Jego Wysokość Tranzystor

Materiał udostępniony na licencji:
CC BY 3.0
Jak wyglądałby świat bez komputerów, laptopów, smartfonów, czy
odtwarzaczy mp4? Trudno jest to sobie wyobrazić. Wszystko, co dziś
mamy zawdzięczamy mikroskopijnym tranzystorom. Z artykułu Prawo
Moore'a. Jak wygląda postęp? opublikowanego w Nauce dla Każdego
17 maja 2016 r. dowiecie się, w jaki sposób od ponad 50 lat możliwe jest
przewidywanie postępu w rozwoju elektroniki oraz czy zapowiedź końca
obowiązywania prawa Moore’a oznacza schyłek rozwoju technologii
cyfrowej.
Artykuł można wykorzystać do realizacji wątku tematycznego Technologie przyszłości na lekcjach
przyrody w szkole ponadgimnazjalnej. Może być również ciekawy dla uczniów gimnazjum i szkoły
ponadgimnazjalnej interesujących się elektroniką, fizyką i komputerami. W końcowej części materiału
znajdują się zadania maturalne z biologii oraz chemii, które można wykorzystać przy okazji pracy z
tekstem.
Przeczytaj informacje z Wikipedii na temat tranzystorów (Tranzystor, Wikipedia, wyszukano
14.05.2016 r. w: https://pl.wikipedia.org/wiki/Tranzystor), a następnie sprawdź ile zapamiętałeś
rozwiązując poniższe zadanie.
Wykreśl z tekstu niepoprawne stwierdzenia:
Tranzystor jest to element elektroniczny, którego rolą jest wzmacnianie sygnału elektrycznego /
przewodzenie prądu w jednym kierunku. Tranzystory dzielimy na bipolarne / semipolarne / unipolarne.
Wynalezienie tranzystorów uważane jest za przełomom w elektronice, ponieważ zastąpiły bardzo duże
lampy elektronowe / lampy kineskopowe. Tranzystory mają bardzo szerokie zastosowania, znajdują się
między innymi w: komputerach, smartfonach, silnikach elektrycznych, telewizorach, żarówkach.
Mikroprocesory, czyli centralne jednostki obliczeniowe wszystkich urządzeń elektronicznych
zbudowane są z jednego bardzo małego tranzystora / tysięcy / milionów tranzystorów. Obecnie
najważniejszym materiałem półprzewodnikowym, z którego budowane są tranzystory jest krzem /
german / miedź.
Przeczytaj uważnie tekst Prawo Moore'a. Jak wygląda postęp? z dodatku Nauka dla Każdego.
Następnie odpowiedz na pytania.
Materiał udostępniony na licencji:
CC BY 3.0
1. Wymień przynajmniej trzy urządzenia, oprócz telefonów i komputerów, które zawierają
tranzystory.
...................................................................................................................................................................
2. O czym mówi prawo Moore’a?
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
3. Wyjaśnij, dlaczego prawo Mooer’a nie jest prawdziwym prawem naukowym?
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
4. W jaki sposób specjalizacja może przyczynić się do dalszego rozwoju technologii cyfrowej?
...................................................................................................................................................................
Obejrzyj krótki filmik, z którego dowiesz się jak działa pamięć komputerów (możesz włączyć napisy w
języku polskim). Następnie rozwiąż poniższe zadanie.
TEDEd, How computer memory works - Kanawat Senanan, wyszukano 14.05.2016 r. w:
https://ed.ted.com/lessons/how-computer-memory-works-kanawat-senanan
Określ poprawność poniższych stwierdzeń. Wpisz P, jeśli zdanie jest prawdziwe lub F, jeśli jest
fałszywe.
L.p.
Zdanie
1.
Bit jest najmniejszą jednostką informacji używaną w odniesieniu do sprzętu
komputerowego.
2.
Informacje w pamięci komputera zapisywane są w systemie binarnym, czyli
dwójkowym, którego podstawą jest cyfra 1 i 2.
3.
Najpowszechniejszym typem pamięci podręcznej jest dynamiczna RAM czyli
DRAM.
4.
Pamięć długoterminowa polega na zapisie informacji na dysku magnetycznym.
5.
Najszybszym rodzajem pamięci długoterminowej są dyski półprzewodnikowe.
6.
Magnetyczne dyski są bardzo trwałe, mają praktycznie nieograniczoną
żywotność.
P/F
Materiał udostępniony na licencji:
CC BY 3.0
Krzem jest podstawowym materiałem budującym elementy elektroniczne. Poniżej znajdziesz zadania
maturalne dotyczące krzemu oraz jego związków.
Poniżej scharakteryzowano dwa pierwiastki: A i B. Podaj nazwy opisanych pierwiastków.
Pierwiastek A jest metalem lekkim, srebrzystym, kowalnym. Bardzo dobrze przewodzi ciepło i prąd
elektryczny. Jest składnikiem lekkich stopów, np. elektronu, stosowanego do wyrobu części
samolotów. Znajduje też zastosowanie do produkcji opakowań i folii. Jego minerał o nazwie korund
jest bardzo twardy i ma duże znaczenie techniczne. Barwne odmiany korundu to rubiny i szafiry.
Pierwiastek B jest ciałem stałym, twardym i kruchym. Zalicza się go do półprzewodników. Stosowany
jest do produkcji stopów z żelazem, a także tranzystorów i ogniw fotoelektrycznych. Należy do grupy
pierwiastków najczęściej występujących w skorupie ziemskiej. Jego najważniejszy związek występujący
w przyrodzie w bardzo dużych ilościach to kwarc.
Nazwa pierwiastka A: .....................................................................
Nazwa pierwiastka B: .....................................................................
Czysty krzem można otrzymać w wyniku redukcji krzemionki (SiO2) glinem.
Napisz równanie reakcji redukcji krzemionki za pomocą glinu.
...................................................................................................................................................................
Źródło: Arkusz maturalny.pl, Chemia – poziom rozszerzony. Przykładowy zestaw zadań. Marzec 2008,
wyszukano 15.05.2016 r. w:
http://www.arkuszmaturalny.pl/matura_chemia_rok_2008_arkusze_i_odpowiedzi.html)
Autor artykułu odnosi prawo Moore’a do układów biologicznych, które także zwiększają
swoją liczebność aż do chwili pojawienia się czynnika limitującego. Rozwiązując poniższe zadania,
przypomnisz sobie materiał dotyczący funkcjonowania ekosystemów.
Rzęsa (Lemna L.) – rodzaj drobnych roślin wodnych, liczący trzynaście gatunków, występujących niemal
na całym świecie, z czego w Polsce występuje pięć gatunków (w tym dwa introdukowane). Są to rośliny
o budowie uproszczonej do poziomu organizacji roślin plechowatych, a ich jedynymi wyróżnialnymi
organami są zredukowane kwiaty oraz korzeń, co zilustrowano poniższymi rysunkami.
Materiał udostępniony na licencji:
CC BY 3.0
Rośliny te osiągnęły niezwykłą skuteczność rozmnażania wegetatywnego – w sprzyjających warunkach
potrafią podwoić swoją liczebność nawet w ciągu 48 godzin. Charakteryzuje je wysoka zawartość białka
– można pozyskać więcej białka z rzęsy niż z soi rosnącej na takiej samej powierzchni.
W tabeli przedstawiono wyniki badania składu chemicznego rzęsy pobranej ze stawu i rzęsy pobranej
ze zbiornika w oczyszczalni ścieków.
Składniki
azot (ogólny)
fosfor (ogólny)
wapń
potas
Zawartość składników mineralnych w suchej masie (%)
rzęsa ze stawu
0,7
0,3
0,3
0,3
rzęsa z oczyszczalni ścieków
4,7
2,1
1,2
1,4
Na podstawie: http://pl.wikipedia.org/wiki/Rzęsa; http://wr.utp.edu.pl/npk/rzesa.htm;
http://pl.wikipedia.org/wiki/Fitoremediacja [dostęp: 08.11.2014];
A. Szweykowska, J. Szweykowski: Botanika, t. 2., Warszawa 2007, s. 454.
a) Podaj nazwę zależności (oraz czynnik stanowiący jej podłoże), która może zaistnieć między rzęsą
pokrywającą powierzchnię stawu i roślinami żyjącymi pod powierzchnią wody. Określ skutki tej
zależności dla roślin w stawie.
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
b) Na podstawie tekstu wymień dwie cechy rzęsy, które sprawiają, że uprawia się ją na skalę
przemysłową jako paszę dla zwierząt. Odpowiedź uzasadnij.
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
c) Na podstawie danych z tabeli narysuj diagram słupkowy (w jednym układzie współrzędnych),
ilustrujący zawartość dwóch pierwiastków biogennych w suchej masie rzęsy ze stawu i rzęsy z
oczyszczalni ścieków.
Materiał udostępniony na licencji:
CC BY 3.0
d) Na podstawie informacji o składzie chemicznym rzęsy ze stawu i z oczyszczalni ścieków, sformułuj
wniosek dotyczący właściwości rzęsy przydatnych w oczyszczaniu ścieków.
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
Źródło: EGZAMIN MATURALNY BIOLOGIA. Poziom rozszerzony. ZBIÓR ZADAŃ. Materiały pomocnicze
dla uczniów i nauczycieli, CKE 2015, wyszukano 15.05.2016 r. w:
https://www.cke.edu.pl/images/_EGZAMIN_MATURALNY_OD_2015/Materialy/Zbiory_zadan/Matur
a_Zbiór_zadań_Biologia.pdf
Joanna Cwynar-Wojtonis
W materiale wykorzystano następujące ikony z portalu thenounproject.com (data dostępu: 17.05.2016 r.):
1.
Transistor, Iris Roijakkers, CC BY 3.0 US
Materiał udostępniony na licencji:
CC BY 3.0
Tranzystor jest to element elektroniczny, którego rolą jest wzmacnianie sygnału elektrycznego /
przewodzenie prądu w jednym kierunku. Tranzystory dzielimy na bipolarne / semipolarne / unipolarne.
Wynalezienie tranzystorów uważane jest za przełomom w elektronice, ponieważ zastąpiły bardzo duże
lampy elektronowe / lampy kineskopowe. Tranzystory mają bardzo szerokie zastosowania, znajdują się
między innymi w: komputerach, smartfonach, silnikach elektrycznych, telewizorach, żarówkach.
Mikroprocesory, czyli centralne jednostki obliczeniowe wszystkich urządzeń elektronicznych
zbudowane są z jednego bardzo małego tranzystora / tysięcy / milionów tranzystorów. Obecnie
najważniejszym materiałem półprzewodnikowym, z którego budowane są tranzystory jest krzem /
german / miedź.
1. Kalkulatory, zegarki, radia, sprzęt AGD: pralki, zmywarki itp. Ogólnie wszystkie urządzenia, które
mają funkcje programowania.
2. Liczba tranzystorów w układzie scalonym zwiększa się wykładniczo w czasie (podwojenie ich liczby
następuje co 12, 18, 48, a obecnie 60 miesięcy. Prawo to dotyczy też podwajania się mocy
obliczeniowej procesorów oraz gęstości zapisu informacji na dyskach magnetycznych.
3. Ponieważ nie posiada dowodu naukowego, wynika jedynie z obserwacji.
4. Specjalizacja oznacza dopasowanie układów scalonych do konkretnych aplikacji, czego efektem
będzie wzrost szybkości działania urządzeń elektronicznych oraz ich energooszczędność.
1. - P, 2. - F, 3. - P, 4. - P, 5. - P, 6. - F
Model odpowiedzi dostępny pod linkiem:
http://www.arkuszmaturalny.pl/matura_chemia_rok_2008_arkusze_i_odpowiedzi.html
Arkusz maturalny.pl, Odpowiedzi i schemat punktowania. Poziom rozszerzony, wyszukano 15.05.2016r.
Model odpowiedzi dostępny pod linkiem:
https://www.cke.edu.pl/images/_EGZAMIN_MATURALNY_OD_2015/Materialy/Zbiory_zadan/Matur
a_Zbiór_zadań_Biologia.pdf
EGZAMIN MATURALNY BIOLOGIA. Poziom rozszerzony. ZBIÓR ZADAŃ. Materiały pomocnicze dla
uczniów i nauczycieli, CKE 2015, wyszukano 15.05.2016 r.