Сила электричества была движущей силой человечества и перенесла мир из эпохи паровозов и керосиновых ламп в эпоху электрического двадцатого века, освещённого электрическими лампами и оснащённого электрическими устройствами.
Двадцать первый век – век информационных и телекоммуникационных технологий: получение письма через минуту после отправки, оптимальный путь для передвижения благодаря использованию навигационных устройств, виртуальные средства информации, социальные сети для общения, дистанционное образование, использование ресурсов сетевых библиотек, удаленная работа в сети Интернет, электронные деньги, «умный дом» и даже государство в смартфоне. По сути возникла новая реальность — информационное общество, основанное на электронике.
Электрика и электроника играют важную роль в современных технологиях и инфраструктуре, но их направленность и области применения различаются.
Разница между электрикой и электроникой заключается в том, что электрические технологии и устройства используются для выработки или преобразования электрической энергии, а также для хранения этой энергии. С другой стороны, электронные технологии и устройства используют эту электрическую энергию для выполнения какой-либо задачи или операции, таким образом, электроника занимается созданием различного электронного оборудования.
Электрическое устройство – это прибор, работающий от электрической энергии. Основным принципом работы этих устройств является преобразование электрической энергии в другие виды энергии.
Электрические устройства берут энергию электрического тока, поток электронов в проводнике и преобразуют ее простыми способами в какую-то другую форму энергии — скорее всего, свет, тепло или движение.
Электрическое устройство — это устройство, которое напрямую использует электрическую энергию для выполнения задачи.
Электрические устройства часто используются для генерации, преобразования и хранения электроэнергии или электричества в промышленных и коммерческих целях.
Напротив, электронные устройства делают гораздо больше. Вместо того, чтобы просто преобразовывать электрическую энергию в свет, тепло или движение, электронные устройства предназначены для управления электрическим током способами, которые добавляют значимую информацию к току.
Например, электронный тостер использует те же нагревательные элементы, пружины и подставки для хлеба, что и электрический тостер, но может включать в себя множество более сложных компонентов, таких как электронная панель дисплея, показывающая ход вашего тоста, или электронный термостат, который пытается сохранить тепло при правильной температуре. Электроника относится к технологии, которая работает, управляя движением электронов способами, которые выходят за пределы электродинамических свойств, таких как напряжение и ток.
Сравнительная таблица
Основные различия между электрическими и электронными устройствами и технологиями:
1. Электрические технологии связаны с производством, преобразованием и хранением электроэнергии. Электронная технология имеет дело с контролем электроэнергии.
2. Электрические устройства способны производить собственное электричество. Электронные устройства не могут производить электричество сами по себе и полагаются на внешний источник.
3. Электрические устройства работают, производя ток и напряжение. Электронные устройства работают, контролируя поток тока и напряжения.
4. Электрические устройства изготавливаются из материалов с высокой проводимостью, таких как медь и алюминий. Электронные устройства изготавливаются из полупроводниковых материалов.
5. Примерами электрических устройств являются трансформаторы, генераторы переменного тока, предохранители и т. д. Примерами электронных устройств являются микроконтроллеры, диоды, резисторы и т. д.
Как правило, если устройство использует электричество просто как энергию, оно электрическое. Если же прибор использует электричество в качестве средства для манипулирования информацией, он почти наверняка является электронным. Электрические и электронные устройства относятся к разным, но частично совпадающим категориям; словом, все электронные устройства также являются электрическими, — это подмножество.
Рисунок Красовского Ильи
Быт без электричества
В современном мире человек просто не может представить свою жизнь без электричества.
В тёмное время суток оно даёт освещение домов и улиц населённых пунктов. У себя дома каждый человек постоянно пользуется бытовыми электроприборами, помогающими ему в повседневной жизни и создающими комфортное проживание.
К ним можно отнести: электроплиту, холодильник, микроволновую печь, миксер, телевизор, компьютер, сотовый телефон и многое-многое другое.
Люди, проживающие выше третьего этажа многоквартирных домов, не представляют свою жизнь без лифта. Если спуститься по лестнице ещё можно, то подъем с сумками на десятый этаж выдержит далеко не каждый человек.
Всем известная мировая информационная сеть Интернет без электричества просто существовать не будет, как и любой другой современный вид связи.
Ткаченко Иван
Билодид Мария
Счетчики — приборы, позволяющие измерять расход электроэнергии.
Принцип работы однотарифного электросчетчика.
При включении электроприборов на вход счетчика поступают сигналы о напряжении и силе тока, которые фиксируются соответствующими датчиками и передаются на преобразователь. Он, в свою очередь, оцифровывает эти сигналы и преобразует их в импульсы определенной частоты.
Первый счётчик электроэнергии для переменного тока разработан Оливером Б. Шелленбергером в 1888 году. Уже в 1889 году запатентован «Электрический счётчик для переменных токов».
Как вычислить мощность зарядного устройства?
Мощность зарядного устройства — это произведение напряжения и силы тока.
Например:
Мощность (Вт) = Напряжение (В)
Сила тока (А) = 240 В × 0,5 А = 120 Вт, или 0,12 кВт
Через два часа это зарядное устройство потребит электричества:
Количество электричества = 0,12 кВт × 2 часа = 0,24 кВт·ч
Счётчик электрической энергии – это прибор для измерения расхода электроэнергии. Они широко используются в быту, коммерческих и промышленных целях для определения расходов на электроэнергию и контроля.
Приборы учета электроэнергий позволяют не только узнать точное количество потребляемой энергии, но и помогают вести учет. Это очень важно для тех, кто хочет сократить свой электрический счет и экономить энергию. Кроме того, счетчики света помогают обнаружить неисправности в электрооборудовании, если наблюдается резкий скачок потребления электроэнергии.
Современные счетчики электроэнергии могут иметь дополнительные функции. Например, многофункциональный счетчик электроэнергии, кроме измерения электроэнергии и электрической мощности, выполняет ряд других функций: выдачу информации в цифровом виде, мониторинг параметров электрической сети и качества электроэнергии, воспроизведение или составление импульсных сигналов, выдачу и прием команд.
В классификации электросчетчиков можно выделить две большие группы: индукционные (механические) и электронные. Индукционный – привычный счетчик с вращающимся диском, надежный, но не очень точный. Электронный – с дисплеем и хранением данных в памяти, точный, но дорогой.
Снятие показаний счётчика.
Первые пять отображаются на черном фоне, последняя — на красном. Снять показания просто: нужно переписать пять «черных» цифр. Эти показания — общее количество израсходованных киловатт-часов с того момента, когда установлен счетчик. Если первые цифры на счетчике нули, их можно не записывать.
Принцип работы.
Однофазный электросчётчик представляет собой микропроцессорный прибор, состоящий из электронного реле и микроконтроллера. Контакты, расположенные на реле, присоединяются к проводам электрической сети, после чего контрольными приборами осуществляется учёт количества поступившего тока.
Вешайте свою одежду сушиться на воздухе вместо использования сушки в стиральной машине.
Сушка в стиральной машине обычно потребляет столько же энергии в год, сколько энергосберегающий холодильник, стиральная и посудомоечная машины вместе взятые. Сушка на веревке экономит деньги и способствует энергосбережению.
2. Чаще пользуйтесь ноутбуком, а не настольным компьютером. Ноутбуки потребляют в среднем от 20 до 50 Вт электроэнергии, а настольные компьютеры — от 60 до 200 Вт. Причина этого заключается в том, что ноутбуки работают от батареи, а настольные компьютеры постоянно подключены к источнику питания, непрерывно потребляя энергию.
3. Отсоедините удлинитель от источника питания перед уходом.
Фантомная нагрузка или «вампирская энергия» — это электричество, потребляемое от розеток, когда оборудование выключено или находится в спящем режиме, оставаясь подключеннным к электросети.
Многие виды электронных устройств и офисного оборудования, включая компьютеры, принтеры и зарядные устройства для телефонов, продолжают потреблять электроэнергию, даже когда они находятся в спящем режиме.
Во время фантомной нагрузки оборудование и техника могут потреблять до 15% электроэнергии!
4. Начните использовать светодиодные лампы.
Светодиодные (LED) лампы служат дольше, чем лампы накаливания или галогенные лампы. Они энергоэффективны, очень долговечны и экономят ваши деньги.
5. Рассмотрите возможность перехода на использование источников возобновляемой энергии и энергосберегающих приборов.
Переход на энергосберегающие приборы и оборудование всего в 6 ведущих производственных секторах может снизить мировое потребление электроэнергии на 10%.
6. Заряжайте телефон в авиарежиме и перед сном.
Во время зарядки переключите телефон в авиарежим, чтобы не замедлялся процесс его зарядки в связи с одновременным потреблением телефоном энергии, поиска сигнала вышек сотовой связи и установлением вашего местоположения с помощью функции GPS. При переключении в авиарежим ваш телефон будет заряжаться быстрее. Чем больше яркость экрана, тем больше потребляется энергии. Вибрация также потребляет больше энергии по сравнению с мелодией вызова. Режим низкого энергопотребления экономит заряд батареи, что уменьшает потребление энергии.
7. Отсоединяйте от сети питания зарядные устройства для мобильных телефонов и ноутбуков.
Всегда отсоединяйте от сети питания электронные устройства и приборы, если они не используются. Это позволит вам сэкономить энергию, деньги и предотвратить возникновение пожара. Когда удлинитель остается включенным, подключенные к нему устройства продолжают потреблять энергию и фактически увеличивается энергопотребление.
8. Удалите ненужные файлы из облачного хранилища.
Сократите свой «углеродный след», рассортировав свои файлы и удалив ненужные данные из облачного хранилища! Компании, предлагающие облачное хранилище данных, нуждаются в хранилищах, заполненных непрерывно работающими серверами. Эти центры данных потребляют огромное количество энергии, так как им требуются системы переменного тока в целях избежания перегрева.
9. Удалите старые электронные письма.
78% всех входящих электронных сообщений являются спамом, на которые в глобальном масштабе расходуется 33 миллиарда киловатт-часов электроэнергии и приходится 20 миллионов тонн выбросов углекислого газа в год.
До того как люди научились использовать электричество как средство связи, использовались оптические телеграфы. Для передачи информации в них использовали механизмы с подвижными частями.
Механический оптический телеграф
Однако им на смену пришли новые, более совершенные и способные передавать информацию на ещё более дальние расстояния устройства, основанные на работе электричества.
История электрического телеграфа
Впервые идею о создании электрического телеграфа высказал в 1753 году 17 февраля в статье журнала “Scots” шотландский учёный Чарльз Моррисон. Он предлагал посылать электрические заряды по многочисленным изолированным проволочкам, связующим пункты А и Б; количество проволочек должно было соответствовать количеству букв в алфавите: «Шарики на концах проволок будут наэлектризовываться и притягивать лёгкие тела с изображением букв». К сожалению, Чарльз Моррисон так и не смог наладить правильную работу своего устройств.
Первый работающий телеграф сделал женевский физик Георг Лесаж в 1774 году. Количество проволок всё то же, каждая из них опять-таки соответствует букве алфавита; концы проводков были соединены с “электрическим маятником”. Передавая электричество при помощи эбонитовой палочки, можно заставить соответствующий электрический маятник другой станции выйти из состояния равновесия. Передача небольшой фразы могла занять 2-3 часа, однако это уже было большим прогрессом.
В 1802 году учёный Романьези обнаруживает отталкивающую реакцию магнитной стрелки на гальванический ток, а через 7 лет, на основе этой реакции, мюнхенский академик Зёммеринг изобретает первый телеграф, работающий на химических действиях тока.
Зёммеринг, Самуэль Томас
Телеграф Зёммеринга работал так: на одной из станций к двум нужным проволокам подключали гальваническую батарею; концы всех 35 проволок на другой станции были погружены в слабый раствор серной кислоты, при прохождении тока жидкость разлагалась им, и на одной из проволок выделялся кислород, а на другой – водород. Каждому проводку соответствовали не только определённые буквы, но и цифры и знаки.
Телеграф Зёммеринга
Портрет Павла Львовича Шиллинга
Первые эффективные телеграфы
В 1832 году российский учёный (балтийский немец) Павел Львович Шиллинг создаёт первый в мире электромагнитный телеграф. Его конструкция была такой: 5 магнитных стрелок, подвешенных на шёлковых нитях, двигались внутри катушек с большим количеством витков проволоки. В зависимости от направления тока магнитная стрелка шла в ту или иную сторону, а вместе с ней поворачивался небольшой картонный диск. Работало устройство с помощью двух направлений тока и оригинального кода, который создал лично Шиллинг, составленного из комбинаций отклонения диска шести катушек.
На основе телеграфа Шиллинга в 1833 году в Германии свой телеграф создали Карл Гаусс и Вильгельм Вебер, а в 1837 году Кук и Уитстон создали в Великобритании свой телеграф, который впервые в истории использовали как коммерческий продукт.
Телеграф Шиллинга
Начало активного развития телеграфа и его сети
Примерно в 1832 году некий художник Сэмюэл Морзе, возвращаясь из Европы в США, случайно подслушал разговор, в ходе которого какой-то пассажир сказал: «Если электрический ток можно сделать видимым на обоих концах провода, то я не вижу никаких причин, почему сообщения не могут быть им переданы».
Сэмюэл Морзе
После возвращения Морзе попытался создать свой телеграф, однако у начинающего ученого не получилось толком сделать даже электромагнит, хотя позже ему подсказали, как изолировать провод и аккуратно намотать его на подковообразный сердечник. В итоге получился примитивный аппарат, в котором электромагнит притягивал карандаш к движущейся ленте, нанося на нее точки и тире. Получившееся устройство передавало сигнал только на короткое расстояние, поэтому Морзе отправился за советом к профессору Джозефу Генри, который уже пользовался своим телеграфом между домом и лабораторией. Он не только рассказал об ошибках схемы Морзе, но и познакомил того со своим замечательным изобретением — электромагнитным реле, позволявшим усиливать слабый сигнал при прохождении его по цепи (прообраз усилителя-репитера). Так Морзе модифицировал свой электромагнитный телеграф, на который он в 1837 году получил патент, а в сентябре того же года продемонстрировал его работу публике. Морзе менее чем через полгода совместно с Альфредом Вейлом разработал систему передачи букв точками и тире, которая стала известна во всём мире как “азбука Морзе”.
Конструкция телеграфа Морзе очень проста. Передатчиком в аппарате Морзе является телеграфный ключ, приёмником — электромагнит, управляющий работой пишущего механизма.
Передатчик служит для замыкания/размыкания электрической цепи и представляет собой металлический рычаг, ось которого находится в сообщении с линейным проводом. Рычаг одним своим концом прижимается пружиной к металлическому выступу с зажимным винтом, посредством которого он соединяется проволокой с приёмным аппаратом станции и с землёю. Если нажать рукой на другой конец рычага, то он коснётся второго выступа, соединённого с батареей, при этом ток пойдёт в линию на другую станцию.
Главными частями приёмника являются вертикальный электромагнит, рычаг в виде коромысла и часовой механизм для протягивания бумажной ленты, на которой рычагом оставляются условные знаки. Электромагнит при пропускании через него тока притягивает к себе железный стерженёк, находящийся на конце рычага; другое плечо рычага при этом поднимается и придавливает стальное острие на его конце к бумажной ленте, которая непрерывно передвигается над ним посредством часового механизма. Когда ток прерывается, рычаг оттягивается пружиной в прежнее положение. В зависимости от продолжительности тока на ленте, острие рычага оставляет следы или в виде точек, или чёрточек — различные комбинации этих знаков и составляют азбуку Морзе.
В последующие годы многие изобретатели трудились над тем, чтобы создать аппарат, регистрирующий сам текст сообщения, а не только телеграфный код. Наиболее известным среди них стал буквопечатающий аппарат Юзе.
В 1843 году шотландский часовщик Александр Бейн придумал устройство (он сам называл его телеграфом Бейна), которое было способно передавать на большие расстояния копии не только текста, но и изображений (пусть и в очень плохом качестве). Это изобретение стало прообразом факсов.
Александр Бейн
Процесс работы первых факсов был довольно трудозатратным: исходное изображение нужно было перенести на специальную свинцовую фольгу, которую «сканировало» специальное перо, присоединённое к маятнику. Темные и светлые участки изображения передавались в виде электрических импульсов и воспроизводились на принимающем устройстве другим маятником, который «рисовал» на специальной увлажнённой бумаге, пропитанной раствором железосинеродистого калия. Устройство в дальнейшем пользовалось большой популярностью по всему миру.
Постепенно телеграфные линии покрыли карту Европы и Америки, но всё равно оставалась большая проблема – отсутствие прямой телеграфной связи между Европой и Америкой. Многие люди считали невозможным прокладку кабеля под океаном. Понятно, что такой грандиозный проект требовал значительных совместных усилий и капиталовложений.
Первый трансатлантический телеграфный кабель был проложен в 1858 году после нескольких неудачных попыток.
Корабль “Агамемнон” прокладывает трансатлантический кабель. Окончательно соединение было установлено 16 августа 1858 года.
«Европа и Америка объединены телеграфной связью. Слава в вышних Богу, на земле мир, в людях благоволение!», — это было первое сообщение, отправленное из Лондона в США. Скорость передачи составляла всего около 0,1 слова в минуту. Успешная прокладка трансатлантического телеграфного кабеля во многом изменило мир, так как соединила Америку (Северную и Южную) с Евразией.
Телетайп
Телеграф всегда ассоциируется с азбукой Морзе, хотя стандартом для шифрования стал совсем другой способ, который изобрел француз Жан Эмиль Морис Бодо в 1970 году.
Код Бодо́ — цифровой, первоначально синхронный 5-битный код. Позже он стал международным стандартом CCITT-1 (ITA-1). На первых моделях телеграфа было пять клавиш, каждая из которых отвечала своему биту, но позже появилась клавиатура со всем алфавитом. На ней нужно было нажать нужную букву, она генерировала последовательность из пяти импульсов, которые передавались по кабелю. В 1872 году телетайп усовершенствовал француз Э. Бодо. Во-первых, его устройство позволяло передавать несколько телеграмм по одной линии. Во-вторых, он придумал свой оригинальный эффективный код, позволяющий печатать буквы.
Значительно экономило время и введение перфоленты, когда текст зашифровывался с помощью дырочек на бумажной ленте. Эту "запись" заряжали в специальный аппарат, и он уже сам превращал шифр на бумаге в последовательность электросигналов.
В 1920-х годах телетайпы завоевали весь мир, во многом благодаря созданию международной сети "Телекс" (часто аппараты так и называли - "телексами"). Стандартный телекс представлял собой подобие двух печатных машинок на разных концах линии. На одном конце набирался текст, он преобразовывался в электрические сигналы и принимался на другом конце. Там сигналы заставляли вторую печатную машинку имитировать нажатия клавиш первой, в результате чего выбивался аналогичный текст.
Телефон.
История современного телефона формировалась на протяжении 300 лет. За это время было немало технологических открытий. Как телефон стал современным чудом техники?
Кто изобрел телефон? Изобретателем его стал Антонио Меуччи.
Антонио Меуччи
В 1850-х годах итальянский врач на одном из приемов подключил ко рту пациента провода, поскольку был уверен в пользе электричества. Антонио отправился в другое помещение, чтобы включить генератор, но услышал крик пациента достаточно громко и отчетливо. Этот случай подтолкнул врача на эксперименты с генератором и уже в 1849 году Антонио Меуччи в Гаване провел первую демонстрацию изобретенного телефона. В 1871 году он попытался зарегистрировать разработку под названием «телектрофон», но по неизвестным причинам патент был утерян.
Работа Антонио Меуччи стала предпосылкой к созданию первого полноценного телефона. Эту идею воплотил в жизнь немецкий ученый Филипп Райс.
Александр Белл
В 1861 году он создал первый телефон — приспособление, которое передавало звуки по проводу. Как и Антонио, Райсу не удалось получить патент на изобретение, поэтому он не стал популярным.
Первый телефон появился в 1876 году. Его изобретателем стал Александр Белл.
В феврале этого же года Беллу удалось запатентовать устройство в патентном бюро Вашингтона.
Каким был самый первый телефон в мире?
Летом 1874 года, стремясь помочь глухим детям, Белл экспериментировал с человеческим ухом и прилегающими к нему косточками, а также с такими материалами, как магниты и дымчатое стекло. Именно тогда Александр разработал теорию телефона: он предположил, что можно заставить электрический ток изменять свою силу так же, как изменяется давление воздуха во время рождения звука.
В том же году Белл изобрёл телеграф, который мог одновременно отправлять несколько сообщений по одному проводу, а также телефонно-телеграфный приёмник. Белл выдвигал идеи, а бостонский механик Томас Уотсон создавал оборудование. Используя настроенные язычки и магниты, чтобы заставить приёмник и передатчик работать вместе, 2 июня 1875 года они передали музыкальную ноту. Телефонный приёмник и передатчик Белла имели идентичную конструкцию: тонкий диск, размещённый перед электромагнитом (магнитом, созданным электрическим током). Это был аппарат, который мог передавать сообщения в радиусе полукилометра. Тогда у него не было номеронабирателя. Устройства связывали провода, по которым передавались звуки.
В 1892 году был изобретен первый телефон с набором номера. Создателем стал американец Элмон Браун Строуджер. Годом ранее он получил патент на свое изобретение. Устройство отличалось импульсным набором, при котором формировался импульс импеданса, соответствующий выбранному числу. Последняя модель, выпущенная Строуджером, появилась в 1907 году. После этого развитие компании замедлилось, и ее позднее выкупила Bell Systems.
В 1919 году компания представила телефоны с номеронабирателем от Bell.
Совершенствование телефонного аппарата
B 1877 году изобретатель Ваден применил для вызова абонента телеграфный ключ, который замыкал цепь звонка (позднее ключ был заменён кнопкой). В том же году петербургский завод немецкой фирмы «Сименс и Гальваске» начал изготавливать телефонные аппараты с двумя телефонными трубками: одна для приёма, другая — для передачи речи.
B 1878 году русский электротехник П. M. Голубицкий применил в телефонных аппаратах конденсатор и разработал первый русский телефон оригинальной конструкции, в котором было применено несколько постоянных магнитов. В 1885 году Голубицкий разработал систему централизованного питания микрофонов телефонных аппаратов (система ЦБ — «центральная батарея»).
В 1877—1878 годах Томас Эдисон предложил использовать в угольных микрофонах вместо угольного стержня угольный порошок, то есть изобрёл угольный микрофон с угольным порошком, который практически без изменений широко использовался до начала 1990-х годов, а в некоторых местах работает до сих пор.
Копия оригинального телефона Александра Белла
Первые телефоны были напрямую связаны друг с другом из офиса или резиденции одного клиента в другом месте клиента. Будучи неудобными за пределами нескольких клиентов, эти системы были быстро заменены ручными центробежными распределительными щитами. Это привело к появлению стационарной телефонной связи, в которой каждый телефон соединён парой выделенных проводов с местной коммутационной системой центрального офиса, которая перешла в полностью автоматизированные системы, начиная с начала 1900-х годов.
Телефон 1896 года (Швеция)
Телефон 1896 года (Швеция)
Для большей мобильности в середине XX века были разработаны различные радиосистемы для передачи между мобильными станциями на судах и автомобилях. Ручной мобильный телефон был введён для личного обслуживания в 1973 году.
Прорывом в области создания междугородней телефонной связи стало изобретение русского военного связиста Г. Г. Игнатьева. В 1879—1880 он первым в мире разработал систему одновременного телеграфирования и телефонирования по одному и тому же проводу, с разделением частот телефонного и телеграфного сигнала. Это позволило использовать для телефонной связи уже имеющиеся телеграфные линии.
ИСТОРИЯ РАДИОСВЯЗИ
Изобретение радио является одним из величайших достижений человеческой культуры конца ХІХ столетия. Появление этой новой отрасли техники не было случайностью. Оно подготовлялось предшествующим развитием науки и отвечало требованиям эпохи.
Как правило, первые шаги во вновь зарождающихся областях техники неизбежно бывают связаны с предыдущими научными и техническими достижениями, относящимися иной раз к различным разделам человеческих знаний и практики. Такой физической основой для возможности появления радиотехники послужило электромагнитное поле.
Необходимо упомянуть тех, кто непосредственно заложил теоретические и практические основы радиотехники, радио.
Андрэ Мари Ампер (1775-1836) создал первую теорию магнетизма, в которой свел явления магнетизма к электричеству.
Майкл Фарадей (1791-1867), развивая идеи Ампера, открыл в 1831г. электромагнитную индукцию, доказал тождественность различных видов электричества, ввел понятие электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн и исследовал роль среды в электромагнитных взаимодействиях.
В 1867 году английский физик Максвелл вывел из своих чисто теоретических трудов заключение о существовании в природе электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Он утверждал, что видимые волны света являются только частным случаем электромагнитных волн, известным потому, что эти волны люди могут обнаруживать и искусственно создавать. Теория Максвелла была встречена с большим недоверием, но своей глубиной и теоретической завершенностью привлекла к себе внимание многих физиков.
Начались поиски способов экспериментального доказательств теории Максвелла. Берлинская Академия наук в 1879 голу даже объявила это доказательство конкурсной задачей. Ее решил молодой немецкий физик Генрих Герц, который в 1888 году установил, что при разряде конденсатора через искровой промежуток действительно возбуждаются предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, невидимые, но обладающие многими свойствами световых лучей.
Через два года французский ученый Э. Бранли заметил, что в сфере действия волн Герца металлические порошки изменяют электрическую проводимость и восстанавливают ее только после встряхивания. Англичанин Оливер Лодж в 1894 году использовал прибор Бранли, названный им когерером, для обнаружения электромагнитных волн и снабдил его встряхивателем.
Герц стремился получить с помощью искрового разрядника электромагнитные волны, возможно более близкие к видимым световым волнам, и ему удалось получить волны длиной 60 см. Последователи Герца, пользуясь электрическими способами возбуждения колебаний, шли по пути увеличения длины волны, тогда как многие русские и зарубежные физики в своих работах шли от световых волн на смыкание с радиоволнами.
Постепенно радиотехника овладевала всем обширным спектром радиоволн. Оказалось, что свойства радиоволн совершено различны на разных участках спектра, а кроме того, зависят от сезона, времени суток и солнечных циклов.
Радио Попова
В качестве источника колебаний в своих опытах А. С. Попов пользовался герцевским вибратором, приспособив для его возбуждения давно известный физический инструмент — катушку Румкорфа. Решающее значение имело то, что Попов к этим приборам присоединил вертикальный провод — первую в мире антенну— и таким образом полностью разработал основную идею и аппаратуру для радиотелеграфной связи. Так возникла связь без проводов с помощью электромагнитных волн, так в изобретении А. С. Попова зародилась современная радиотехника.
История телевидения. Технологии, изменившие мир
Воплощение идеи дальновидения – общее коллективное детище многих ученых и радиоэнтузиастов разных стран.
В 1906 году сразу двое ученых в лице Глаге и Макса Дикманна официально зарегистрировали инновационный патент (трубка Брауна), устройство, которое могло передавать изображение на расстоянии. И уже в 1907 году Дикманн показал миру первый телевизионный приемник. С этого началась история телевидения.
Но впервые в мире создать полностью электронную систему передачи на расстояние движущегося изображения и, кроме того, даже осуществить его практическую трансляцию удалось только Борису Грабовскому — сыну поэта Павла Грабовского.
В 1924 году он изобрел устройство, ставшее основой передающей телевизионной трубки. Ученый заставил луч двигаться по поверхности сверхчувствительной металлической пластинки, на которую проектировалось изображение. Вскоре наш земляк и его друзья получили отечественный, а затем международный патент на изобретение.
Прошло время, и шестидесятилетний ученый, к удивлению, читает в книге Уилсона, которая, возможно, попала ему в руки случайно, о том, что изобретение, сделанное им ранее, якобы осуществили американцы!
Возмущенный несправедливостью, он начинает борьбу, защищая не только личную славу, но и приоритет отечественной науки и техники. Точку в спорах об авторстве изобретения телевидение поставила ЮНЕСКО — Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры: она юридически признала первенство Бориса Грабовского. Как видим, сына выдающегося украинского поэта по праву считают одним из пионеров электроники.
Развитие отрасли мобильных телефонов
Раньше, во времена Второй мировой войны, уже существовали рации — тоже вполне себе мобильные средства связи. Но они весили очень много. Инженеры продолжали экспериментировать, чтобы наконец перейти от телефона как тяжелого (в прямом смысле) люкса к общедоступным карманным устройствам.
Каждый из нас не раз слышал имя Мартина Купера. Но кто он и что такого известного на весь мир он сделал? Это один из служащих компании "Motorola", который создал первый в мире компактный портативный мобильный телефон весом в полтора килограмма, на котором размещались 10 цифровых клавиш, зеленая кнопка вызова и красная кнопка отбоя. Аккумулятор тоже значительно улучшился, он мог выдерживать 35 минут непрерывно телефонного разговора. Заряжать телефон приходилось 10 часов. Но чтобы определиться с феноменальностью изобретения, нужно было тестирование, которое произошло на крыше пятидесятиэтажного здания, где была первая в мире учебная станция. Купер провел эксперимент, позвонив начальнику компании "Bell Laboratories", и, поговорив с ним несколько минут, доказал могущество своего изобретения!
Первый прототип портативного сотового телефона (Motorola DynaTAC) был выпущен в 1973 году.
1946 года — в США, в городе Сент-Луис, компания AT & T Bell Laboratories начала эксплуатацию экспериментального сервиса телефонной связи из автомобиля. Как всегда, с правом американцев на изобретение может поспорить Советский Союз. Еще в 1957 г. советский радиоинженер Л. И. Куприянович протестировал опытный образец мобильного телефона весом в 3 кг. Радиус его действия составлял порядка 30 км. В том же году Г. Шапиро и И. Захарченко провели успешные испытания автомобильного радиотелефона своей системы с дальностью действия до 20 км. Этот ранний прототип устанавливался в автомобилях и подключался к радиоволнам. Стоимость использования таких телефонов была очень высокой, и они были доступны только ограниченному числу людей, например полицейским и сотрудникам госучреждений. Весили мобильные радиотелефоны около 36 кг и занимали значительное пространство в автомобиле. Так что «мобильными» те устройства были только за счет того, что их можно было перевозить в машине, в карман такие приборы не помещались, а таскать такую тяжесть в рюкзаке никто бы не решился. Но Куприянович не собирался на этом останавливаться. Будучи страстным поклонником альпинизма, он понимал, что такая рация для связи с базой отнимет много сил при подъеме на гору. Ученый продолжил экспериментировать и вскоре уменьшил вес рации сначала до 1,2 килограмма, а потом и вовсе до 300 грамм.
Работал аппарат Куприяновича так. Аналогично современным устройствам, он подключался к городской телефонной сети через базовую станцию. Каждый телефон использовал свою тональную частоту, чтобы не мешать работе других устройств. Инженер посчитал, что в такой системе для поддержания работы нескольких тысяч мобильников понадобятся всего четыре базовые станции. При этом сигнал будет доступен в радиусе 20–30 км. Вес телефона Куприяновича со временем удалось уменьшить с трех килограммов до 500 граммов. По размеру аппарат был как две пачки сигарет — зарубежные аналоги достигли таких габаритов только в 1980-х. Но красотой и удобством в использовании ЛК-1 не отличался: он представлял собой коробку с тумблерами и круглым диском для набора номера, как на старых домашних телефонах.
С момента появления первого мобильного телефона прошел не один десяток лет. Со временем они постоянно совершенствовались, в них добавлялись новые функции, уменьшались размеры. Но в один прекрасный момент всем изобретенным инженерами функциям стало тесно в понятии «мобильный телефон». Так возникло понятие «коммуникатор», а потом и «смартфон».
Мобильный телефон (англ. mobile phone) – переносное средство связи, предназначенное преимущественно для голосового общения.
Смартфон (англ. smartphone — умный телефон) – мобильный телефон, дополненный функциональностью карманного персонального компьютера.
Коммуникатор (англ. communicator, PDA phone) – карманный персональный компьютер, дополненный функциональностью мобильного телефона.
В начале 2000-х граница между смартфонами и коммуникаторами была более выражена. Первые коммуникаторы фактически являлись КПК с дополнительным GSM-модулем. Они не отличались от КПК ни размером (диагональ экрана 3,5—4 дюйма, разрешение 320×240), ни весом, а дополнительные телефонные функции способствовали удорожанию аппарата и сокращали время автономной работы. Смартфоны, в свою очередь, мало отличались от телефонов, размер экрана и его разрешение были невысоки, а функциональность не дотягивала до КПК. Компания Nokia, продвигая свои смартфоны, основной упор делала на дизайне, игровых и мультимедийных возможностях и т. п., не заостряя внимание на интеллектуальности устройств. Однако с течением времени продукты, называвшиеся смартфонами и коммуникаторами, сближались. Размеры коммуникаторов уменьшались, а телефонные функции выходили на первый план. Размеры смартфонов, наоборот, увеличивались, а функциональность достигла уровня КПК.
История интернета началась с разработки компьютеров и появления концепций глобальных вычислительных сетей в 1950-е года почти одновременно в разных странах, в первую очередь в научных и военных лабораториях в США, Великобритании и Франции.
В 50-е уже существовали локальные сети и стали появляться концепции глобальной сети.
А в 60-е стали активно использовать глобальные сети со сложной структурой. Они были основаны на нескольких локальных сетях. В 1967 году Д. Дэвис из британской Национальной лаборатории физики представил инновационную модель пакетной коммутации. Она и стала основой для разработок в течение следующих 20 лет. Этот проект назывался ARPANET. В его рамках внедрили систему взаимодействия между сетями, которые работали в связке друг с другом.
Ближе к началу 70-х годов уже были созданы сети пакетной коммутации, в числе которых NPL и Telenet, ARPANET и Cyclades, а также Merit Network и Tymnet. Интересно, что примерно в то же время специализированные сети стали использовать в системах железнодорожных и авиалиний (речь идет о билетно-кассовых системах). Причем одна из таких используется с 1972 года до сих пор. В 70-е годы В. Серф и Р. Кан создали стек протоколов TCP/IP. Он был разработан на базе ARPANET и Cyclades.
Первые вычислительные центры в университетах США появились к началу 80-х годов по инициативе NSF. А уже в 1986 году все они были объединены в масштабную сеть — NSFNET. И к концу 1980-х годов стали появляться первые провайдеры интернета.
И тогда же появилась привычная для нас глобальная сеть. Она была создана на базе разработок Тима Бернеса-Ли, который объединил в единую систему уйму гипертекстовых документов. К системе можно было подключиться из любого компьютера в общей сети.
Спутниковая связь
Создание систем спутниковой связи началось почти одновременно в СССР и США. Начало отечественной спутниковой связи положил запуск 23 апреля 1965 года искусственного спутника Земли (ИСЗ) серии «Молния». На борту его была установлена аппаратура ретрансляции сигналов телевидения и многоканальной телефонии. Орбита спутника представляла собой эллипс с апогеем около 40 тысяч километров над Северным полушарием и перигеем 460 километров над Южным полушарием Земли. Период обращения «Молнии» вокруг Земли составлял около 12 часов.
Дальнейшее развитие отечественной спутниковой связи было связано с программой запусков новых ИСЗ. 4 ноября 1967 была введена в эксплуатацию уникальная система спутниковой связи "Орбита".
Так как спутники в космос запускать — штука небыстрая, да и геостационарная орбита не резиновая, к началу 1980-х интенсивность описываемых процессов снизилась. Корпорации совершенствовали собственные технологии, а параллельно на Земле развивалась сотовая связь. К 1999 году сотовая связь существенно шагнула вперед, и спутниковое решение оказалось для абонентов слишком дорогим. Фактически это стало приговором для спутниковой связи.
GPS-навигация
Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 1950-е годы. В тот момент, когда в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные наблюдали за сигналом, исходящим от советского спутника, и обнаружили, что частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.
GPS, или Global Positioning System, отслеживает объекты в реальном времени с помощью космических спутников. Определить расстояние, местоположение, скорость и время перемещения — это самые простые задачи, которые может решить такая система. Проект получил воплощение только через пару десятков лет: всего на орбиту вывели 24 спутника. Но при том что первый был запущен в 1974 г., последний начал работать в только 1993 г. Такой длительный процесс позволил покрыть спутниковым сигналом всю земную поверхность, то есть система стала глобальной.
Спутниковое телевидение
Первым спутником, при помощи которого осуществили передачу телевизионного сигнала, был американский спутник «Telstar-I», выведенный на эллиптическую орбиту 10 июля 1962 г.
Данный спутник стал технологическим прорывом для своего времени. В нем были реализованы десятки оригинальных инноваций «Лабораторий Белла». Например, его питание обеспечивалось 3,600 солнечными батареями, изобретенными в «Лабораториях Белла» в 1954 году, а для микроволнового передатчика в спутнике использовались лампы бегущей волны, придуманные в Европе во время Второй мировой войны и усовершенствованные Пирсом в 50-х годах. «Лаборатории Белла» разработали систему управления для ракеты-носителя, которая выводила «Telstar-1» на орбиту, а также наземные станции и антенны, позволявшие вести спутник.
Оборудование этого спутника позволяло одновременно передавать либо один телевизионный канал, либо около 500 телефонных звонков (современные телекоммуникационные спутники могут передавать уже более 500 телевизионных каналов и несколько тысяч телефонных звонков).
Если проанализировать технические параметры спутников связи, то окажется, что они со временем становились мощнее и тяжелее. Эта тенденция продолжается и сегодня, будто бы в противовес миниатюризации пользовательской электроники: телефонов, ПК, телевизоров. Громоздкие конструкции с высоким напряжением отправляются на орбиту. Во многом этому способствует развитие цифровых технологий, которые позволили повысить плотность потоков данных во много раз. Но «нагружать» космические аппараты до бесконечности невозможно. Рано или поздно конструкторам придётся вновь возвращаться к мозговым штурмам и поискам кардинально новых решений.
Сегодня сложно представить нашу жизнь без сотовой связи. Она позволяет нам оставаться на связи с родными, близкими и деловыми партнёрами из любого уголка мира.
Интернет – окна возможностей. Возможности сети Интернет безграничны, и его роль в нашей жизни сложно описать. Чтобы понять, насколько всемирная паутина важна, давайте подумаем, как изменился наш мир с его появлением. Первичными задачами интернета были обмен информацией и свободный доступ к ней. В результате общество получило возможность узнавать что-либо не просто быстро, а мгновенно. Цифровой мир информации навсегда изменил наше восприятие реальности, и, как говорится, этот мир никогда не будет прежним.
Бесконечный источник знаний. Обучение с доступом в интернет приобрело совершенно иной смысл. Теперь не обязательно стоять в очереди в библиотеке, чтобы взять почитать любимую книгу или важный учебник. Достаточно иметь гаджет с выходом в сеть. Технологический прогресс изменил и способ обучения. В последнее время дистанционное обучение стало более популярным.
В современную эпоху цифровые технологии изменили способ получения образования, упростив этот процесс, расширили доступ к нему. Дистанционное обучение стало популярной альтернативой традиционному обучению в классе, особенно во время пандемии и войны.
Спасибо большое школе “Ангстрем” за качественное дистанционное обучение!
Правило первое.
Как вы уже знаете, розетка предназначена для включения электроприборов в сеть, а вовсе не для ваших пальцев. Однако в розетку опасно засовывать не только пальцы, но и посторонние предметы, особенно металические: гвозди, проволоку, вязальные спицы, шпильки. Эти предметы- хорошие проводники электрического тока! Ток по ним, как по мостику, моментально переберется на вашу руку, и ударит так, как будто вы сунули в розетку палец.
Правило второе.
Не включайте в одну розетку несколько электроприборов.
Все дело в разной мощности электроприборов. Так нагрузка на одну розетку может привести к скачкам напряжения в этой сети, а при наличии приборов чувствительных к таким скачкам, они само собой могут сгореть.
Правило третье.
Вода, которая находится во влажной тряпке, служит таким же проводником электрического тока , как и вода на мокрых руках. Если вам захочется, например, протереть включенный телевизор, то сначала выключите прибор, а потом уже вытирайте с него пыль.
Правило четвертое.
Не касайтесь руками оголенных проводов!
Провода, через которые к приборам поступает электрический ток, имеют изоляционную защиту. Но бывает, что изоляционная оболочка провода повреждается и опасный металический провод оголяется. Это очень опасно. Если задеть оголенный провод включенного прибора, можно получить удар током. Поэтому, прежде чем включить прибор в сеть, проверьте, не выглядывают ли из-под изоляционной оболочки металические провода. Если да, то никогда не пользуйтесь таким прибором, пока его не отремонтируют.
Правило пятое.
Не засыпайте при включенных телевизоре, магнитофоне, электрообогреватиле и других бытовых приборах!
Не остовляйте включенные электроприборы без присмотра.
Уходя из дома, всегда проверяйте, потушен ли свет, выключен ли утюг и другие электроприборы.
Оставленные без присмотра электроприборы часто становятся причиной пожара.
Правило шестое.
Нельзя пользоваться электроприборами, касаясь воды!
Как вы уже знаете, вода — отличный проводник, мост для электрического тока, поэтому никогда не касайтесь одновременно воды и включенного электроприбора.
Нельзя одну руку держать под струей воды, а другой включать электроплиту или стиральную машину. Ни в коем случае не пользуйтесь электроприборами, лежа в ванной.
Правило седьмое.
Сломанная розетка или выключатель не редкость. Если постоянно откладывать ремонт, однажды это приведет к неприятным и даже опасным последствиям: включая электрический прибор в розетку, есть риск получить ожог или удар током.