Виды кабелей и проводов, их назначение, характеристики и маркировка
Содержание:
4.Напряжённость и потенциал проводника
Пусть есть какое-то электрическое поле, в которое поместили заряженную поверхность.
Таким образом, нормальная составляющая напряжённости электрического поля на заряженной поверхности испытывает скачок.
Т.е. касательная составляющая электрического поля на границе непрерывна. Последних два выражения называются граничными уровнями.
Выясним, как они изменяются, если одна из сред проводима.
Таким образом, поле всегда ⊥ поверхности проводника. Если напряжённость
перпендикулярна поверхности проводника, то поверхность проводника это
эквипотенциальная поверхность, а т.к. поля внутри проводника нет, то такой же
потенциал и внутри ⇒ проводник представляет собой эквипотенциальный объём.
Сетевые кабели
Для локальных сетей устанавливают кабель, который будет называться сетевым. Он состоит из медных, перевитых парами, изолированных проводников. Классическое сетевое изделие содержит 8 проводков или 4 пары, хотя существуют и двух парные конструкции Расцветки внутренней изоляции строго стандартизированы, а промежуток между двумя точками, соединяемыми витой парой, не может быть больше 100 м.
Исходя из системы защиты — электрозаземленной оплетки из меди либо алюминиевой фольги вокруг витых пар, имеются вариации сетевого провода:
- UTP — незащищенный, без дополнительной защиты. Кроме проводников с собственной пластиковой защитой никаких дополнительных оплеток или проводов заземления не используется;
- F/UTP — защищенный фольгированный.
Сейчас имеется несколько групп сетевых кабелей, маркируемые от CAT1 до CAT7. Чем разряд выше, тем наиболее высококачественный изделие и тем лучшие характеристики он содержит. В локальных цифровых интернет-сетях стандарта Ethernet применяется CAT5 с полосой пропускания 100 МГц. При строительстве современных сетей используют модернизированный CAT5e 125 МГц.
Основные разновидности
Кабели и провода разделяются по их назначению. Первыми созданными изделиями были те, что использовались для доставки электрической энергии конечному потребителю. Они называются силовыми. Затем эксперименты показали, что передавать электричество лучше в виде переменного тока. Чем выше напряжение, тем меньше энергии терялось в процессе транспортировки, поэтому начали искать оптимальные значения. В итоге силовые электрокабели стали подразделять на:
- Провода, по которым подаётся электрический ток от электростанций в населённые пункты. Напряжение составляет 20−150 кВт.
- Эл. кабели, приносящие энергию к потребителю (110−380 Вт).
Когда произошло развитие телефонии, были изобретены и отдельные виды проводов. Для функционирования телефона не требуется большое напряжение, поэтому применять силовые линии нерационально. Также для подключения к связи большого количества домов необходимы провода, количество жил в которых было бы соответствующим.
После того как появилось радио и телевидение потребовались совершенно другие специальные кабели, которые соединяли устройство воспроизведения с антенной. Главным отличием их от других является наличие экранирования. Если оно отсутствует, сигнал получается слабым и искажённым.
С появлением компьютеров возникла необходимость соединять их в одну большую сеть. Для этого понадобились новые типы проводов. Сначала применялись телефонные линии, но они не могли обеспечить требуемую скорость обмена данными. Прорывом в этой сфере можно считать появление оптоволокна, позволяющего передавать информацию с большой скоростью без потерь. Чтобы создать местные сети, стали применять кабели по типу «витая пара».
1.Проводники и изоляторы
Практически с начала изучения электричества было
замечено, что вещества отличаются по своей способности сохранять и передавать
нечто электрическое. Одни из них (стекло, эбонит, бумага) можно
наэлектризовывать достаточно легко и они способны удерживать заряд достаточно
долго, но плохо передают его. Такие вещества называли изоляторами. Другие
вещества электризуются особым образом. Например, с помощью электростатической
индукции. И они хорошо переносят электрический заряд. Такие вещества назвали
проводниками. Следует заметить, что различия в проводимости очень велики.
Удельное сопротивление меди ρ=1,75·10-8 Ом·м, а янтаря
ρ≈1018 ÷1019 Ом·м. Тем не менее, в
природе нет абсолютных проводников и абсолютных изоляторов. Одно и тоже
вещество в зависимости от условий может быть как проводником, так и изолятором.
Проводники
Все проводники располагают электрическими зарядами, которые при влиянии разности в потенциалах движутся в сторону одного из полюсов. Положительные заряды устремлены к отрицательному концу, а отрицательные к положительному. Этот поток – электрический ток.
Ионные вещества и растворы способны проводить электричество, но максимальную проводимость предоставляют металлы. В проводах часто используют медь, так как она обеспечивает отличную проводимость и дешево стоит. Но для высокой проводимости иногда используют позолоченные провода.
У каждого проводника есть предел мощности (объем тока, который может переносить).
Антенные
По существу все теле-провода обладают идентичной конструкцией. Основанием является внутренний проводник, называемый центральной жилой, защищенный изоляционным слоем, сверху которого расположен экран, выполненный в форме оплетки. Предохраняет кабель довольно крепкая изоляционная оболочка. Изделия подобной конструкции получили название коаксиальных.
Современные антенные кабеля
Для бытового применения устанавливают изделия со стальными либо медными токопроводящими жилами. С целью снижения затухания сигнала жила из стали, также напыляется тонкой пленкой меди. Такое изделие стоит меньше, однако не способно без значительных потерь передавать сигналы от спутника.
Кабель имеет экранирующий слой, называемый оплеткой, она предохраняет изделие от наружных электромагнитных помех, от этого зависит эксплуатационное качество телевизионного сигнала. Материалом для создания экрана является алюминиевая фольгированная поверхность. Оплетку выполняют из тончайшей медной либо алюминиевой проволочки.
Характеристики вещества
Полупроводники можно разделить на следующие подгруппы:
- Электронные (вида n),
- Дырочные (вида p).
Важно! В веществах вида n в роли носителей можно рассматривать электроны, которые, при возникновении тока, передвигаются по всему полупроводнику в хаотичном порядке. Как выглядят полупроводниковые приборы
Как выглядят полупроводниковые приборы
В дырочном виде p в роли носителей зарядов рассматриваются так называемые отверстия (под ними понимается свободное пространство между атомами, на место которого может стать другой электрон). Дырки считаются равносильными положительному заряду. При возникновении тока внутри проводника вида p, электроны выполняют только направленные скачки между ближайшими атомами.
Важно! При перескоке заряда из одного отверстия в другое, дырка передвигается в противоположном направлении, что влечёт за собой образование тока
Примечания
- — статья из Большой советской энциклопедии
- Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 105. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
- В случае совпадения двух из трех собственных чисел σi{\displaystyle \sigma _{i}}, есть произвол в выборе такой системы координат (собственных осей тензора σ{\displaystyle \sigma }), а именно довольно очевидно, что можно произвольно повернуть её относительно оси с отличающимся собственным числом, и выражение не изменится. Однако это не слишком меняет картину. В случае же совпадения всех трех собственных чисел мы имеем дело с изотропной проводимостью, и, как легко видеть, умножение на такой тензор сводится к умножению на скаляр.
- Для многих сред линейное приближение является достаточно хорошим или даже очень хорошим для достаточно широкого диапазона величин электрического поля, однако существуют среды, для которых это совсем не так уже при весьма малых E.
- Впрочем, если речь идет об однородном веществе, как правило, если что-то подобное имеет место, проще описать коллективное возмущение как квазичастицу.
- Здесь мы для простоты не рассматриваем анизотропных кристаллов с тензорной подвижностью, считая μ скаляром; впрочем, при желании можно считать его тензором, понимая произведение μE→{\displaystyle \mu {\vec {E}}} в матричном смысле.
- Кухлинг Х. Справочник по физике. Пер. с нем., М.: Мир, 1982, стр. 475 (табл. 39); значения удельной проводимости вычислены из удельного сопротивления и округлены до 3 значащих цифр.
- В.Г.Герасимов, П.Г.Грудинский, Л.А.Жуков. Электротехнический справочник. В 3-х томах. Т.1 Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под общей редакцией профессоров МЭИ. — 6-е изд.. — Москва: Энергия, 1980. — С. 353. — 520 с. — ISBN ББК 31.2.
- В.Г.Герасимов, П.Г.Грудинский, Л.А.Жуков. Электротехнический справочник. В 3-х томах. Т.1 Общие вопросы. Электротехнические материалы. / под общей редакцией профессоров МЭИ. — 6-е издание. — Москва: Энергия, 1980. — С. 364. — 520 с. — ISBN ББК 31.2.
Подключение антенны
Главной задачей антенных кабелей является передача сигнала от антенны к телевизору или же любому другому приёмному устройству. Их конструкция обычно предполагает наличие 1 медной жилы, которая находится в толстой изоляции (1−2 мм). Это необходимо для предотвращения механических повреждений, а также частотных накладок. После первой изоляции идёт экранирующий слой. Он позволяет защитить сигнал от паразитных токов. Далее есть ещё одна оболочка, сделанная из поливинилхлорида.
Хоть эти кабели являются конструктивно простыми, но у них есть довольно много характеристик, по которым и нужно делать выбор:
- Сопротивление центральной жилы. Этот показатель обуславливает максимальную длину кабеля.
- Частота передаваемого сигнала. Существует ДВ и УКВ связь. Этот параметр для каждого типа будет очень различаться. Для УКВ необходимо использовать провод, имеющий в конструкции многопроволочную жилу.
- Качество экранирования. В этом случае следует учитывать происхождение паразитных токов, что позволит выбрать для их компенсации наиболее подходящий тип экрана. Лучше применять оплётку или сплошную фольгу.
Двухэлементные соединения
Свойства полупроводников, образуемых элементами 3 и 4 групп таблицы Менделеева, напоминают свойства веществ 4 группы. Переход от 4 группы элементов к соединениям 3–4 гр. делает связи частично ионными по причине переноса заряда электронов от атома 3 группы к атому 4 группы. Ионность меняет свойства полупроводников. Она является причиной увеличения кулоновского межионного взаимодействия и энергии энергетического разрыва зонной структуры электронов. Пример бинарного соединения этого типа – антимонид индия InSb, арсенид галлия GaAs, антимонид галлия GaSb, фосфид индия InP, антимонид алюминия AlSb, фосфид галлия GaP.
Ионность возрастает, а значение её еще больше растёт в соединениях веществ 2—6 групп, таких как селенид кадмия, сульфид цинка, сульфид кадмия, теллурид кадмия, селенид цинка. В итоге у большинства соединений 2—6 групп запрещённая зона шире 1 эВ, кроме соединений ртути. Теллурид ртути – полупроводник без энергетического зазора, полуметалл, подобно α-олову.
Полупроводники 2-6 групп с большим энергетическим зазором находят применение в производстве лазеров и дисплеев. Бинарные соединения 2– 6 групп со суженным энергетическим разрывом подходят для инфракрасных приемников. Бинарные соединения элементов 1–7 групп (бромид меди CuBr, иодид серебра AgI, хлорид меди CuCl) по причине высокой ионности обладают запрещённой зоной шире З эВ. Они фактически не полупроводники, а изоляторы. Нитрид галлия — соединение 3-5 групп с широким энергетическим зазором, нашёл применение в полупроводниковых лазерах и светодиодах, работающих в голубой части спектра.
Виды сетевых кабелей связи для передачи информации
Кабели для передачи информации служат для передачи не только электроэнергии, но и информационных сигналов. Всего 10 — 15 лет назад существовали лишь телефонные и антенные виды сетевых кабелей, с развитием компьютерной техники информационных проводников стало намного больше. Многие из них используются в ограниченных сферах и представляют интерес лишь для узкопрофильных специалистов. Домашнему мастеру достаточно знать всего несколько видов.
Антенные кабели. Сегодня чаще всего используются кабели марок RG-6, RG-58, RG-59 или российские аналоги серии РК 75. Кабели с буквенным обозначением RG имеют множество разновидностей, они различаются сопротивлением проводника, устойчивостью к температурным и ударным нагрузкам, временем затухания сигнала, разновидностью экрана и т. д.
RG-6 — коаксиальные виды кабелей связи, передающие высокочастотные сигналы для электронной аппаратуры, телевидения или радио. Центральная медная жила с сечением 1 мм2 окружена изоляцией из вспененного полиэтилена, экраном из алюминиевой фольги, внешним проводником из луженой медной оплетки и оболочкой из ПВХ. Используется для передачи сигналов кабельного и спутникового телевидения. Имеет широкий диапазон технических характеристик, связанных с частотой передающего сигнала, сопротивлением, экранированием и т. д. Например, в русском названии данного кабеля (РК 75) цифры обозначают сопротивление проводника — 75 Ом.
Кабель RG-6 идеально подходит для передачи видеосигнала от телевизионной антенны или видеокамеры до приемника (телевизора) и разводки видеосигнала на несколько источников.
Компьютерные кабели (витая пара) применяются в компьютерных сетях.
С их помощью компьютеры соединяются друг с другом или подключаются к Интернету.
Компьютерный кабель состоит из одной или нескольких пар перевитых проводов, это улучшает прием и передачу сигнала. Каждый проводник заключен в изоляцию из ПВХ или пропилена. Внешняя оболочка выполнена из ПВХ, иногда имеется дополнительная влагонепроницаемая оболочка из полипропилена. Кабель оснащается разрывной нитью, которая позволяет легко снять внешнюю оболочку и получить доступ к токопроводящим жилам.
Существует несколько видов компьютерного кабеля:
- UTP — пары проводов не имеют общего экрана;
- FTP — с экраном из алюминиевой фольги;
- STP — каждая витая пара окружена отдельным экраном, а все вместе — общим экраном из медной сетки;
- S / FTP — каждая витая пара окружена отдельным экраном, а все вместе — общим экраном из фольги.
Кроме того, компьютерные кабели различаются по количеству объединенных пар проводов.
