Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 3. Источник электричества
Напряжение - электрическое давление
Мы уже разобрались, что источник электричества создаёт разницу зарядов, и именно она заставляет электроны двигаться. Теперь давай разберёмся, как измерить эту «силу толчка». В электричестве она называется напряжение (разность потенциалов).
Представь, что у нас есть трубка с шариками-электронами, и в одном конце трубки мы поставили «минус», который их выталкивает, а в другом — «плюс», который их притягивает. Чем сильнее минус отталкивает и плюс притягивает, тем быстрее и энергичнее побегут шарики. Вот эта «сила, с которой толкают электроны» — и есть напряжение. Чем выше напряжение, тем больше энергии у электрического тока. Например, батарейка на 1,5 вольта может питать маленький фонарик, а розетка в доме даёт 220 вольт — этого хватает для мощных устройств вроде холодильника или компьютера.
В водопроводе есть похожая вещь — давление воды. Если в трубе высокое давление, вода бьёт сильной струёй. Если давление маленькое, вода течёт вяло. В электричестве напряжение играет ту же роль: высокое напряжение сильнее «толкает» электроны, низкое — слабее.
В компьютерах напряжение — очень важная характеристика. Например, процессору нужно строго определённое напряжение (обычно около 1 вольта). Если подать слишком маленькое напряжение, электроны будут двигаться слишком вяло, и процессор начнёт ошибаться в вычислениях. Если подать слишком большое — электроны побегут слишком быстро и могут повредить тончайшие цепи внутри чипа.
Напряжение измеряется в вольтах. Это как «метры высоты» для водопадов: чем выше водопад, тем сильнее удар воды внизу, и тем мощнее поток. Для разных частей компьютера нужны разные «высоты» — видеокарта, память и процессор питаются через отдельные стабилизаторы, которые делают «ровную горку» нужной высоты, чтобы поток электронов был идеально настроен.
Таким образом, напряжение — это не количество электронов и не их скорость, а именно сила, с которой мы их толкаем. Как и в водопроводе, давление нужно регулировать: слишком слабое — и ничего не работает, слишком сильное — и можно сломать систему. Компьютер живёт на тонком балансе этих «электрических давлений», и всё его питание построено на том, чтобы держать этот баланс идеально ровным. Проще говоря, напряжение — это «электрическое давление», без которого ни один гаджет не включится. Именно оно заставляет бегать электроны по микросхемам, чтобы ты мог читать этот текст.
Ток - сколько электронов проходит
В прошлом уроке мы говорили о напряжении — разности потенциалов на концах провода, которая заставляет толкать электроны. Но сама по себе сила толчка ещё не говорит, сколько электронов реально проходит. Для этого есть другая величина — электрический ток.
Представь нашу прозрачную трубку с шариками-электронами. Если мы слегка наклоним её, шарики начнут медленно катиться. Если наклонить сильнее — побегут быстрее. Но важно другое: можно толкать сильно, а шариков будет мало, и поток окажется слабым. А можно толкать не очень сильно, но шариков в трубке будет очень много, и поток будет мощным. Ток — это не сила толчка, а количество электронов, которые проходят через сечение проводника за определённое время.
В электричестве ток измеряется в Амперах. Один Ампер — это очень много электронов, бегущих через провод каждую секунду. И хотя сами электроны микроскопические, их коллективное движение создаёт реальную нагрузку на проводник. Для компьютера ток так же важен, как и напряжение. Процессору может быть подано правильное напряжение, но если тока недостаточно, он не сможет запитать все свои транзисторы одновременно. Это похоже на ситуацию, когда у тебя сильный напор воды в шланге, но диаметр шланга настолько маленький, что наполнить ведро всё равно занимает много времени.
Но и слишком большой ток опасен: проводники и микросхемы имеют ограничения по количеству электронов, которые могут через них пройти без перегрева и разрушения. Именно поэтому в блоках питания компьютеров есть системы защиты, которые отключают питание при перегрузке по току, чтобы детали не сгорели.
Вместе напряжение и ток определяют, сколько энергии несёт электричество. Можно сказать, что напряжение — это «давление» в нашей трубке, а ток — «ширина потока». В компьютере инженеры тщательно рассчитывают оба параметра, чтобы каждая деталь получала ровно столько энергии, сколько ей нужно: не больше и не меньше.
Таким образом, ток — это мера количества электронов, проходящих через провод, и вместе с напряжением он определяет мощность электрического потока. Понимая разницу между «силой толчка» и «количеством шариков», мы ещё лучше видим, как компьютер управляет своей «электронной рекой» внутри.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 5. Проводники и изоляторы
P.S.
Кажется невероятным, что вся мощь современного компьютера строится на таких простых принципах? На моем курсе «Как работает компьютер. Просто о сложном» я покажу, как это знание делает вас не просто пользователем, а уверенным «повелителем» любой техники https://stepik.org/a/249383. Специально для Дзен действует промокод на 20%: DZEN20.
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
Если вам интересно копать глубже, разбирать реальные кейсы и получать знания, которых нет в открытом доступе — вам в IT Extra Premium.
Что внутри?
✅ Закрытые публикации: Детальные руководства, разборы сложных тем (например, архитектура высоконагруженных систем, глубокий анализ уязвимостей, оптимизация кода, полезные инструменты и объяснения сложных тем простым и понятным языком).
✅ Конкретные инструкции: Пошаговые мануалы, которые вы сможете применить на практике уже сегодня.
✅ Без рекламы и воды: Только суть, только концентрат полезной информации.
✅ Ранний доступ: Читайте новые материалы первыми.
Это — ваш личный доступ к экспертизе, упакованной в понятный формат. Не просто теория, а инструменты для роста.
👉 Переходите на Premium и начните читать то, о чем другие только догадываются.
👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!