Что главное в материалах, которые используются для электричества? Главным их свойством является токопроводимость. Такие материалы делятся на три вида — проводники, полупроводники, диэлектрики.
Сегодняшняя статья посвящена именно этим материалам. Мы подробно рассмотрим что они из себя представляют, для чего используются и каким образом пропускают ток.
Итак, начнем с проводника
Проводник — это материя, которая состоит из свободных носителей заряженных частиц. При движении этих частиц возникает тепловая энергия, поэтому ему дали название — тепловое движение.
Есть два основных параметра проводника — сопротивление, обозначается буквой R или же проводимость, обозначается буквой G. Проводимость это показатель противоположный сопротивлению — G=1/R.
То есть проводник — это материал, который ведет ток.
Что же является проводником. Металлы — лучшие проводники, особенно медь и алюминий. Также проводниками являются солевые растворы, влажный грунт, углерод. Последний нашел широкое применение в работе со скользящими связями.
Примером такого применения являются щетки в электрическом двигателе. Человеческое тело — тоже проводник электрического тока. Но электропроводные свойства у вышеперечисленных материалов все же ниже, чем в металлах.
Сама структура металлов предполагает в себе огромное количество свободных заряженных частиц, что и делает их лучшими проводниками.
Когда металл попадает под действие электрических полей, то происходит процесс так называемой электроиндукции. То есть заряженные частицы начинают активно двигаться и распределятся.
Общие сведения
Любой объект, который существует в природе, как живой, так и неживой, называют физическим телом. Состоит оно из вещества, которое образовывается из элементарных частиц, обладающих физическими и химическими свойствами. Определяются они количеством молекул, которые формируются с помощью связанных между собой атомов. В свою очередь, они состоят из элементарных частиц — нейтронов и протонов. Вокруг них на определённом расстоянии по орбитали вращаются электроны. Они являются носителями единичного электрического заряда.
Учёные условно приняли, что электроны обладают отрицательным зарядом, а протоны — положительным. При этом в любой оболочке, ядре, количество минусовых и плюсовых частиц одинаковое. Поэтому атом является электрически нейтральным. Для того чтобы это состояние изменилось необходимо к телу приложить внешнее воздействие. В результате атом может потерять или, наоборот, присоединить несколько электронов, то есть превратиться в ион. Такое явление характерно для жидкостей, вступающих в различные реакции.
Несвязанные с атомами электроны называют свободными. Любая отрицательная частица, получившая энергию извне, может разорвать связь и вырваться за пределы ядра. Например, при поглощении фотона света или радиоактивном распаде. Число свободных электронов в различных материалах отличается. Вот именно по их количеству и было решено учёным советом разделять все вещества на два больших класса:
- проводники;
- диэлектрики.
Как пример в качестве хорошего проводника можно привести — медь, а непроводника — стекло. Это разделение позволило показать, какие тела могут участвовать в возникновении электрического тока, а какие нет. Количественной характеристикой явления является электропроводность — способность физического вещества проводить ток. Ведь последний образовывается при упорядоченном движении свободных носителей зарядов. Чем их больше в объекте, тем сильнее возникает сила переноса.
Следует отметить, что, если на тело не действует внешняя сила, перемещение несвязанных электронов происходит хаотично. При этом частицы сталкиваются с атомами, дефектами кристаллической решётки, отдают и получают энергию. Но ток не появляется, так как энергия системы находится в равновесном состоянии.
Перейдем к диэлектрикам
Диэлектрик — это материя, которая не подчиняется воздействию электрического поля, то есть не пропускает через себя ток, а если и пропускает, то в незначительном количестве.
Происходит это потому, что они не обладают свободно передвигающимися частицами — носителями тока, поскольку в них очень сильная атомная связь.
В жизни такими веществами выступают резина, керамические компоненты, стекло, отдельные виды смол, дистиллированная вода, карбонит, фарфор, текстолит, а так же сухое дерево и так далее.
Именно благодаря свои свойствам, вышеперечисленные материалы являются основой корпусов различных электрических приборов, выключателей, розеток, вилок и других приспособлений, которые контактируют с электричеством непосредственно.
Изоляционные элементы в сетях также изготовляются из диэлектрических материалов.
Но, не все так просто и с диэлектриками. Если пропускать через них ток выше нормы, хранить их или устанавливать в среде с высокими показателями влажности или неправильно их использовать, то можно вызвать такое явление, как «пробой изолятора» — это означает, что материал диэлектрика теряет свои токонепроводимые функции и становится проводником.
То есть, если в двух словах описать ситуацию, то основное в диэлектрике — это его электроизоляционные способности. Таким образом эти приборы помогают нам защититься от травмирующего воздействия электричества.
Свойства диэлектрика измеряются его электрической прочностью — это показатель, который равняется с напряжением пробоя диэлектрика.
Что мы узнали?
Деление на проводники и непроводники электричества проводится в зависимости от количества свободных электрических зарядов в веществе. Проводники – это вещества, в которых имеется много свободных электрических зарядов, типичные представители – металлы. Непроводники (диэлектрики, изоляторы) – это вещества, в которых мало или вовсе нет свободных электрических зарядов, типичные представители – стекло, пластмасса. Кроме того, существуют полупроводники, занимающие промежуточное положение, например, кремний.
Solid Explorer
На основе концепции Material UI, проводник можно полностью персонализировать с помощью иконок, тем и других элементов оформления. Для изменения или перемещения документов их можно просто перетянуть.
Функции:
- распаковка и архивирование;
- управление документами в облаке;
- шифрование;
- анализ больших файлов;
- пакетное переименование;
- поддержка Chromecast и многое другое.
Astro File Manager
Приложение было одним из первых проводников для Android и других операционных систем. За много лет качественной поддержки и регулярных обновлений интерфейса и функционала оно обрело невероятную популярность и преданную армию поклонников. Утилита занимает верхние строчки в рейтингах проводников, рядом с ES File Explorer и Total Commander. Благодаря несложному интерфейсу и акценту на производительность Astro гарантирует, что для просмотра документов или сортировки файлов не придётся делать много лишних нажатий. Главный экран отображает стандартную информацию: файлы по расширениям, состояние внутренней и встроенной памяти, облако, последние и избранные файлы. Одним словом, всё, что вам может только понадобиться!
Кнопка «Добавить» делает навигацию ещё более удобной, вызывая мастер настройки локального, FTP, SFTP и SMB-сервера. Поддерживает соцсети и облачные сервисы: OneDrive, Google Drive, Dropbox и Facebook. Кроме того, если вы не знаете, где находится файл, вы можете использовать панель поиска.
Преимущества:
- подробный поиск, включающий дату изменения и размер документа;
- привлекательный и интуитивно понятный интерфейс.
Недостатки:
- нет режима разделения экрана;
- нет кнопки «Вырезать».
Список функций не превышает стандартный набор для файлового менеджера и включает сжатие и извлечение .ZIP и .RAR, резервное копирование приложений и TaskKiller, продлевающий время работы аккумулятора. Главное преимущество Astro в том, что в первую очередь он сосредоточен на копировании, вставке, сортировке данных в телефоне или по каналу беспроводной связи. Не содержит рекламы! Программа имеет встроенный менеджер приложений, предлагающий управление установленными утилитами и запущенными процессами. Если вы не хотите предоставлять доступ к этим данным, отключите функцию в настройках Astro. Из-за оптимизированной функциональности Astro подойдёт не всем. Хотя приложение стало популярным именно благодаря простоте использования.
MiXplorer
По какой-то неизвестной причине MiXplorer недоступен в Google Play, поэтому большинство пользователей о нём просто не знают. Как и все другие проводники, приложение имеет все основные функции: двойное окно, текстовый редактор, средство просмотра изображений и мультимедиа, ZIP-файлы, root, FTP и т. д. Однако, в отличие от других программ в списке, MiXplorer бесплатно поддерживает 19 облачных сервисов. Единственный недостаток, который удалось обнаружить, это периодическая критическая ошибка и перезагрузка.
Total Commander
Total Commander начал и всё ещё живёт как компьютерное приложение. Интерфейс программы и её уникальная производительность автоматически делают её утилитой профессионального уровня. В первую очередь в глаза бросается чёрная тема с огромными иконками, похожими на оформление Windows. По мнению разработчиков, это подчёркивает бизнес-класс приложения. Поддержки тем или какого-либо другого персонализированного контента нет, поэтому привыкайте. Total Commander поддерживает связь FTP, SFTP, WebDAV и LAN. Включена синхронизация с OneDrive, Google Диск и Dropbox, но для доступа нужно скачать бесплатные плагины. Среди уникальных функций – менеджер приложений и редактор доступа на русском языке.
Преимущества:
- быстрая скорость копирования файлов;
- гибкая настройка;
- способен заменить множество полезных инструментов;
- огромное количество параметров, таких как изменение темы, настройка меню и редактирование ярлыков;
- встроенные инструменты и плагины, которые расширяют функциональность;
- режим двойного окна;
- визуально привлекательный шрифт и комфортное использование в тёмное время суток.
Недостатки:
- единственный вариант отображения – в виде списка.
Если вы привыкли к стандартному проводнику Explorer в Windows, то интерфейс Total Commander вас не разочарует. В остальном – это лучший файл-менеджер на Android на данный момент.
Швейцарская компания Ghisler Software GmbH представила первую версию своего программного обеспечения для Android в 2011 году. До этого она была доступна исключительно для компьютеров на Windows. Более 10 000 000 загрузок, поддержка 25+ языков, прекрасный сервис и поддержка на протяжении многих лет. В стандартной версии проводник открывает доступ к наиболее важным инструментам сортировки папок и файлов. В Play Store можно скачивать и устанавливать бесплатные плагины, расширяющие функции утилиты. Total Commander работает не только с папками и файлами, но и установленными приложениями, что делает его одним из лучших файл-менеджеров для Android.
Что касается диапазона функций, Total Commander является одним из лучших файл менеджеров Android на рынке. В режиме двойного окна пользователи могут легко перемещать файлы и папки из одного каталога в другой, не закрывая исходную директорию. Можно настроить режим двойного окна по умолчанию. Например, для ландшафтной ориентации. Мощный поиск найдёт всё, что вы потеряли. Разработчики побеспокоились о сохранности ваших данных и позволяют осуществлять поиск по таким параметрам, как дата создания или изменения и примерный размер документа.
Некоторые функции приложения пользователь, особенно который не знаком с версией на ПК, просто не сможет понять – не хватает доступной справки. Это надёжный проводник для всех, кому нужны исчерпывающие данные о файлах в Android. Постарайтесь привыкнуть к интерфейсу как можно быстрее – так проще будет использовать все функции приложения.
MK Explorer
Ещё один простой файловый менеджер с привлекательным интерфейсом. Имеет все основные функции хорошего проводника, включая разделение экрана, поиск, архиватор, root, поддержку SD-карт и многое другое. Помимо файл-менеджера, здесь также есть встроенная галерея, аудиоплеер и текстовый редактор для просмотра всех ваших документов в одной программе. Есть поддержка горячих клавиш.
Эксперименты Отто фон Герике
Первые систематические исследования электрических явлений относятся к XVII веку и связаны с именем немецкого учёного Отто фон Герике (рис. 1).
Рис. 1. Отто фон Герике ()
Отто фон Герике провёл огромное количество экспериментов и определил, что электричество может быть «двух родов». Одно он назвал «стеклянным», а другое – «смоляным». Разница, как мы понимаем, состоит в знаке приобретаемого материалом заряда. Как уже было рассмотрено на предыдущем уроке, если мы потрём стеклянную палочку о бумагу, то получим на палочке положительный заряд. Если же потереть о мех эбонитовую палочку или янтарь, то получим отрицательный заряд. И Отто фон Герике первым установил, как эти заряды между собой взаимодействуют: одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются.
Сверхпроводимость
Свойство материала обладать нулевым электрическим сопротивлением при температуре ниже определенного значения получило название сверхпроводимости.
У некоторых проводящих веществ эта способность возникает при холодной температуре, близкой к химическому состоянию жидкого гелия.
В 1986 году произошло открытие веществ с высокотемпературной сверхпроводимостью. Например, керамика из кислорода, бария, меди, лантана не проводит ток в обычных условиях, а вследствие нагревания становится сверхпроводником.
На практике используют вещества, пропускающие электрический ток при 58 градусах Кельвина и более, то есть при температуре выше точки кипения азота.
Чаще всего находят применение твердые высокотемпературные сверхпроводники. Жидкие и газообразные используют реже. Все эти материалы необходимы для изготовления современных электротехнических устройств различной мощности.
File Manager
Первоначально созданный Asus для своих первых смартфонов, File Manager теперь доступен на всех Android. Несмотря на примитивное название и специфическое для платформы происхождение, приложение обладает широким функционалом и выделяется надёжностью. Сразу складывается впечатление, что Asus усовершенствовали Astro и сделали его немного лучше. На главном экране предусмотрен быстрый доступ к Анализатору хранилища – специально для тех, кто любит держать всё под контролем. Здесь же кнопка Скрытый кабинет – локальная защищённая паролем папка для личных конфиденциальных файлов. Всё, что делает File Manager, он делает хорошо. Навигация и сосредоточенный подход к простому управлению файлами делают приложение приятным и комфортным в использовании.
Повторение
На данном уроке мы продолжим знакомиться с темой «Электрические явления», и рассмотрим вопросы, касающиеся проводимости и непроводимости материалами электрического заряда, а также познакомимся с первыми простейшими приборами для измерения и регистрации зарядов – электрометром и электроскопом.
На предыдущем уроке мы выяснили, что электрические явления существуют, что их можно пронаблюдать и что связаны они со взаимодействием различных зарядов. Также мы выяснили, что эти взаимодействия определяются по действию силы, и, соответственно, величина взаимодействия определяется величиной электрического заряда. Мы также узнали, что одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые заряды, наоборот, притягиваются.
Теперь нам предстоит познакомиться с тем, как эти электрические заряды могут двигаться и переходить от одного тела к другому.
