9 КЛАС МАТЕРИАЛИ

ЕЛЕКТРОСТАТИЧНО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. ПРОВОДНИЦИ И ДИЕЛЕКТРИЦИ
При триене на две тела електроните на атомите, които са по-слабо свързани със своите ядра могат да се „освободят” от своя атом и да преминат към друг атом. В резултат от това тялото, което е приело електрон се зарежда отрицателно и има излишък на електрони. Другото тяло, което е отдало електрон се зарежда положително и има недостик на електрони.
Същестуват и тела, чийто електрони са слабо свързани със своите атоми и могат много лесно да се отделят дори без триене. Достатъчно е само допир и телата се наелектризират. Наелектризирането се обяснява като обмен на електрони между телата. Разноименно наелектризираните тела се привличат, а едноименните се отблъскват.
Освен чрез триене телата могат да се наелектризират и чрез допир. Нека доближим една наелектризирана стъклена или пластмасова пръчка до сфера на изолирана поставка. Ако след това поднесем сферата към късчета хартия, устоновяваме, че те са наелектризирани, защото сферта ги привлича. Наелектризирането на телата чрез допир до други наелектризирани тела дава основание на учените да предположат, че в тях има електрични заряди, които могат да преминават от едно тяло в друго. Поради това наелектризираните тела наричаме още заредени тела
И така наелектризиране по индукция можем да обясним по следния начин: това представлява преразпределение на ел.заряди на телата (или част от тях), в резултат от това телата се (или част от тях) се заредждат разноименно.
Веднага възниква въпросът: "Защо не може да се наелектризира по индукция пластмасова пръчка?". Отговорът е очевиден: електроните на тези тела не са свободни и зарядите в тях не могат да се преразпределят. Тези тела могат да се наелектризират саСпоред способността си да пренясят ел. заряди телата се разделят на две групи:
Проводници - това са тела, в които ел. заряди могат да се движат под действие на електрични сили.
Диелектрици - това са тела, през които ел. заряди не могат да се движат свободно.
Различните свойства на проводниците и диелектриците се обясняват от атомната теория: част от електроните на проводниците могат свободно да се движат вътре във веществото, докато в диелектриците практически няма свободни заряди, тъй като всички електрони са здраво свързани с ядрата.
Диелектрици
Диелектрици(изолатори) са вещества, в които почти всички положителни и отрицателни заряди са здраво свързани и практически не провеждат електрически ток.

Такива са хартията, гумата, стъклото, трансформаторното масло, въздухът и др. Идеален диелектрик е идеалният вакуум, в който няма никакви веществени частици. Но идеален вакуум или пустота със съвременните технически средства не може да се получи и опитни данни за свойствата му няма. При известни условия - например при много силно електрично поле или висока температура, в реалния диелектрик настъпва разкъсване на свързани заряди и получаване на свободни. Тогава електропроводимостта силно нараства, диелектрикът изгубва изолационните си свойства и става проводник.
Според агрегатното състояние диелектриците се разделят на твърди, течни и газообразни, а според химическия произход - на органични и неорганични. Диелектриците се използват за изолация на тоководещи части на машини, апарати и устройства.

Електронно-лъчева тръба, наричана също катодно-лъчева тръба (на английски: CRT Cathode-Ray Tube) е вид вакуумна електронна лампа, съставена от електронна пушка и луминесцентен екран с приложение в измерителните прибори като осцилоскоп и в мониторите и телевизорите като кинескоп.
•
Устройство и начин на действие
Кинескопите с електронно-лъчева тръба обикновено са обемисти и причината е в специфичната им форма, нещо като вакуумирана стъклена бутилка. Кинескопът започва с по-тънка част, в която е разположена електронната пушка и постепенно се разширява до голяма основа - екран, който е покрит с луминофор от вътрешната си страна и там електронният лъч формира изображението.
Луминофорите са вещества, които излъчват светлина, когато се „активират“ от поток от електрони (луминесценция). При този процес различните луминофори излъчват светлина с различен цвят. Всяка точка се състои от три частици оцветен луминофор — червена, зелена и синя. Тези групи, съставени от по три луминофорни частици образуват така наречения пиксел. В по-тънката част на тръбата се намира електронната „пушка“, която е съставена от катод и фокусиращи елементи. Цветните монитори имат три отделни електронни „пушки“, като всяка една отговаря за различните луминофорни цветове. Изображенията се съставят, когато електроните, изстреляни от електронните „пушки“ се приближават, за да „уцелят“ съответните луминофорни капки.
Електронната „пушка“ излъчва електрони, когато катодът е достатъчно нагрят, за да освободи електрони (отрицателно заредени частици). За да достигнат до луминофора, електроните първо трябва да преминат през фокусиращите елементи. Електронният лъч е кръгов по средата на екрана, но има тенденцията да придобива елипсовидна форма към краищата, поради което изображението там се изкривява. Наименованието на този процес е „астигматизъм“. Фокусиращите елементи служат, за да събират електронния поток в много тънък лъч. Така електронният лъч осветява само по една луминофорна точка в даден момент, след което електронните се „оттичат“ през луминифорните точки в голям, положително зареден анод, разположен близо до самия екран.
Когато лъчът се „удари“ в екрана, енергетичните електрони се сблъскват с луминофорите, които отговарят на пикселите на изображението, което трябва да бъде изобразено на екрана. Когато това се случи всеки от тях трябва да бъде осветен в по-малка или по-голяма степен и светлината бива излъчена в цвета на отделните фосфорни капки. Това, че са разположени близко води до това, че човешкото око възприема техните комбинации като единичен пиксел.
Най-важният аспект на един монитор е това дали може да възпроизведе стабилно изображение на избраната разделителна способност (резолюция) и цветова палитра. Монитор, който блещука или трепти, което обикновено се случва, когато по-голямата част от изображението е бяла (като в средата на Windows) може да причини болки и умора в очите, главоболие и мигрена. Също така е важно характеристиките на монитора да бъдат внимателно съпоставени с тези на графичната карта, която го управлява. Разделителната способност е броя на пикселите, с които графичната способност описва работното поле. Този брой е представен като съотношение на хоризонталната и вертикалната стойност на пикселите. Стандартната VGA резолюция е 640x480 пиксела. Тази резолюция се оказа остаряла в началото на новото хилядолетие, когато средностатистическите разделителни способности на CRT монитори за SVGA и XGA съответно са 800x600 и 1024x768 пиксела.
Основни типове CRT технология
Съществуват shadowmask и aperture grille (засенчаваща маска и дупчеста решетка).[1]
Дупчеста решетка (Aperture Grille) Серии от вертикални метални пластини разположени зад екрана, чиято роля е да насочват точно електронните лъчи върху фосфорното покритие. Апертурната решетка се държи опъната от два хоризонтални проводника, разположени приблизително на 1/3 разстояние от горния и долния край на екрана и видими с просто око. Апертурната решетка изпълнява същата функция, която има засенчващата маска при FST CRT технологията.[1]
Засенчаваща маска (Shadow Mask) Перфориран метален лист позициониран зад екрана, който служи като филтър насочващ електронните лъчи върху съответните фосфорни точки. Това е най-разпространеният метод, който обикновено се асоциира с FST технологията.[1]
Какво е FST? Първоначално shadowmask CRT тръбите имаха доста заоблена повърхност. Днес по-голямата част от тези тръби са от тип Flat Square Tube за да осигурят по-добър фокус и по-малко изкривяване на изображението, редуцирайки негативните ефекти които се получават при отразяване на светлината от повърхността на екрана.[1]
Предимства и недостатъци
Намаляването на броя потребители, използващи CRT монитори е било предричано доста време, по следните причини: -те са тежки и заемат доста място -изразходват голямо количество електроенергия — за 17-инчов монитор са нужни 150 W — работят с високо напрежение поради което излъчват рентгенови лъчи -освен рентгенови лъчи, CRT излъчват високо и ниско честотните магнитни полета, които са доказано вредни за хората. -технологията на сканиране, която те използват прави трептенето на образа е неизбежно, което води до напрежение в очите и умора. -тяхната възприемчивост откъм електромагнитни полета ги прави уязвими във военни условия. -специфичната им форма води до не толкова правилното изобразяване на прави линии около краищата на монитора. CRT мониторите доминираха на пазара в началото на новото хилядолетие поради следните причини: Луминофорите се използват от отдавна и са достатъчно усъвършенствувани, те предлагат отлична цветова наситеност при много малкия размер на частиците, който се изисква при мониторите с висока разделителна способност (резолюция). Фактът, че луминофорите излъчват светлина във всички посоки означава, че екрана има видимостта от 180 градуса. CRT мониторите могат да постигнат стойности на осветеността до 1000 cd/m². Те използват проста и зряла технология и могат да бъдат произвеждани по-евтино. Все още цената им е по-ниска в сравнение с алтернативните технологии.


[u]

КОНДЕНЗАТОР
Кондензаторът представлява електронен компонент, който съхранява електрически заряд, но пропуска променлив ток. Обикновено е изграден от два или повече проводника, разделени с диелектрик . Проводниците са оформени почти винаги като пластини с различна форма и взаимно разположение.
Кондензаторите са устройства, които се използват в почти всички електронни схеми. Кондензаторът е система от два проводника, разположени на малко разстояние един от друг. Между тях има непроводяща среда (въздух, течен или твърд диелектрик). В такава система могат да се натрупат големи електрични заряди и съответно - голяма енергия.При зареден кондензатор двата проводника имат равен по големина и противоположен по знак заряд q. Между тях има потенциална разлика (напрежение) U.Капацитет на кондензатор. Всеки кондензатор се характеризира с величината капацитет.Капацитетът С на кондензатора се определя от отношението на заряда q към напрежението U.
C = q / U.
Капацитетът на един кондензатор зависи от размерите, формата и разположението на проводящите повърхности, а също и от веществото между тях.Единицата за капацитет в SI е фарад (F), 1 F = 1 C / 1V.Един фарад (1 F) е много голям капацитет. На практика се работи с капацитети от порядака на 10-6 F (µF - микрофарад) или даже 10-12 F (pF - пикофарад).Всяка двойка проводници, независимо от формата и размерите им, може да се разглежда като кондензатор.
История
През 1745 година немският физик Евалд Юрген фон Клайст и холандският физик Питер ван Мусхенбрук създават лайденската стъкленица, която е първият кондензатор.
Основни параметри
• Номинален капацитет — проектната стойност на капацитета на кондензатор, която е означена върху корпуса му;
• Толеранс — допустимото отклонение от номиналната стойност на кондензатора, най-голямата разлика между истинския и номиналния капацитет при използвания начин на производство. Измерва се в проценти и бива ±5%, ±10%, ±20%. При електролитните кондензатори толерансът е несиметричен — от -20% до 100%;
• Работно напрежение — най-голямото напрежение между електродите на кондензатора, което по време на работа не бива да се превишава. В противен случай ще настъпи пробив в диелектрика и кондензатора ще се повреди;
• Пробивно напрежение — напрежението, при което се получава необратим пробив в диелектрика на кондензатора;
• Загуби в кондензатора — загуби на електрически ток в активната съставка на импеданса;
• Мощност на кондензатора — максималната реактивна мощност, която може да бъде проведена през кондензатора без повреда. Зависи от работното напрежение, от сечението на проводниците и плочите и от общите загуби.
Постоянни кондензатори
Кондензаторите с постоянен капацитет се наричат „постоянни кондензатори“. Техният капацитет се определя по време на тяхното производство и след това не може да бъде променян. В зависимост от използвания диелектрик съществуват няколко вида постоянни кондензатори:
• Хартиени — състоят се от 2 станиолови ленти, изолирани помежду си с импрегнирана хартия. Намират приложение за работа само при електрически сигнали с ниска честота.
• Слюдени — При тях диелектрикът е слюда. Произвеждат се с неголеми капацитети и се използват при високи честоти.
• Керамични — При тях диелектрикът е различни видове специална керамика и намира най-голямо приложение сред постоянните кондензатори. Според конкретния вид керамика работят при ниски или високи честоти.
• Стирофлексни — приличат по конструкция на хартиените, но тук диелектрикът е от стирофлекс — тънка прозрачна лента (фолио) от полистирол.
• Пластмасови - диелектрика е от други пластмаси.
• Електролитни — характерно за тези кондензатори е, че имат голям капацитет при неголям обем. При тях като диелектрик се използва тънък слой от диалуминиев триоксид. Корпусът на кондензатора е отрицателен и осъществява електрическа връзка с електролита т.е. има задължителна полярност, която при монтаж трябва да се спазва. Тоест това са кондезатори за работа при постоянно пулсиращо напрежение.
Променливи кондензатори
Кондензаторите с променлив капацитет (променливи кондензатори) могат да изменят своя капацитет в определени граници при настройка в електрически схеми. Промяната в капацитета се извършва чрез промяна на ефективната площ на плочите на кондензатора — плочите се изместват една спрямо друга. Диелектрикът при променливите кондензатори е въздух (въздушни кондензатори) или керамика.
Капацитет на проводник
Капацитетът на отделен проводник е равен на отношението на заряда на проводника към неговия потенциал, при предположението че всички други проводници са безкрайно отдалечени и че потенциалът на безкрайно отдалечената точка е приет за равен на нула. Капацитетът се определя от геометричните размери и формата на проводника и от електричните свойства на околната среда (нейната диелектрична проницаемост) и не зависи от материала на проводника. Например, капацитетът във вакуум на кълбо от проводящ материал с радиус R е равен на:

където ε0 е диелектричната проницаемост на вакуума.
Капацитет на кондензатор
Понятието капацитет се отнася също към система от проводници, в частност, към система от два проводника, разделени с диелектрик, т. нар. кондензатор. В този случай взаимният капацитет на тези проводници ще е равен на отношението на заряда, натрупан в кондензатора, и разликата между потенциалите на проводниците. За най-честия случай - плосък кондензатор, при който проводниците са с форма на пластини, капацитетът е равен на:
C=ε.ε_0.S/d
където
-S е площта на припокриване на пластините;
-d е разстоянието между тях;


ε₀ - диелектричната проницаемост на вакуума;

ε -относителната диелектрична проницаемост на диелектрика;

(Пример). За да има капацитет 1 F, плоският кондензатор би трябвало да има гигантски рамери (площта на всяка от плочите би била 100 km2 при разстояние между тях 1 mm).
Използваните за практически цели плоски кондензатори са много по-компактни и осигуряват с различни технически и технологически решения необходимите капацитети, които са молиони пъти по-малки от фарада.Един от факторите, определящи капацитета на кондензатора, е видът на диелектрика, разделящ проводящите пластини. Опитът показва, че ако във въздушното пространство между пластините на зареден кондензатор се постави диелектрик, напрежението между тях намалява.