновременно несколько сигналов, а в телевизорах – управлять одновременно тремя разными цветами изображения.
Что мы узнали?
Электронно-лучевая трубка(ЭЛТ) – это устройство, предназначенное для построения изображения на экране с помощью пучка электронов. Она состоит из трубки, расширенной на одном конце, где располагается экран, и электронной пушки в другом конце, где формируется электронный пучок. Посередине имеется отклоняющая система, управляющая направлением пучка.
Источник: obrazovaka.ru