...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Для сравнения проводников из различных металлов пользуются понятием удельного сопротивления. Это такое сопротивление, которое оказывает току проводник длиной 1 м и сечением 1 мм² (диаметр проводника при этом около 1,13 мм). Единицу сопротивления назвали омом в честь немецкого физика Г. Ома (1787–1854). Так вот, каждый метр стальной проволоки указанного диаметра оказывает току сопротивление, равное 0,138 Ом, а каждый метр такого же диаметра медной проволоки — 0.017 Ом, т. е. в 8 раз меньше.

Чтобы лучше представить ослабление тока в проводах из-за их сопротивления, предположим, что к линии, образованной двумя стальными проводами сечением 1 мм, подключена батарея напряжением 220 В (с таким напряжением мы имеем дело в наших квартирах). Размыкая и замыкая ключ, будем посылать в линию двоичные импульсы тока и регистрировать их на выходе участков линии различной длины.

Подсчитаем сопротивление, оказываемое току линией длиной, например, 1 км. Сопротивление провода определяется, как известно из школьного курса физики, по формуле R = ρ∙l/s (здесь l — длина провода, м; s — площадь его сечения, мм²; ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлен провод). При l = 1000 м, s = 1 мм2 и ρ =0,138 Ом∙м/мм² сопротивление R = 138 Ом. Так как линия состоит из двух проводов, ее сопротивление равно 276 Ом. Согласно закону Ома (установленному немецким физиком полтора столетия назад), амплитуда импульсов тока в ней будет равна 220 В/276 Ом = 0,8 А. Этого тока достаточно, чтобы заставить вспыхивать в такт импульсам обычную электрическую лампу, подключенную к проводам в конце линии.

Стальная линия связи, имеющая протяженность 10 км, оказывает сопротивление току в 10 раз большее, т. е. 2760 Ом. Естественно, в такое же число раз уменьшится амплитуда импульсов тока в линии: она будет равна 0,08 А, или 80 мА. Потери тока настолько ощутимы, что зарегистрировать передаваемую двоичную информацию с помощью обычной электрической лампы уже не удается. Для этой цели теперь подойдет, пожалуй, только лампочка от карманного фонарика.

Вспомним: сопротивление медного провода в 8 раз меньше, чем стального. Следовательно, с помощью лампочки от карманного фонарика мы сможем уверенно регистрировать импульсы в медной линии даже через 80 км. Становится понятным, почему "рельсы", по которым путешествуют биты, делают медными.

Есть еще одна причина, по которой жилы кабеля предпочитают делать из меди, а не из стали. Чтобы сделать сопротивление провода меньше, нужно увеличить его сечение. Провод из стали будет оказывать току такое же сопротивление, как и медный, если его диаметр увеличить в 2,8 раза. Забегая вперед, скажем, что существуют кабели, содержащие под одной оболочкой 500 и даже 1 000 медных жил. Легко представить, как "растолстеет" такой кабель (обычно он не толще человеческой руки), если заменить в нем медные проволоки стальными, каким неподъемным он окажется.

Мы уже несколько раз упоминали слово "кабель". Пора сказать что он из себя представляет. Кабель — это набор медных проволок (жил), которые изолируются друг от друга (для предо» вращения короткого замыкания между ними) и объединяются под общей оболочкой. Первые кабели появились во второй половине XIX в. Их история насыщена неожиданными, а порой и драматическими событиями.