Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

 

 

 

сечения сопротивление может быть разным; допустим, что оно 10 кг3 (в среднем). Можно ли считать, что это подлинная прочность стекла? Советские ученые доказали, что если вместо од­ной толстой стеклянной нити сечением в 1 мм2 взять стеклянное волокно, допустим, из 1000 нитей с сечением у каждой в 0, 001 мм2, то прочность такой составной нити будет уже 100 кг/мм2, т. е. сравняется с прочностью же­лезной проволоки.

Причина такого загадочного явления ока­залась прежде всего в ... трещинах. Если одна-единственная крохотная трещина возникнет в волокне с сечением в 1 мм2, то под действием нагрузки эта трещина начнет быстро удлинять­ся, пока волокно не лопнет. Если та же трещина возникнет в одном из волокон нити, состоящей из 1000 тончайших волоконец, то это волокно также лопнет, но другие 999 волокон останутся неповрежденными и стеклянная нить выдер­жит нагрузку.

Это замечательное явление уже используется в технике. Стеклянное волокно, склеенное пласт­массой,— прочный материал «стеклопластик». Из него можно делать детали машин, не менее прочные, чем из стали, но гораздо более легкие. Многим любителям рыбной ловли уже известны великолепные удилища из стеклопластика. Они легки и очень прочны.

Такое свойство реальных кристаллов и сте­кол открывает перед техникой практические, очень важные перспективы:

1. Если нужно резко повысить прочность твердого тела, не обязательно создавать новое вещество. Устранив дефекты, можно во много раз повысить прочность уже известного вещест­ва. Советские ученые давно доказали такую возможность.

2. Чтобы понизить прочность твердого тела и тем самым облегчить его помол (дробление), можно ввести в него так называемые поверх­ностно-активные вещества, которые проникают по трещинам в глубь кристалла и значительно облегчают его раскалывание. Это также доказа­ли своими исследованиями советские ученые — П. А. Ребиндер и др. (см. ст. «Замечательные явления на границах между телами»).

Удивительные свойства полупроводников. Много веков известны человечеству металлы. Из них изготовлялись машины, оружие, утварь. В прошлом веке открыли возможность пере­давать на многие тысячи километров электри­ческую энергию, т, е. поток электронов. Метал­лы, например серебро, медь и алюминий, ока­зались превосходными проводниками электричества. Электрические провода изготовляются сейчас из меди и алюминия, а для очень точных приборов — и из серебра.

Для электропередач, кроме проводов, по­требовались и изоляторы, например слюда, фарфор. Такие материалы называют диэлектри­ками. Они практически не проводят ток и пре­пятствуют его потерям в электрической сети. Но существует много веществ, промежуточных по электропроводности между металлами и ди­электриками. Они и проводники плохие, и изо­ляторы негодные. Их назвали полупроводниками. До второй четверти нашего века они не вызы­вали особый интерес. А сейчас нет школьника, который не слыхал бы о фантастических свой­ствах полупроводников (см. ст. «Полупровод­ники») .

Полупроводники способны непосредственно превращать энергию нагретых тел и даже энер­гию солнечного луча в энергию электрическую. Полупроводники позволяют сильно уменьшить размеры многих приборов. Например, электрон­но-счетная машина совсем еще недавно занимала целый зал. Машина с такими же возможностями, построенная на полупроводниках, может быть помещена в чемодане. Мотор-генератор, превра­щающий переменный ток в постоянный, весит полтонны, а полупроводниковый выпрямитель тока такой же мощности — всего полкилограмма.

О многочисленных применениях полупро­водников подробно рассказано в статье «Полу­проводники». Все эти богатейшие для техники возможности кроются в крохотных кусочках твердых или стеклообразных тел, обладающих свойствами полупроводников.

В чем сущность свойств полупроводника? Почему, например, металл свинец не может за­менить в технике своих соседей по четвертой группе периодической системы — полупровод­ники германий и кремний?

Различие между металлами, полупроводни­ками и диэлектриками вызвано тонкими дета­лями в строении атомов и особенностями энер­гетических уровней в твердых телах. Атом любого элемента состоит из положительно за­ряженного ядра и окружающих ядро электро­нов. Число электронов в атоме равно порядко­вому номеру элемента в периодической системе. Электроны расположены в оболочках, на уровнях, строго определенных для каж­дого элемента. Число электронов для каждого уровня строго ограничено. Между уровнями — «запрещенные» для электронов области. Элект­рон может при определенных условиях «соско­чить» со своего уровня, но тогда он должен пе-

374