Номер 5, страница 380 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

5. Как устроена магнитная память компьютера?

Как осуществлялась магнитная запись звука?

Решение:

Процесс магнитной записи звука основан на преобразовании звуковых колебаний в изменения магнитного поля, которые "запоминаются" на носителе. Этот процесс включает несколько ключевых этапов и компонентов:

1. Преобразование звука в электрический сигнал. Звуковые волны (колебания воздуха) улавливаются микрофоном. Внутри микрофона мембрана колеблется под действием звука, и эти механические колебания преобразуются в переменный электрический ток. Частота и амплитуда этого тока соответствуют частоте и громкости исходного звука.

2. Усиление сигнала. Электрический сигнал, поступающий с микрофона, обычно очень слабый. Поэтому перед записью его усиливают с помощью электронного усилителя.

3. Запись на магнитный носитель. Усиленный электрический сигнал подается на записывающую головку. Записывающая головка представляет собой, по сути, электромагнит с сердечником, имеющим узкий зазор. Переменный ток, протекающий в обмотке головки, создает в зазоре переменное магнитное поле. Магнитный носитель (чаще всего это пластиковая лента с нанесенным слоем ферромагнитного порошка, например, оксида железа) протягивается с постоянной скоростью мимо зазора записывающей головки. Магнитное поле головки воздействует на частицы ферромагнетика и намагничивает их. Величина и направление остаточной намагниченности каждого участка ленты оказываются пропорциональны силе и направлению тока в головке в соответствующий момент времени. Таким образом, на ленте создается "магнитный отпечаток" звукового сигнала.

Ответ: Магнитная запись звука осуществлялась путем преобразования звуковых волน в аналоговый электрический сигнал с помощью микрофона, усиления этого сигнала и последующей его подачи на записывающую головку. Головка создавала переменное магнитное поле, которое намагничивало движущуюся мимо нее магнитную ленту, оставляя на ней магнитную копию исходного звукового сигнала.

4. Как осуществлялось воспроизведение магнитной звукозаписи?

Решение:

Воспроизведение магнитной звукозаписи — это обратный процесс записи, основанный на явлении электромагнитной индукции. Он позволяет преобразовать сохраненный на ленте магнитный образ обратно в звук.

1. Считывание магнитного сигнала. Магнитная лента с записью протягивается с той же постоянной скоростью, что и при записи, мимо зазора воспроизводящей головки. Часто в бытовых магнитофонах для записи и воспроизведения используется одна и та же универсальная головка.

2. Электромагнитная индукция. Каждый намагниченный участок ленты, проходя мимо зазора головки, создает в ее магнитном сердечнике переменный магнитный поток. Согласно закону Фарадея, изменение магнитного потока, пронизывающего катушку (обмотку) головки, индуцирует в ней электродвижущую силу (ЭДС), то есть создает переменный электрический ток. Форма этого электрического сигнала в точности повторяет форму магнитного сигнала на ленте.

3. Усиление сигнала. Сигнал, полученный с воспроизводящей головки, очень слаб. Его необходимо значительно усилить с помощью усилителя.

4. Преобразование в звук. Усиленный электрический сигнал подается на громкоговоритель (динамик) или наушники. В громкоговорителе ток проходит через катушку, прикрепленную к диффузору. Взаимодействие магнитного поля этой катушки с полем постоянного магнита заставляет диффузор колебаться. Эти колебания создают в воздухе звуковые волны, которые мы и слышим как воспроизведенный звук.

Ответ: Воспроизведение осуществлялось путем протягивания магнитной ленты мимо воспроизводящей головки. Переменное магнитное поле участков ленты создавало в обмотке головки слабый переменный электрический ток (ЭДС индукции). Этот ток усиливался и подавался на динамик, который преобразовывал его обратно в звуковые колебания.

5. Как устроена магнитная память компьютера?

Решение:

Магнитная память компьютера, ярким представителем которой является жесткий диск (HDD - Hard Disk Drive), предназначена для долговременного хранения цифровой информации (данных и программ). В основе ее работы лежит принцип записи и считывания двоичных данных (битов, представленных как 0 и 1) путем локального намагничивания участков носителя.

Основные компоненты жесткого диска:

1. Пластины (Platters): Это жесткие диски из алюминия или стекла, покрытые с обеих сторон тончайшим слоем ферромагнитного материала. На этот слой и записывается информация. В одном накопителе обычно несколько таких пластин, расположенных на одной оси.

2. Шпиндель и двигатель: Пластины закреплены на шпинделе, который вращается с очень высокой и постоянной скоростью (например, 5400, 7200 оборотов в минуту).

3. Блок магнитных головок: Для каждой поверхности каждой пластины имеется своя головка для чтения и записи. Головки закреплены на рычагах (коромыслах), которые могут синхронно перемещаться над поверхностью дисков. Сама головка — это миниатюрный электромагнит. В режиме работы головки "парят" над поверхностью диска на расстоянии в несколько нанометров на воздушной подушке, создаваемой быстрым вращением пластин.

4. Привод головок (Actuator): Это система, которая очень быстро и точно перемещает блок головок по радиусу дисков, позволяя им получать доступ к различным областям пластин.

5. Плата электроники (Controller Board): Управляет работой всех механических частей диска, обрабатывает запросы от компьютера, преобразует данные для записи и считывания.

Принцип работы:

Запись данных: Для записи бита информации (0 или 1) на головку подается электрический ток определенного направления. Этот ток создает магнитное поле, которое изменяет намагниченность крошечного участка (домена) на поверхности вращающейся пластины. Одно направление намагниченности кодирует "1", противоположное — "0".

Считывание данных: При считывании головка перемещается над дорожкой с данными. Намагниченные участки на диске, проносясь под головкой, вызывают изменение ее собственных магнитных свойств. Современные головки используют магниторезистивный эффект — их электрическое сопротивление меняется в зависимости от направления внешнего магнитного поля. Электроника фиксирует эти изменения сопротивления, преобразуя их обратно в последовательность нулей и единиц.

Данные на дисках организованы в виде концентрических дорожек (треков), а каждая дорожка разделена на секторы. Адрес любого файла на диске определяется номером пластины, номером дорожки и номером сектора.

Ответ: Магнитная память компьютера (например, жесткий диск) состоит из вращающихся пластин с магнитным покрытием и блока головок для чтения/записи. Данные хранятся в виде битов (0 и 1), которые кодируются направлением намагниченности микроскопических участков на поверхности пластин. Головки записывают данные, создавая магнитное поле, и считывают их, обнаруживая изменения магнитного поля от намагниченных участков.