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种植园能源：从奴隶劳动到机器训练
一台厌倦世事、重获生机的轧棉机马达在玻璃柜中旋转，其预期的工业轰鸣声被外壳底部的消声泡沫吸收。这台机器是凯文·比斯利 (Kevin Beasley) 的作品《一片风景：轧棉机马达，2012-18 年》（图 1）的核心，该作品于 2019 年春季在纽约惠特尼美国艺术博物馆展出。在柜子里，比斯利放置了十几个麦克风，将这台庞大机器的噪音传递到隔壁的房间。在那里，感官体验被颠倒了：墙壁是黑暗的，衬有吸音垫，表演时会以各种颜色亮起；电线通向后墙摆放的合成器；高保真扬声器将马达放大的现场直播声音填满整个房间；观众坐在长凳或地板上，沉浸在机械的音景中。声音和视觉分离后，马达的缺席可以理解为人们同意将其噪音当作音乐来享受。这样，A 的观点激发了人们对黑人音乐表达的批判性反思，这种音乐表达是以黑人的社会边缘化为条件的。1 然而，比斯利拒绝将马达的声音挪用来表达音乐的崇高；他几乎没有调整其工业轰鸣声。相反，马达的现成时间和空间——它从 1940 年到 1973 年为阿拉巴马州的轧棉机提供动力——被允许进入博物馆的白色墙壁。马达不仅仅是一种乐器，它更是一种存储设备，其非人的节奏让人回想起种植园的积累历史，其错位表明它代表了种植园的第一批技术：黑奴在监工鞭子的威胁下像机器一样工作。A 的观点呼吁人们关注种族奴隶制和工业化之间的交易，这种交易在 19 世纪帮助种族资本主义实现技术转型的科学和工程努力中被广泛否认。在本文中，我旨在通过 Beasley 的作品提供的种植园的时间位移来重新连接这段历史。这种方法试图解决 Ian Baucom 所说的跨大西洋奴隶制时代“在当下的货舱中积累”的问题。2 通过以这种方式构建种植园景观的时间性，我们可以看到工业时代如何以不间断的链条继承了奴隶制对人类的技术使用。蒸汽机、电动机和黑奴通过它们的使用参数联系在一起——作为设备、作为种植园主改善土地的假肢、作为将能量转化为机械运动、将运动转化为利润的动力源。身体和机器通过它们提供的力量进行工作和为种植园运营提供动力而联系在一起，这种力量在 19 世纪的物理学中被量化为一种抽象且可转换的能量概念。正是通过这种能量的概念化，我追踪了
核动力船舶推进
核动力船舶推进 © M. Ragheb 6/21/2021 1.简介 有几种趋势正在塑造海军舰艇技术的未来愿景：全电动舰艇、全封闭喷射泵推进器、定向能激光、微波和电磁武器、高超音速巡航导弹、隐形技术、无人驾驶飞行器 (UAV)、群体水下无人驾驶飞行器 (UUV) 机器人潜艇、推进器喷水推进、磁流体动力推进、濒海舰艇和停泊驳船用于发电。全电动船舶推进概念被采用为未来美国水面战斗动力源。下一个发展或先进电力系统 (AEPS) 涉及将几乎所有船上系统转换为电力；甚至最苛刻的系统，例如航空母舰上的推进器和弹射器。它将包括新武器系统，例如现代电磁轨道炮和自由电子激光器以及飞轮和超级电容器储能系统。美国海军计划到 2030 年代中期将其 284 艘舰艇舰队扩大到 355 艘。随着高超音速武器运载系统的出现，将美国海军 (USN) 配置为具有远程无人机打击能力的小型核动力平台是未来的潮流。高超音速将由一支由小型和快速舰艇组成的分布式舰队来对抗。任何类型的导弹群威胁都对美国航母构成威胁，而它们可能会变得更小，由一组由人类驾驶的飞机指挥的无人机组成。它们将是垂直发射车，随身携带远程一次性加油机或微型核反应堆，作为长期盘旋和续航的能源。这些舰船将更小，采用核动力。常规舰船每隔几天就需要加油，而且必须配备加油机。核动力舰船的速度和续航能力要快得多。太空是下一个战场，武器平台将更多、更小、无人驾驶。航空母舰是意图和全球野心的声明，也是军事力量的明显投射。它们是一支多才多艺的强大力量，能够进行人道主义和灾难救援以及高端作战。拥有 5,000 名船员的航空母舰正面临脆弱性危机，这将导致小型舰船从分散地点发射无人机。美国海军拥有 10 艘航母，英国有两艘，中国有一艘，正在建造另一艘。一艘美国航母上有 3,000 多名水手。俄罗斯、法国和意大利各有一艘航母，印度也加入了这一行列。美国海军每年要花费 1 亿多美元来维持一艘尼米兹级航母的海上运行，这还不包括飞行作业、弹药和船员工资的费用。它们作为打击群在高威胁地区运作，包括防空驱逐舰、反潜护卫舰和攻击潜艇，以及运载食物和弹药的油罐车和固体支援舰。世界各地的海军都使用三分法则：或者说每艘在海上的船，一艘准备部署，而另一艘则返回港口进行维护。核动力航母（如尼米兹级）的航程不受限制，而常规动力航母（如伊丽莎白女王号）的航程为 10,000 英里。
12v电池尺寸表
国际电池委员会 (BCI) 根据物理尺寸将电池尺寸分为不同的组，使用英寸和毫米进行测量。使用 BCI 电池尺寸表可以帮助用户找到合适的替代品。要找到合适的替换电池，必须知道旧电池的 BCI 组号，但仅靠这些信息可能还不够。一些作为最佳匹配的电池可能比标准尺寸稍大，这可能会在紧密贴合的隔间中造成问题。下面提供了列出流行 BCI 电池组及其尺寸的图表：27 组电池：子组尺寸指南27 组电池细分为三个子组，按其尺寸（长 x 宽 x 高）分类。每个子组的实际尺寸为：306 x 173 x 225 毫米、318 x 173 x 227 毫米和 298 x 173 x 235 毫米。选择新电池时，请验证实际尺寸以确保兼容性。 31 组电池概述 BCI 将 31 组深循环电池定义为适用于车辆、船舶和远程电源。这些电池可以多次放电和充电。尺寸：13 英寸长、6 13/18 英寸宽和 9 7/16 英寸高。 34 组电池：中型动力源 BCI 34 组电池为中型，功能强大，提供 750-900 CCA、100-145 分钟的储备容量。它们具有 50-75 Ah 范围内的 20 小时容量。重量在 16.8kg 和 23.1kg 之间不等，具体取决于电池类型和内部结构。 35 组电池：两用电源 BCI 35 组电池常用于启动和两用应用，例如汽车、卡车、房车和医疗设备。这些铅酸电池的尺寸范围从 20h 到 125-230 cm3，电气特性取决于设计、预期用途和电池类型。47、48 和 49 组电池 BCI 51 组电池的尺寸为 9.374 x 5.0625 x 8.8125 英寸和 23.8 x 12.9 x 22.3 厘米，适用于大多数汽车的防振应用。这些吸收性玻璃垫密封铅酸电池设计为适合标准电池仓。BCI 65 组电池通常用于汽车、船舶和工业环境。平均容量范围从 70 到 75 Ah/20h，最大放电电流为 750-950 安培，它们适用于启动和深循环应用。这些中型 AGM SLA 电池通常重 20-25 千克，尺寸为 306 x 190 x 192 毫米（12 x 7.5 x 6.6 英寸）。BCI Group 75 电池主要设计用于汽车和轻工业，具有出色的启动能力和双重用途。它们通常用于汽车、卡车和轻型卡车，为内燃机和各种负载供电。Group 78 电池可用作汽车、轻型卡车、船舶和工业环境中的多种启动和通用电池。它们需要高质量和耐用的性能，以频繁提供大电流和快速充电。它们的尺寸为 10.25 x 7.0625 x 7.6875 英寸（26 x 17.9 x 19.6 厘米），可以与其他组尺寸互换使用。同样来自 BCI 的 94R 组电池广泛用于汽车和轻工业应用，常见于乘用车和商用设备。BCI 94R 组电池类型包括 H7、L4 和 LN4，主要用于宝马、奔驰、奥迪等公司生产的车辆。这些电池在低温条件下提供电力，充电迅速，支持各种车载电子设备，并可承受自动启停应用。尺寸范围从 12.4 x 6.9 x 7.5 英寸到 315 x 175 x 190 毫米，重约 3.6 至 25.8 公斤。常见的 BCI 集团电池包括：* GC2 和 GC2H：深循环电池，用于高尔夫球车、船舶应用、离网系统、医疗和安全系统。* 尺寸：（长 x 宽 x 高）GC2 为 10.375 x 7.18 x 10.625 英寸或 264 x 183 x 270 毫米，GC2H 为 11.625 英寸或 295 毫米。其他电池类型包括：* BCI 集团 GC8 和 GC8H：重型深循环电池，用于高尔夫球车、船舶应用、离网系统、医疗和安全系统。* 尺寸：（长 x 宽 x 高）GC8 为 10.375 x 7.18 x 10.625 英寸或 264 x 183 x 277 毫米，GC8H 为 11.625 英寸或 295 毫米。 BCI Group GC12 电池为汽车、离网和轻工业应用提供可靠电力，专为深循环使用和离网发电而设计。这种类型的电池通常用于高尔夫球车和其他需要稳定电源的应用。BCI Group 提供一系列电池，包括 4D、6D 和 8D 电池等重型商用电池，以及 U1 和 U1R 电池等通用电池。这些电池的尺寸因其大小而异。- **BCI Group 4D、6D 和 8D 电池：** - 这些是重型商用电池，用于高需求应用，如离网系统、安全和医疗设备备用装置、电动车、车辆电池和船用马达电池。- 它们具有相似的高度和长度，但宽度不同。例如： - BCI 组 4D 电池：20 3/4 x 7 9/16 x 10 1/2 英寸或 527 x 193 x 266 毫米 - BCI 组 6D 电池：21 5/8 x 8 1/4 x 12 1/4 英寸或 549 x 210 x 311 毫米 - BCI 组 8D 电池：20 3/4 x 11 x 9 7/8 英寸或 527 x 279 x 251 毫米 - **BCI 组 U1 和 U1R 电池：** - 这些是通用电池，用于医疗和安全设备、高尔夫球车、割草机、露营和电动滑板车等应用。 - 它们有以下尺寸： - BCI 电池组尺寸 U1：7 3/4 x 5 3/16 x 7 5/16 英寸或 197 x 132 x 186 毫米 - BCI 电池组尺寸 U1R（U216）：6 5/16 x 5 3/16 x 7 1/8 英寸或 160 x 132 x 181 毫米 这些电池专为特定用途而设计，具有不同的容量、重量和尺寸。汽车电池有各种尺寸和规格，有些很轻，有些很重。有些类似于标准 AA 电池，有些则具有独特的形状。12v 电池的尺寸差异很大，范围从 8 3/16 x 6 13/16 x 8 3/4 英寸到 10 1/4 x 6 13/16 x 9 3/8 英寸。这些尺寸特定于汽车电池，与其他电子应用中使用的尺寸不同。船舶、儿童玩具车和户外设备的电池也因其预期用途而具有不同的尺寸。有些电池是可充电的，这是可能的，因为启动车辆只需要初始电流。然后交流发电机接管，为电池充电。可充电电池适合频繁使用，而不可充电电池更适合不频繁使用。制造商还开发了较小版本的电池，例如用于鱼探仪的电池。将 12v 电池与 6v 电池进行比较会发现显著差异。 12v 电池包含六个电池，提供比 6v 电池（100 安培小时）高出两倍的电压和更大的安培小时容量（200-2400 瓦时）。
电力的导体和绝缘体列表
分类为电导体的材料具有有效携带或运输电流的能力，而由于内部电子的移动有限，绝缘子无法这样做。电子流经物质的易于性主要取决于它们可以轻易地经过其原子和原子核的方式。铁和钢等材料是示例性的导体，而玻璃和塑料等物质的电导率较差。价电子在电导传导中的作用不能夸大；这些最外面的电子与他们的父原子松散结合，并且可以相对容易从其位置移开。易于获得或损失电子的无机材料通常显示高电导率，而有机分子由于将它们固定在一起的强共价键而倾向于绝缘。有趣的是，某些材料可能会根据其组成而表现出不同水平的电导率；例如，纯净水是一种绝缘子，但脏水在某种程度上导致电力。添加杂质或与其他元素掺杂可以显着改变材料的电导率。在电导体中，由于普通条件下的高电导率，银是最好的。然而，它对破坏的敏感性和随后降低电导率的氧化物层的形成不可忽视。相反，经常在需要电流控制的应用中使用强大的绝缘子，例如橡胶，玻璃和钻石。某些材料在极低的温度下成为超导体。材料的形状和大小在确定其电导率水平方面也起着至关重要的作用；较厚的碎片通常表现出比较薄的电导性能更好。此外，温度波动会影响电导率水平，而温度通常会导致材料内的电子迁移率提高。大多数材料根据温度和其他因素表现出不同水平的电导率。凉爽的金属通常是好的导体，而热金属的效率往往降低。传导本身有时会改变材料的温度。在导体中，电子自由流动而不会损害原子或引起磨损。但是，移动电子确实会遇到阻力。因此，流经导电材料的电流会加热它们。金属和等离子体通常是好的导体，这是由于其价电子的移动性。绝缘子通常由有机分子组成，主要由牢固的共价键组合在一起，使电子很难流动。掺杂或杂质等因素也会影响电导率，如纯净水是绝缘体，但由于自由浮动离子而导致的盐水。所有材料都可以根据表1。表1：导体，绝缘体和半导体特性铜是一个众所周知的导体，以最小的对立传递电流。橡胶是一种绝缘子，通常用于涂上用于电动工作的工具手柄。van de Graaff在1930年代。需要极高的电压才能迫使橡胶进入传导。石墨，一种碳的形式，用作半导体，限制了给定电压产生的电流量。在本文中，我们探讨了导体，绝缘体和半导体的一些特征。导体导体是一种对电子流（电流）几乎没有反对的材料。由于其电阻较低，因此通过它产生电流所需的能量很少。最好的导体具有最低的电阻，使其非常适合传输电流。一个原子的价壳决定其电气特性，其价值壳电子和单位体积原子的数量影响电导率。绝缘子绝缘子是具有极高电阻的材料，可防止电流流动。例如，电源线上的绝缘材料可防止电流在接触时到达您。一些元素，例如霓虹灯，是天然绝缘体。用于保护技术人员的常见绝缘子包括橡胶，特氟龙和云母等化合物。正如预期的那样，导体和绝缘子具有相反的特性，绝缘子具有完整的价壳，单位体积的原子很少。半导体的任何表现出导体和绝缘子之间中间电导率的元素都可以视为半导体。半导体：当面对明显的电阻时，导体和绝缘子铜之间具有耐药性的材料最小的对立变得显而易见。当原子紧密相互作用时，它们的能级堆在一起。等式1实现了两个主要目的：它使我们能够计算利息并揭示利息价值及其变量之间的关系。例如，等式1说明$ r = \ rho \ frac {l} {a} $，证明电阻与电阻率，长度和与横截面面积成反比成正比。此外，温度由于温度系数而影响导体的电阻率，导体随着温度的升高而升高。回顾问题概述了导体，绝缘体，半导体的定义，并解释了电导率如何由价电子和原子密度确定。电阻率定义为特定材料体积的电阻，通常以CMIL-ω/FT或ω-CM单位测量。导体表现出正温度系数，表明随着温度升高的耐药性增加。这种基本的理解将材料根据电导率的电导率分类为导体，绝缘体和半导体。例如，如果两个原子连接，则与单个原子相比，相邻能级的数量将是两倍。随着越来越多的原子融合在一起，这种模式继续存在，形成了多个层次的集群。在固体中，许多原子会产生大量的水平，但是大多数高能级均融合到连续范围内，除了根本不存在的特定差距。这些没有级别的区域称为带隙。电子占据的最高能量簇被称为价带。这种现象用于保护与保险丝的电路。导体具有部分填充的价带，具有足够的空位，使电子可以在电场下自由移动。相比之下，绝缘子完全填充了其价带，并在其之间留下了很大的差距。这个较大的间隙可防止电子移动，除非有足够的能量越过。半导体在价和传导带之间的差距较小。在室温下，由于热能，价带几乎已经满，导致某些电子转移到传导带中，它们可以在外部电场下自由移动。Valence带中留下的“孔”表现就像正电荷载体。温度较高的材料倾向于增加对电流的抵抗力。例如，5°C的温度升高可提高铜的电阻率2％。相反，由于电子在传导带中的填充水平升高，绝缘体和半导体的电阻率降低，它们可以在外部电场下移动。价和导带之间的能量差会显着影响电导率，较小的间隙导致温度较低的电导率较高。分子由于放射性元件和宇宙射线的辐射而分离为离子，使大气导电中的某些气体产生。电泳根据颗粒在电解溶液中的迁移率分离。欧姆加热会在电流流过电线时，如电线或灯泡所示。电阻器中消散的功率由p = i^2r给出。但是，在某些材料中，由于碰撞而导致的能量损失在低温下消失，表现出超导性。发生这种情况是因为电子会失去对声子的能量，但是在超导体中，通过电子和材料之间的复杂量子机械相互作用来阻止这种能量损失。常用的超导体是一种niobium and Titanium合金，它需要冷却至极低的温度才能表现出其性质。在较高温度下发现超导性能彻底改变了各个领域，从而实现了液氮而不是昂贵的液态氦气。这一突破为电力传输，高速计算等中的应用铺平了道路。12伏汽车电池展示了如何通过化学反应或机械手段来利用电动力。Van de Graaff Generator是Robert J.由于其概念上的简单性，这种类型的粒子加速器已被广泛用于研究亚原子颗粒。该设备通过将正电荷运送到绝缘输送带上的正电荷从基部到导电圆顶的内部，在那里将其移除并迅速移动到外面。带正电荷的圆顶会产生一个电场，该电场排斥额外的正电荷，需要工作以保持传送带的转动。在平衡中，圆顶的电势保持在正值下，电流从圆顶流向地面，并通过在绝缘带上的电荷运输均衡。这个概念是所有电动力来源的基础，在该源中，在单独的位置释放了能量以产生伏特细胞。一个简单的示例涉及将铜和锌线插入柠檬中，从而在它们之间产生1.1伏的电势差。“柠檬电池”本质上是一个令人印象深刻的伏特电池，能够仅产生最小的电力。相比之下，由类似材料制成的铜锌电池可以提供更多的功率。此替代电池具有两种溶液：一种含有硫酸铜，另一种含硫酸锌。氯化钾盐桥通过电气连接两种溶液。两种类型的电池都从铜和锌之间电子结合的差异中得出了能量。能量，从电线中取出游离电子。同时，来自电线的锌原子溶解为带正电荷的锌离子，使电线具有多余的自由电子。这会导致带正电荷的铜线和负电荷的锌线，该锌线被盐桥隔开，该盐桥完成了内部电路。一个12伏铅酸电池由六个伏特电池组成，每个电池串联连接时大约产生大约两个伏特。每个细胞都具有并行连接的正极和负电极，为化学反应提供了较大的表面积。由于材料经历化学转换的速度，电池会递送更大的电流。电池电位为1.68 + 0.36 = 2.04伏。在铅酸电池中，每个伏电池都包含纯海绵状铅和氧化铅的正电极的负电极。将铅和氧化铅溶解在硫酸和水中。在正电极下，反应为PBO2 + SO -4- + 4H + + 2e-→PBSO4 + 2H2O +（1.68 V），而在负末端，它是Pb + SO -4-→PBSO4-→PBSO4 + 2e- +（0.36 V）。通过汽车发生器或外部电源为电池充电时，化学反应会反转。60Ω电阻连接到电动力。字母A，B，C和D是参考点。源将点A保持在电势12伏高于点D，从而导致VA和VD之间的12伏的电势差。由于点A和B通过具有可忽略的电阻的导体连接，因此它们具有相同的电势，并且点C和D具有相同的潜力。因此，整个电阻的电势差也为12伏。可以使用欧姆定律计算流过电阻的电流：i = va -vd / rb。代替给定值，我们得到i = 0.2安培。可以使用等式（22）：p = i^2 * R计算热量中消散的功率。插入值，我们得到p = 0.04瓦。当热量来自电动力源时消散的能量。该源在将电荷DQ从点d到点A移动的工作中所做的工作由dw = dq *（va -vd）给出。电池传递的功率是通过将DW除以DT获得的，导致P = 2.4瓦。如果两个电阻串联连接，则等效电阻是个体电阻的总和：rab = r1 + r2。使用R1和R2的给定值，我们获得RAB =7Ω。并行连接两个电阻时，电荷具有从C到D流动的其他路径，从而降低了整体电阻。可以使用等式（20）：1/rcd = 1/r1 + 1/r2计算等效电阻的值。代替给定值，我们获得RCD = 1/0.7 =1.43Ω。在阻抗为2欧姆或5欧姆的情况下，值得注意的是，这些方程式可以相对轻松地适应多种电阻。