WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 |

пластинки, и, имеются в большом количестве и все время меняются ролями. На рис.изображены два кольца конденсаторов, вращающихся в противоположные стороны. Цифрами 1-отмечены скользящие контакты, попарно соединенные металлическими стержнями. Положим, что на пластинке, отмеченной жирным знаком +, случайно имеется положительный заряд. Между пластинкой + и контактом 1, так же как между пластинкой – и контактом 2 имеется слабое электрическое поле, схематически отмеченное двумя силовыми линиями. Пусть внешнее кольцо будет неподвижно, а внутреннее мы повернем против часовой стрелки на три сегмента. После этого поворота мы получаем картину, изображенную на рис.4б. Вследствие индукции на каждых трех соответственных пластинках внутреннего кольца возник электрический заряд. Самым существенным здесь является то обстоятельство, что все исходящие из этих зарядов линии поля сходятся в контактах 3 и 4, соединенных между собой металлом.

Теперь повернем по часовой стрелке внешнее кольцо на три сегмента, удерживая внутреннее кольцо неподвижным. Процесс индукции будет происходить у контактов 3 и 4, но при этом каждый раз действуют шесть линий поля, т.е. индуцированные заряды будут в три раза больше, чем исходные заряды на рис.4а. После этого поворота мы получим картину, изображенную на рис.4б. Все 3 х 6 = линий поля заканчиваются соответственно у контактов 1 и 2. За этим следует снова вращение внутреннего кольца, но в точках 1 и 2 индуцируют уже 18 линий поля и т.д.

Само собой разумеется, что практически вместо поочередных поворотов то одного, то другого кольца используют непрерывное вращение обоих дисков в противоположные стороны (рис.4г). В области тупого угла 1 0 4 обе пластины заряжены положительно, а в области 3 0 2 обе они заряжены отрицательно. В этих областях и помещают скользящие щетки 5 и 6, служащие клеммами для съема тока.

Очень поучительно наблюдать работающую машину в темноте, сняв предварительно щетки 5 и 6. Противоположные заряды в областях 1 0 4 и 3 0 2 отмечаются интенсивным свечением. В положительной области наблюдаются длинные красноватые пучки света, а в отрицательной - фиолетовое сияние.

Источники:

Р.В.Поль «Учение об электричестве», М., 1962, параграф 39, Ф.Тэнэсеску, Р.Крамарюк «Электростатика в технике», М., Энергия, 1980, глава 4.

ВОПРОС №90: Какое максимальное количество информации возможно записать на магнито-оптический носитель в настоящее время ОТВЕТ: Технология, которая используется при создании обычных лазерных дисков (CD-om) позволяет записать на один диск около 650 Мбайт информации. Ограничения чисто физические (нельзя создать бесконечно тонкий пучек света из-за дифракции). Если размер физический магнито-оптического диска сравним с размером CD, то ограничение на объем записи примерно такое же.

Сейчас идет становление нового формата для записи компакт дисков DVD-rom - объем хранимой информации в несколько раз (от 4-х до 8) превышает объем CD дисков. DVD технология использует для записи сразу несколько слоев в одном диске (вместо 1-го в CD). Может быть скоро появится подобная технология и для магнитооптики.

Для хранения больших объемов данных, когда некритична скорость, лучше всего использовать ленты (около 4 Гб на кассете по объему меньше магнитофонной), если скорость доступа критична, то следует воспользоваться съемными носителями информации емкость от 250 Мб (дисководы Zip) до 2 Гб (пока нет безусловного лидера). Магнитооптика не прижилась в силу своей относительной дороговизны.

То, что сейчас продаётся на каждом компьютерном углу, имеет такие характеристики: 3,5"-2,6 Gb, 5,25"-5,2 Gb, и это не рекордные объёмы. Современный технологический потолок лежит в пределах 20-30 Gb, но для простого покупателя они не доступны.

Рассмотрим принцип работы магнитооптических (МО) дисков. МО диски являются устройствами с, так называемой, поперечной записью информации. Это значит, что намагничивание феррослоя осуществляется перпендикулярно поверхности слоя. Такой способ записи обеспечивает наивысшую плотность записи и широко используется сегодня как в МО системах, так и в системах с записью/считыванием посредством обычной магнитной головки. Правда, головка для поперечной записи/воспроизведения устроена несколько необычно. Она имеет тонкий "игольчатый" полюс для записи и широкий полюс для замыкания потока. В результате, поле вблизи тонкого полюса велико и достаточно для перемагничивания пленки а поле вблизи широкого полюса мало и феррослой под ним не перемагничивается.

Феррослой МО дисков представляет собой многослойное Pt/Co или Sm/Co покрытие (порядка 10 слоев общей толщиной около 10-нанометров), причем ось легкого намагничивания перпендикулярна поверхности феррослоя. Коэрцитивная сила МО покрытий колеблется от 1 до 5 килоэрстэд. Столь высокая коэрцитивная сила обеспечивает высокую надежность записи (запись практически невозможно испортить внешними магнитными полями).

Вернемся к работе МО накопителя. Запись поизводится следующим образом: поле нужного знака (перпендикулярное поверхности феррослоя) создается подмагничивающим сердечником, размер которого вовсе не мал по сравнению с размером ячейки записи (магнитным доменом) в область, где осуществляется запись фокусируется луч полупроводникового лазера. Луч нагревает пленку выше точки Кюри, при этом она размагничивается. При остывании пленка намагничивается в соответствии с направлением поля в подмагничивающей катушке. Ясно, что перемагничивается область феррослоя размер которой соответствует пятну, в которое сфокусирован свет лазера. Оптика учит нас, что минимальный размер светового пятна определяется длиной волны света и не может быть сделан меньше длины волны.

Обычно рабочая длина волны ПП лазера для МО записи около 780 нанометров. Считая, что размер пятна 0,78х0,78 микрон получим предельную плотность записи порядка 1,5108 b/cm2 = 150 мегабит/см2, что при площади поверхности 3-дюймового МО диска 36 см2 дает предельную емкость около 670 мегабайт. Реальная плотность записи всегда несколько ниже и сегодня примерно равна 80 мегабит/см2 для записи 780 нм лазером с обычной плотностью. Т.о. на 3- дюймовой МО дискете помещается примерно 360 мегабайт.

Считывание информации основано на магнитооптическом эффекте Керра. Суть эффекта заключается в том, что при отражении от намагниченной пленки плоскость поляризации светового луча поворачивается. При использовании в оптическом тракте поляриметра это приводит к модуляции яркости отраженного лазерного луча, что позволяет быстро считывать информацию. Понятно, что размер области считывания тоже определяется длиной волны света.

Очевидный путь повышения плотности записи - уменьшение рабочей длины волны лазера. И интенсивные работы в этом направлении ведутся. Сейчас разрабатываются МО системы, работающие на свете с длиной волны порядка 500 нм. Это сразу позволит увеличить плотность записи в 2,5 раза. Однако основной прорыв в проблеме увеличения плотности записи МО носителей произошел в совершенно другом направлении. Инженеры лаборатории Белл (АТ&Т), использовав оптику ближней зоны, получили рекордную плотность записи. Они сумели записать и прочитать на Pt/Co носитель информацию с плотностью 45 гигабит на кв.дюйм (это гигабит/см2 = 0,87 гигабайта/см2) !!! (http://portal.researh.bell-labs.cjm/leisure/souvenirs/galery/bits.html) При такой плотности записи на 3-дюймовую МО дискету поместится примерно 32 гигабайта! Суть метода в следующем: свет от нм ПП лазера вводится в световод, который заканчивается зеркальным конусом. Минимальный поперечный размер световода по которому свет еще может распространятся примерно половина длины волны. От более узкого световода свет отражается обратно, а в самом волноводе затухает экспоненциально на характерной длине соответствующей поперечнику световода. Тем не менее, в конической области размер световода уменьшается примерно до 1/10 длины волны. При этом основная часть света отражается назад, но примерно 1/проходит через отверстие в вершине конуса и попадает на феррослой. Оказывается, что ПП лазер мощностью 10 мВт тем не менее обеспечивает запись сигнала (разогрев МО покрытия выше точки Кюри), а для считывания информации достаточно гораздо меньшей мощности. Для того, чтобы свет, проникающий через конус, не рассеивался, отверстие в вершине конуса должно находиться на расстоянии от феррослоя не далее десятка нанометров! Вообще, следует осознавать, что у Вас на столе в вашей ЭВМ имеется устройство (МО или винчестерский диск с поперечной записью), в котором осуществляется позиционирование считывающей/записывающей системы с точностью порядка 1/10 микрона! И все это - несмотря на вибрации стола и тряску! Дальнейший резерв увеличения плотности записи в уменьшении рабочей длины волны ПП лазера. Это может дать еще, примерно, 3-раза.

Балдин Е.М., Воробьев П.В.

Современная технология изготовления компакт-дисков допускает размещение на них информации с плотностью записи не более Мбит/см2. Ведущие компании мира интенсивно работают над поиском новых технологических решений, направленных на создание носителей с качественно более высокими показателями. Компания "ИБМ" недавно провела успешные испытания диска, на котором информация размещалась с плотностью 7,2 Гбит/см2. Запись и считывание осуществлялись с помощью электронного пучка, а само устройство во многом напоминало электронный микроскоп.

Еще более впечатляют результаты работы П.Краусса и С.Чу (P.Krauss, S.Chou; Университет штата Миннесота, США), сумевших разместить на 1 см2 64 Гбит! Успех последовал после применения оригинального метода нанолитографии, разработанного в этом университете. Авторы рекламируют свой метод, как достаточно простой, дешевый и производительный. Печать дисков может производиться по готовой матрице с помощью, так называемой, молдинг-технологии, которая уже стала стандартной. На поверхности демонстрационного диска элементы записи размером 10 нм разнесены на расстояния 40 нм.

В отличие от разработки "ИБМ" коммерческое освоение этих дисков пока сдерживается, поскольку здесь еще не найден эффективный способ считывания информации. По мнению Чу, реализовать считывание можно устройством, конструктивно похожим на профилометр, но работающим в режиме свободных колебаний наконечника. Тончайшая кремниевая игла движется вдоль поверхности диска на очень малом расстоянии от него. Имея высокую добротность, игла колеблется на частоте собственного механического резонанса. Однако взаимодействие с поверхностью диска вызывает вариации этой частоты, что фиксируется электронной схемой и позволяет различать элементы записи.

Измерение микропрофиля поверхности, а в более общем случае - распределения величин, характеризующих физические (и химические) свойства поверхности, восходит к туннельному микроскопу. Затем были созданы атомно-силовой и магнитно-силовой микроскопы.

Вообще, разработчики компакт-дисков полагают, что ближайшие новые образцы будут иметь диаметр всего 2 см, причем если на современном диске умещается лишь 10-минутный видеофильм среднего качества, то на этих маленьких гигантах - 5-часовой, высококачественный! Источник:

«Природа» №5, 1999.

ВОПРОС №91: Известно, что существует солнечный ветер. Луна вращается вокруг Земли по орбите. Почему Луну не "сдует" с орбиты ОТВЕТ: Как известно, концентрация частиц в солнечном ветре порядка 4 см-3 и скорость 300 км/сек. Максимальная скорость может несколько превосходить 1000 км/сек. Ветер представляет собой сверхзвуковой поток газа. Индукция магнитного поля солнечного ветра составляет 5·10-9 Тл. (Данные взяты из книги "Физика космоса", М., Советская энциклопедия, 1986, стр.636).

Обычное газодинамическое описание теряет смысл, когда средняя длина свободного пробега молекул в газе становится порядка размера тела, которое этот газ обтекает. Это связано с тем, что закон дисперсии звуковых волн резко меняется, когда длина волны сравнивается с длиной свободного пробега (вообще, в этой области понятие звуковой волны теряет смысл). Но в определенном смысле газ узнает о препятствии (и организует тот или иной режим его обтекания) именно благодаря тому, что в газе могут распространяться возмущения давления - звуковые волны. Можно провести аналогию с электростатикой и сказать, что статическое поле давления вокруг тела, обтекаемого газовым потоком, аналогично кулоновскому полю виртуальных фотонов в случае тела, помещенного в электрическое поле.

В нашем случае нарушено сразу два условия применимости газодинамического приближения: во-первых, длина свободного пробега на много порядков превосходит размер Луны, поэтому взаимодействие потока с Луной надо считать ньютоновым; во-вторых, поток сверхзвуковой, и обтекание ни в каком случае не может быть ламинарным (ударные волны, скачки и все премудрости сверхзвуковой газодинамики). Правда, для немагнитной Луны говорить о сверхзвуковом обтекании бессмысленно, т.к. взаимодействие ньютоново.

Итак, пусть Луна состоит из непроводящих пород. Тогда магнитное поле солнечного ветра (а кроме плазмы и нейтралов в солнечном ветре есть и вмороженное в него магнитное поле) свободно проходит через Луну, а все частицы солнечного ветра падают на лунную поверхность, отдавая ей свой импульс. Плотность потока импульса в солнечном ветре в районе орбиты Земли порядка p = mpnv2 ~ 10-Н/м2. Это дает силу давления солнечного ветра на поверхность Луны порядка F ~ D2p ~104 Н.

Эта сила действует на одном полувитке в одну сторону, а на другом - в другую и, в принципе, за время существования системы Земля-Луна могла бы привести к некоторой эволюции Лунной орбиты (изменению эксцентриситета). Однако, если вспомнить, что орбита Луны обдувается солнечным ветром с разных сторон в течение года, то понятно, что эффект, даже если он и имел бы место, полностью исчезает за счет усреднения.

В пользу ньютонова режима обтекания говорит большое содержание He (и He3) в поверхностном слое лунных пород и аномально низкое альбедо лунной поверхности, которое можно объяснить как результат длительной бомбардировки протонами солнечного ветра с энергией порядка 1 КэВ.

Теперь немного о взаимодействии с магнитным полем солнечного ветра. Если проводимость лунных пород не нулевая, то магнитное поле солнечного ветра проникает в Луну за характерное время t ~ d2sm0m, где t - типичное время установления поля в проводящей среде, d - толщина скин-слоя (равная размеру Луны), s - проводимость лунных пород, m - магнитная проницаемость, m0 - магнитная постоянная.

Если t заметно больше, чем время пролета солнечного ветра мимо Луны, то магнитное поле "налипает" на солнечную сторону Луны и его напряженность увеличивается. Когда напряженность магнитного поля вырастет настолько, что эффективное давление магнитного поля уравновесит давление, связанное со скоростным напором солнечного ветра, процесс станет стационарным и магнитное поле на солнечной стороне Луны стабилизируется.

Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.