Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 4. Напряжение и ток.
Теперь, когда мы знаем, что электричество — это движение свободных электронов, логично спросить: могут ли электроны двигаться в любом материале? Оказывается, нет. Некоторые вещества позволяют электронам перемещаться свободно, а другие — категорически нет. Первые называются проводники, вторые — изоляторы.
Представь, что у нас есть трубка, наполненная шариками. Если стенки трубки гладкие и шарики ничто не держит, они легко покатятся — это как проводник. А если стенки усеяны липким клеем, который мгновенно приклеивает каждый шарик, то никакого движения не будет — это как изолятор.
В проводниках (например, в металлах — медь, алюминий, золото) внешние электроны слабо связаны с атомами и могут свободно перемещаться. В изоляторах (резина, стекло, пластик) электроны крепко «привязаны» к своим атомам (как-будто приклеены) и не могут покинуть их без очень сильного воздействия.
В компьютере проводники — это, например, медные дорожки на материнской плате и провода в кабелях. Они переносят электрические сигналы и питание между компонентами. А изоляторы — это пластиковые оболочки кабелей, слои между дорожками на плате, корпус деталей. Они защищают нас от удара током и сам компьютер — от коротких замыканий.
Есть ещё интересный промежуточный класс материалов — полупроводники. В обычных условиях они ведут себя как изоляторы, но если на них подать нужный сигнал (напряжение) или нагреть, они начинают проводить электричество. Именно из полупроводников делают транзисторы, которые управляют потоками электронов внутри процессора. То есть в зависимости от условий трубка с шариками может быть то с клеем, то без. То есть трубка которая может совмещаться в себе свойства проводника и изолятора в зависимости от воздействия напряжения на эту трубку.
Таким образом, проводники, изоляторы и полупроводники — это как три типа труб: открытые для потока, закрытые для потока и умные, которые могут открываться и закрываться по команде. Компьютер — это сложная сеть из этих трёх видов материалов, где каждый выполняет свою роль в управлении «электронной рекой».
Сопротивление
Мы уже знаем, что электроны бегут по замкнутой цепи и что им нужен проводник. Но даже в самом хорошем проводнике движение электронов не бывает абсолютно свободным. На их пути всегда есть преграды — атомы материала, которые замедляют и рассеивают их энергию. Эта «трудность движения» называется сопротивление.
Представь, что у нас есть трубка с шариками. Если трубка гладкая и широкая, шарики катятся легко. Если же она узкая и внутри много неровностей, шарики будут постоянно цепляться и замедляться. Это и есть аналог электрического сопротивления: чем уже и «шершавее» путь, тем труднее электронам пройти.
Сопротивление измеряется в омах. Малое сопротивление — это как широкий, чистый тоннель для потока электронов. Большое сопротивление — как узкий коридор, в котором можно пройти только медленно и по одному.
В компьютере сопротивление встречается везде: в медных дорожках материнской платы, в контактах разъёмов, в самих микросхемах. Иногда сопротивление полезно — например, специальные детали резисторы специально создают нужное препятствие для электронов, чтобы ограничить ток и не допустить перегрузки.
Но лишнее сопротивление — это потеря энергии и нагрев. Если дорожка на плате слишком тонкая, она сильнее сопротивляется потоку электронов, и часть энергии уходит в тепло. Именно поэтому в мощных видеокартах используют толстые медные слои, чтобы ток мог идти с минимальными потерями.
Можно сказать, что напряжение — это толчок, ток — это количество электронов, а сопротивление — это трение на пути. Баланс этих трёх величин определяет, как хорошо работает электрическая цепь. В компьютере всё рассчитано так, чтобы электроны шли ровно с той скоростью и в том количестве, которое нужно для точной и стабильной работы.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 6. Цепь - как сделать так, чтобы электроны двигались
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!