10 прикладів електричних провідників та ізоляторів

Речі, які не проводять електрику, і речі, які проводять

• Хімія
  • основи
  • Хімічні закони
  • Молекули
  • Періодична таблиця
  • Проекти та експерименти
  • Науковий метод
  • Біохімія
  • Фізична хімія
  • Медична хімія
  • Хімія в повсякденному житті
  • Відомі хіміки
  • Діяльність для дітей
  • Скорочення та акроніми

  Що робить матеріал провідником або ізолятором? Простіше кажучи, електричні провідники – це матеріали, які проводять електрику , а ізолятори – це матеріали, які не проводять. Те, чи речовина проводить електрику, визначається тим, наскільки легко через неї рухаються електрони.

  Електропровідність залежить від руху електронів, оскільки протони та нейтрони не рухаються — вони зв’язані з іншими протонами та нейтронами в атомних ядрах.

  Диригенти Vs. Ізолятори

  Валентні електрони схожі на зовнішні планети, що обертаються навколо зірки. Вони достатньо притягуються до своїх атомів, щоб залишатися на місці, але не завжди потрібно багато енергії, щоб збити їх з місця — ці електрони легко переносять електричний струм. Неорганічні речовини, такі як метали та плазма, які легко втрачають і приєднують електрони, очолюють список провідників.

  Органічні молекули здебільшого є ізоляторами, оскільки вони утримуються разом ковалентними (спільними електронними) зв’язками , а водневі зв’язки допомагають стабілізувати багато молекул. Більшість матеріалів не є ні хорошими провідниками, ні хорошими ізоляторами, а десь посередині. Вони погано проводять, але якщо надходить достатньо енергії, електрони рухатимуться.

  Деякі матеріали в чистому вигляді є ізоляторами, але будуть проводити, якщо в них додано невелику кількість іншого елемента або якщо вони містять домішки. Наприклад, більшість кераміки є чудовими ізоляторами, але якщо її легувати, можна створити надпровідник. Чиста вода є ізолятором, брудна вода проводить слабко, а солона вода з її вільно плаваючими іонами проводить добре.

  10 Електричні провідники

  Найкращим провідником електрики за умов звичайної температури і тиску є металевий елемент срібло . Однак срібло не завжди є ідеальним вибором як матеріал, оскільки воно дороге та чутливе до потьмяніння, а оксидний шар, відомий як потьмяніння, не є електропровідним.

  Подібним чином іржа, зелень та інші оксидні шари знижують провідність навіть у найміцніших провідниках. Найбільш ефективними електропровідниками є :

  1. Срібло
  2. золото
  3. Мідь
  4. Алюміній
  5. Меркурій
  6. сталь
  7. Залізо
  8. Морська вода
  9. Бетонні
  10. Меркурій

  Інші сильні провідники включають:

  • Платина
  • Латунь
  • Бронза
  • Графіт
  • Брудна вода
  • Лимонний сік

  10 Електричні ізолятори

  Електричні заряди не протікають вільно через ізолятори. У багатьох випадках це ідеальна якість — міцні ізолятори часто використовуються для покриття або створення бар’єру між провідниками, щоб тримати електричний струм під контролем. Це можна побачити в прогумованих проводах і кабелях. Найбільш ефективними електроізоляторами є:

  1. Гумовий
  2. скло
  3. Чиста вода
  4. олія
  5. повітря
  6. діамант
  7. Суха деревина
  8. Суха бавовна
  9. пластик
  10. Асфальт

  Інші міцні ізолятори включають:

  • Скловолокно
  • Сухий папір
  • Порцеляна
  • Кераміка
  • Кварц

  Інші фактори, що впливають на провідність

  Форма і розмір матеріалу впливають на його провідність. Наприклад, товстий шматок матерії буде проводити краще, ніж тонкий шматок такого ж розміру та довжини. Якщо у вас є два шматки матеріалу однакової товщини, але один коротший за інший, коротший з них буде краще проводити, оскільки коротший шматок має менший опір, майже так само, як легше проштовхнути воду через коротку трубу, ніж довгий.

  Температура також впливає на провідність. З підвищенням температури атоми та їхні електрони отримують енергію. Деякі ізолятори, такі як скло, є поганими провідниками, коли охолоджені, але хорошими провідниками, коли вони гарячі; більшість металів є кращими провідниками в холодному стані та менш ефективними в гарячому стані. Деякі хороші провідники стають надпровідниками при надзвичайно низьких температурах.

  Іноді провідність сама змінює температуру матеріалу. Електрони проходять через провідники, не пошкоджуючи атоми та не викликаючи зношування. Однак рухомі електрони відчувають опір. Через це потік електричного струму може нагрівати провідні матеріали.

  Серотонін: що це таке і як підвищити рівень в організмі

  Що таке серотонін? Це речовина, що є нейромедіатором головного мозку і гормоном. Потрапляючи в кров, він викликає у людини прилив сил, піднімає настрій, збільшує опірність несприятливим факторам. Серотонін називають гормоном щастя, тому що відчуття щастя і кількість серотоніну пов’язані безпосередньо. Причому зв’язок ця працює в обидві сторони, так як при збільшенні концентрації цієї речовини поліпшується наш настрій, а гарний настрій стимулює вироблення серотоніну.

  Звідки береться серотонін

  Серотонін – це продукт хімічного перетворення триптофану.

  Для процесу синтезу серотоніну необхідні деякі мікроелементи, вітаміни. Триптофан являє собою амінокислоту, яку організм отримує при перетравленні їжі. Безпосередньо синтез серотоніну йде в шишкоподібної залозі, розташованої в головному мозку.

  Багато помічають, що солодощі, шоколад, сонячна погода покращують настрій. Це пояснюється посиленням вироблення серотоніну. Солодка їжа підвищує рівень глюкози, стимулює синтез інсуліну, що призводить до більшої концентрації в крові амінокислот, у тому числі триптофану. Більша кількість цієї речовини означає посилений синтез серотоніну. Безпосередньо пов’язана вироблення гормону щастя з наявністю сонячного світла. Саме тому в похмурі дні настрій у нас буває гірше, а відчуття щастя менше.

  Функції та механізм дії серотоніну

  Дана речовина відповідає за передачу імпульсів між нервовими клітинами мозку, тобто сприяє поширенню інформації з однієї ділянки мозку на іншу. Саме цим пояснюється його всебічно вплив на наш організм.

  «Зони відповідальності» серотоніну

  • Настрій,
  • Сон,
  • Апетит,
  • Пам’ять,
  • Сексуальне бажання,
  • Здатність до навчання,
  • Вплив на природну знеболюючу систему,
  • Контроль рівня згортання крові,
  • Функціонування серця і судин, ендокринної та м’язової систем.

  Основною функцією серотоніну вважається вплив на психологічні процеси в організмі, зокрема, вплив на настрій людини. Механізм його дії полягає не в тому, що він приносить задоволення, а в тому, що, завдяки йому, ми можемо це відчути задоволення. Структура молекули серотоніну близька до деяких психотропних речовин, наприклад, до ЛСД. Цим пояснюється швидке звикання організму до таких способів відчути задоволення, як використання психотропних речовин.

  Як нейромедіатор серотонін

  Як нейромедіатора серотоніну забезпечує нормальну роботу центральної нервової системи. При достатній його концентрації ми відчуваємо душевний підйом, прилив сил. При цьому він підтримує високий рівень таких інтелектуальних процесів, як пам’ять і увагу, що безпосередньо пов’язано з працездатністю. Важливе впливає на відчуття болю. Висока концентрація серотоніну діє як природні опіати, тобто зменшує больові відчуття, знімає фізичний дискомфорт. Низькі показники цієї речовини призводять до підвищеної больової чутливості, зниження працездатності, постійної втоми.

  За темою: Що таке рецептори до прогестерону і естрогену, де вони розташовані?

  Як нейромедіатора серотонін бере участь у роботі статевої системи. Зокрема, від його кількості залежить рівень лібідо, ефективність пологової діяльності, виділення грудного молока.

  Як гормон серотонін

  Основна дія в якості гормону здійснюється після потрапляння серотоніну в кров. Він безпосередньо впливає на перистальтику кишечника і виробництво травних ферментів. Тому при підвищенні рівня цього гормону поліпшується робота ШЛУНКОВО-кишкового тракту, підвищується апетит. За рахунок активізації вироблення тромбоцитів і спазму капілярів збільшується згортання крові, що знижує ймовірність рясного кровотечі при травмі. Фармацевти використовують цю особливість серотоніну і застосовують цей гормон для введення в організм при загрозі або симптоми крововтрати.

  Концентрація серотоніну в крові

  Нормальна концентрація даного гормону в крові становить 50-220 нг/мл При нормальних показниках забезпечується виконання всіх функцій серотоніну, підтримується позитивний настрій, достатня активність, людина в змозі протистояти стресам і захворювань. Якщо відбувається відхилення від норми, то неминуче виникають проблеми. Недолік або надлишок серотоніну завжди має свої причини, які можуть бути досить серйозними, навіть загрозливими.

  Аналіз на серотонін не є поширеним і виконується лише за певними показаннями у великих клінічних лабораторіях. Призначити такий аналіз може хірург, ендокринолог, терапевт, психіатр або інші фахівці.

  Причини перевищення норми

  • Непрохідність кишечнику,
  • Інфаркт міокарда,
  • Новоутворення фіброзно-кістозного характеру в черевній порожнині,
  • Наявність метастазуючої пухлини в області живота,
  • Медулярний рак щитовидної залози.

  У двох останніх випадках відбувається значне підвищення показників цього гормону. Він може бути вище за норму в 5 і навіть 10 разів.

  Причини зниження рівня серотоніну

  • Хвороба Паркінсона,
  • Наявність синдрому Дауна,
  • Хвороби печінки,
  • Недостатнє лікування при вродженій фенілкетонурії,
  • Важкі депресивні розлади.

  Результати аналізів крові, у яких виявлено відхилення від норми, – це привід направити пацієнта на додаткові обстеження для постановки точного діагнозу.

  За темою: Пролактинома гіпофіза у жінок і чоловіків: що це таке, симптоми

  Приводом для призначення аналізу крові на вміст серотоніну можуть стати скарги пацієнта на нездужання, втрату апетиту, порушення роботи ШЛУНКОВО-кишкового тракту. При проблемах щитовидної залози хворі скаржаться на перепади настрою, підвищену нервову збудливість, збої в роботі серцево-судинної системи. Якщо в патологічний процес втягуються легкі, то при кашлі виділяється мокротиння з домішками крові.

  Як проводиться аналіз

  Для проведення дослідження кров береться з ліктьової вени. До аналізу потрібно підготуватися. Для цього необхідно прийти в лабораторію по забору крові натще. Крім того, за два дні потрібно виключити такі продукти, як банани і сир, а також чай і кава.

  «Звичайні» причини дефіциту серотоніну

  Вище йшла язик про патологічних станах, що призводять до значних відхилень від норми. Однак найчастіше ми відчуваємо брак серотоніну, пояснюється не патологіями, а особливостями місцевості, харчування або розладами нервової системи.

  Симптоми дефіциту

  • Знижений фон настрою,
  • Похмурі думки, недовірливість,
  • Постійне бажання «солоденького»,
  • Порушення сну,
  • Втрата впевненості в собі, зниження самооцінки,
  • Напади паніки,
  • Головні болі, м’язові болі, що носять незрозумілий характер,
  • Порушення роботи ШКТ без видимих причин.

  Причинами такого стану найчастіше буває брак світла або незбалансоване харчування. Коли людина живе в північних широтах, досить довгий час він опиняється в ситуації скороченого дня. Організму не вистачає світла для достатнього вироблення серотоніну. При виникненні ознак осінньо-зимової депресії потрібно більше гуляти в світлий час доби, варто покращити освітлення в приміщенні. Серотонін у чоловіків не так сильно впливає на стан організму, як у жінок. Це пов’язують з рівнем статевих гормонів, який у жінок коливається протягом менструального циклу, а в чоловіків він стабільний до досягнення середнього віку.

  Харчування і серотонін

  Низький рівень серотоніну може з’явитися внаслідок незбалансованого або недостатнього харчування. Отримати його з їжею неможливо, але є продукти, що містять триптофан, з якого в організмі і синтезується «гормон щастя». Значна кількість триптофану в сирі, бананах, трохи менше в грибах. З усіх видів грибів найбільш багаті триптофаном гливи.

  За темою: Як підвищити рівень гормону прогестерону природним шляхом, народними способами?

  Підвищуємо рівень «гормону радості»

  Як підвищити рівень серотоніну? Незначне зниження концентрації цього гормону можна легко підкоригувати простими народними методами. Якщо ви нещодавно помітили ознаки його дефіциту, і вони не надто яскраво виражені, то цілком можна впоратися самостійно. Для підвищення рівня серотоніну варто зробити прості кроки:

  • ввести в раціон чорний шоколад, молочні продукти, банани, морепродукти, листові салати, пшоняну кашу, горіхи, різні сорти капусти,
  • відмовитися від алкоголю, фаст-фуду, розчинної кави,
  • забезпечити достатній рівень фізичної активності,
  • гуляти на вулиці в світлий час доби,
  • забезпечити можливість отримання позитивних емоцій, приємного спілкування і якісного відпочинку.

  Медикаментозне підвищення рівня серотоніну

  При великому дефіциті цього гормону можуть бути призначені препарати, що впливають на його рівень. Вони забезпечують постійну концентрацію гормону в крові. Як правило, це антидепресанти. Такі засоби потрібно застосовувати тільки за призначенням лікаря та під суворим контролем, тому що вони мають безліч побічних ефектів.

  Один з найнебезпечніших, який може бути загрозливим життя, це серотоніновий синдром. Він розвивається при значному підвищенні рівня цього гормону. Спочатку з’являються ознаки розладу ШЛУНКОВО-кишкового тракту, пізніше приєднуються тремор, тривожність, можливі сплутаність свідомості, галюцинації.

  Серотонін у таблетках не випускається. Його виробляють у вигляді розчину в ампулах. Призначений він не для компенсації дефіциту гормону, а для лікування анемії, геморагічного синдрому, станів, пов’язаних з порушенням згортання крові.

  Схожі записи:

  Розділи сайту

  • COVID-19 (3)
  • Алергія (5)
  • Аналізи (149)
  • Бактеріологія (431)
    • Гонококи (5)
    • Диплококи (5)
    • Клебсієлла (24)
    • Лептоспіроз (9)
    • Стафілококи (78)
    • Стрептококи (26)
    • Трихомоніаз (41)
    • Уреаплазма (58)
    • Хламідії (69)
    • Аборт (31)
    • Вагітність (94)
    • Захворювання (1 189)
      • ЗПСШ (20)
      • Молочниця (71)
      • Цистит (37)
      • Герпес (175)
      • Гіпергідроз (168)
      • Грибок (159)
      • Зморшки (236)
      • Пітниця (17)
      • Попрілість (29)
      • Препарати (374)
      • Аналізи (28)
      • Гормони (255)
      • Цукровий діабет (183)
      • Щитовидна залоза (307)
      • Дихальні захворювання (4)
      • Захворювання очей (1)
      • Захворювання ротової полості (2)
      • Захворювання шкіри (2)
      • Паразити і інфекції (13)
      • Про вітаміни (1)
      • Про харчування (1)
      • Сердечні захворювання (1)
      • Травми і переломи (4)
      • Дитячі (27)
      • Діагностика (11)
      • Жіночі (36)
      • Лікування (84)
      • Чоловічі (13)
      • Тромбоз (190)
      • Аскариди (48)
      • Глисти (589)
      • Гострики (49)
      • Діагностика (36)
      • Лікування (81)
      • Лямблії (79)
      • Очищення (56)
      • Препарати (322)
      • Рецепти (1 443)
      • Спина (506)

      Що таке мехатроніка

      Завданням приводної частини (електроприводу) є перетворення електричної енергії на механічну та приведення до руху робочих органів машини. Електромеханічна приводна частина складається з електричного двигуна та електронного силового перетворювача, який перетворює електроенергію, спожиту з джерела (системи електропостачання) до вигляду, придатного для живлення обмоток двигуна. Саме через цей перетворювач і здійснюється керування швидкістю, зусиллями та положенням валу двигуна та, зрештою, робочого органу.

      Останнім часом у побудові машин нового покоління спостерігається тенденція передачі все більшої кількості функцій від механічних вузлів до інтелектуальних (електронних, комп’ютерних, інформаційних), із яких складається система керування машиною. Інтелектуальні вузли легко перепрограмовуються під нове завдання, що розширює функціональні можливості машини. Водночас із розвитком техніки вузли машини різної фізичної природи (механічні, електричні, електромеханічні, електронні, інформаційні) поступово об’єднувалися в єдине конструктивне ціле. Саме такі інтелектуальні машини та вузли називають мехатронними. Мехатроніка (Mechatronics) – галузь науки та техніки, присвячена створенню та експлуатації машин із комп’ютерним керуванням рухом, яка базується на знаннях у царині електромеханіки, електроніки, мікропроцесорної техніки, автоматики та ІТ-технологій.

      Термін «мехатроніка» з’явився наприкінці 60-х років минулого століття в Японії. Він є комбінацією слів «МЕХАніка» та «елекТРОНІКА». Місце мехатроніки серед суміжних галузей знань показане на рис. 1. Як видно, вона вбирає в себе досягнення не лише механіки та електроніки, а й сучасних цифрових систем керування та автоматизованого проектування (CAD). У зовнішньому колі показані основні сфери застосування мехатроніки.

      Ключовим елементом мехатронних систем є мехатронний модуль руху. Одним із найперших таких модулів став свого часу мотор-редуктор (рис. 2), що поєднав у собі приводний електричний двигун та індустріальний механічний редуктор. Його використання значно спростило розробку та виготовлення машини, її надійність.

      Рис. 2 Мотор-редуктори (1 – електричний двигун; 2 – редуктор; 3 – вихідний вал редуктора)

      Подальша мініатюризація засобів силової та керуючої електроніки дала змогу конструктивно об’єднати з електромеханічними вузлами ще й електронні. З’явилися інтелектуальні мехатронні модулі (ІММ) у вигляді двигунів та мотор-редукторів з силовими перетворювачами (перетворювачами частоти) на борту (рис. 3). Подібні пристрої завдяки наявності в їх складі обчислювальних пристроїв здатні автономно виконувати переміщення робочих органів машин без постійного контролю з боку системи автоматизації верхнього рівня.

      Рис. 3 Двигуни та мотор-редуктори із вмонтованими перетворювачами частоти (1)

      Для потреб машинобудування (насамперед для верстатів з числовим програмним керуванням та промислових роботів) розроблені мехатронні модулі, які поєднують у собі не лише електромеханічні вузли, а й сам робочий орган машини:

      • електрошпиндель (електродвигун + шпиндельний вузол для закріплення ріжучого інструменту, рис. 4,а);
      • поворотний стіл для закріплення оброблюваної деталі (рис. 4,б);
      • мотор-колесо (поєднання двигуна та колеса транспортного засобу, рис. 4,в) тощо.

      а)	б)	в)
      Рис. 4 Мехатронні модулі з інтегрованим робочим органом

      Велика кількість механізмів має поступальний рух робочого органу (механізми подач верстатів, деякі промислові роботи тощо). Для них розроблені мехатронні модулі поступального руху. На рис. 5,а показаний розтин електроциліндра, що складається з електродвигуна 1, гвинта 2 (одночасно є ротором двигуна) та нерухомої гайки 3. Два останні утворюють кулько-гвинтову передачу, в якій обертання гвинта призводить до його поступального руху. На рис. 5,б показано електроциліндр у зборі.

      Тієї ж самої мети можна досягти за допомогою т. зв. «лінійних осей». На рис. 6,а зображено комплектний модуль, до складу якого входить серводвигун 1 із перетворювачем частоти та електромагнітним гальмом, гвинт 2 та супорт із гайкою 3. Обертання валу двигуна та гвинта призводить до поступального переміщення супорту. На рис. 6,б можна бачити мехатронний лінійний модуль, що забезпечує рух уздовж трьох осей.

      а)	б)
      Рис. 6 Лінійні осі (а – однокоординатна; б – трикоординатна)

      Значного спрощення механічної частини можна домогтися шляхом використання лінійних двигунів замість звичайних двигунів обертального руху (рис. 7). Лінійний двигун не має обертальних частин. Його рухома частина (1 на рис. 7) має обмотку, яка створює магнітне поле. Це поле відштовхується від нерухомої частини (2) з постійними магнітами, яка виконує роль напрямних, та забезпечує поступальне переміщення рухомої частини.

      Основні переваги використання інтелектуальних мехатронних модулів:

      • здатність ІММ виконувати складні рухи самостійно, без звернення до контролера верхнього рівня керування, що підвищує автономність модулів, гнучкість та живучість мехатронних систем;
      • спрощення комунікації між модулями та центральним пристроєм керування (аж до переходу до бездротових комунікацій);
      • підвищення надійності та безпеки мехатронних систем завдяки комп’ютерному діагностуванню несправностей та автоматичному захисту в аварійних ситуаціях;
      • створення на основі ІММ розподілених систем автоматизації, для яких характерне делегування повноважень «зверху» до «низу» (тобто перехід від «монархії» до «демократії»), широке використання мережних технологій обміну інформацією;
      • використання інтелектуальних сенсорів в ІММ призводить до підвищення точності вимірювань завдяки первинній обробці інформації, фільтрації шумів тощо.

      Для реалізації точних рухів мехатронний модуль комплектується давачем положення (енкодером, рис. 8). Електропривод, обладнаний таким давачем, називають сервоприводом. До складу систем керування рухом, що поєднують кілька сервоприводів (ІММ), входять контролери керування рухом (сервоконтролери, рис. 9). До основних функцій сервоконтролерів належать координація рухів окремих сервоприводів (мехатронних модулів) та формування для них завдань на переміщення з метою реалізації складних просторових траєкторій руху.

      Яскравим прикладом мехатронної системи є роботи та маніпулятори (рис. 10). Вони все частіше використовуються для зварювальних та фарбувальних робіт, збиральних операцій, виготовлення електронних друкованих плат, металообробки, у космічних дослідженнях і навіть у побуті.

      а)	б)
      Рис. 10 Промислові роботи (а – зварювальний; б – пакувальний)

      Деякі різновиди роботів (у тому числі показані на рис. 10) чимось подібні до людської руки як за конструкцією, так і за призначенням. Завданням інших є автоматичне переміщення вантажів цехом, тому вони виглядають, як візки (рис. 11).

      Типовою мехатронною системою є верстат із числовим програмним керуванням (ЧПК), який використовують для механічної обробки виробів з металу, деревини, пластмас (рис. 12). Роботу модулів руху (осей) координує цифрова система ЧПК, до якої попередньо завантажено програму обробки.

      Сьогодні мехатронні модулі й системи знаходять широке застосування також у наступних областях:

      • автомобілебудування (наприклад, антиблокувальні системи гальм, системи стабілізації руху автомобіля й автоматичного паркування, автопілоти);
      • 3D-принтери (рис. 13);
      • нетрадиційні транспортні засоби (електровелосипеди, сегвеї, інвалідні візки, дрони, рис. 14);
      • офісна техніка (наприклад, копіювальні й факсимільні апарати);
      • елементи обчислювальної техніки (наприклад, принтери, плотери, дисководи);
      • технологічні лінії та пакувальні машини харчової і обробної промисловості;
      • поліграфічні машини;
      • побутова техніка (пральні, швейні, посудомийні та інші машини);
      • фото- і відеотехніка;
      • медичне обладнання (реабілітаційне, клінічне, сервісне);
      • тренажери для підготовки пілотів й операторів та ін.

      Цифрові системи керування мехатронними системами залежно від ступеню складності та традицій певної галузі можуть бути реалізованими у вигляді:

      • мікроконтролерів;
      • сервоконтролерів;
      • програмованих логічних контролерів (ПЛК);
      • систем ЧПК (для роботів та верстатів);
      • промислових комп’ютерів тощо.

      Мехатронні системи, як і системи електроприводу, належать до електромеханічних систем. Проте до відмінностей мехатронних систем слід віднести:

      • відносно малу потужність (оскільки поєднання в одному конструктивному модулі механічних, електричних та електронних підсистем за великої їх потужності реалізувати неможливо);
      • виключно цифрову природу систем керування (в електропривод можливі і аналоговий принцип побудови);
      • переважно більшу точність та швидкодію.