Занимательная электротехника. Опыты и простые устройства своими руками

Из самой плотной писчей бумаги вырежьте ленту, по ширине равную станиолевой наклейке, длиной же несколько больше, чем картонный лист. Загнув узкие края вверх и держа за них лист, нагрейте его над топящейся плитой или приложив к печке, затем положите на стол и сильно натрите щеткой.

Положите на лист оконного стекла картон станиолевой наклейкой вверх и на секунду прикройте последнюю наэлектризованным бумажным листом. После этого из края станиолевой обклейки, доходящего до края картонного листа, извлеките искру.

Газетное электричество

Наконец, есть еще способ получения электрического заряда, не требующий никаких приспособлений, кроме номера газеты и платяной щетки.

Зато, правда, вам понадобится пригласить двух помощников. Попросите их приложить к горячей печке газетный лист и держать его за углы, а сами натирайте газету щеткой. Если теперь ваши помощники сразу, по команде, отнимут от печки газету, она окажется наэлектризованной. Приблизив согнутый палец к ее середине, ощутите укол искры.

Понятно, что и в этом случае повторять заряжение можете сколько угодно раз, пока не устанете или не протрете газетную бумагу насквозь.

Каким электричеством заряжается при этом газета – положительным или отрицательным?

Чтобы ответить на этот вопрос, прикоснитесь наэлектризованной стеклянной палочкой к шарику электроскопа и поднесите к нему наэлектризованную газету. Листочки электроскопа опадут: газета заряжена отрицательно.

Разорвите газету пополам и наэлектризуйте обе ее половины отдельно. Положив одну из них на стол, попытайтесь с небольшой высоты опустить на нее другую: ту, как ветром, сдует в сторону.

Рис. 14

Попросите одного из ваших помощников держать одну половину газеты за верхние углы в вертикальном положении, а сами, держа таким же образом другую половину, попытайтесь приблизить ее к первой до соприкосновения. Нижние концы листов разойдутся при этом в стороны (рис. 14).

Нет надобности объяснять, отчего это происходит: вы уже знаете, что одноименные заряды отталкиваются.

«Опыт страшный и ужасный»

В 1745 году настоятель собора в г. Кемминге, фон Клейст, большой любитель физических опытов, желая наэлектризовать воду, налил ее в стакан, опустив туда же гвоздь и соединив его с электрической машиной. Когда, по мнению почтенного каноника, вода достаточно наэлектризовалась, он, держа стакан в одной руке, другой стал отделять гвоздь от кондуктора машины. В первый же момент, как он до него коснулся, он испытал сильнейшее электрическое потрясение, несмотря на то что машина в это время уже не работала.

Годом позже совершенно такая же история произошла с учеником известного голландского физика Мушенбрека, Кунеуссом.

Сильнее ли в этом случае была машина, от которой заряжался стакан, или сам он был больше, только разряд оказался столь мощным и настолько болезненно воспринятым, что испытавший его Мушенбрек писал после этого одному из своих друзей следующее: «Я опишу вам опыт страшный и ужасный, который я не согласился бы повторить за все сокровища французской короны».

Это понятно. Сильный электрический разряд действует на человека весьма болезненно. Но все же Мушенбрек сгустил краски: не так уж нестерпим разряд от одной лейденской банки – как был назван этот прибор, – чтобы, в случае надобности, не согласиться испытать его даже даром.

Тут весь вопрос в емкости банки или целой их батареи, т. е. соединении нескольких банок между собой определенным образом.

Да, в том случае, когда емкость банки велика, опыт может кончиться действительно ужасно. В 1750 году, например, разрядом батареи лейденских банок был убит, как молнией (да такой разряд и является искусственной молнией), директор гимназии Доппельмейер.

С тех пор экспериментаторы стали осторожнее.

Вы, однако, не пугайтесь. Лейденская банка, которую мы сейчас устроим, убьет разве что мышь или воробья.

Возьмите чайный стакан или небольшую банку из-под варенья. Я бы на вашем месте ограничился двухфунтовой (т. е. такой, в которую входит два фунта варенья). Банка должна быть (надо ли напоминать об этом?) из совершенно бесцветного или только чуть-чуть зеленоватого стекла. Тщательно вымыв ее спиртом и просушив, покройте внутри и снаружи густым раствором шеллака и, пока он не просох, оклейте дно и наружную поверхность банки на две трети ее высоты станиолем; им же оклейте внутреннюю поверхность банки на такую же высоту. Если последняя операция вас почему-либо затруднит, можете ее и не производить, а просто налейте в банку воды до уровня наружной оклейки. Заткните банку широкой пробкой с пропущенной сквозь нее толстой проволокой или длинным гвоздем. Если берете проволоку, то на верхний ее конец насадите металлический шарик (от металлической кровати) или круглую пульку или припаяйте медную пуговицу; у гвоздя их роль сыграет его шляпка. Если банка изнутри оклеена станиолем, сомните несколько его листков и набейте ими пространство между оклейкой и проволокой или гвоздем.

Вот «страшный и ужасный» аппарат для конденсации (сгущения) электричества и готов (рис. 15).

Рис. 15

Поставив банку на подставку, проводящую электричество, или соединив ее внешнюю обкладку медной проволокой с водопроводной трубой, разряжаем в ее шарик заряды электрической машины, или электрофора, или любого иного источника электростатического заряда – хотя бы наэлектризованного листа газетной бумаги, – повторяя это несколько раз.

Заряжать банку от электрофора всего удобнее, поставив последний вблизи банки, а к ней присоединив изогнутую под прямым углом проволоку (рис. 16), после чего быстро поднимать и опускать верхний диск электрофора, поднимая до соприкосновения с проволокой, а опуская до соприкосновении с нижним диском. Сто-двести движений руки вверх и вниз – и ваша банка зарядится «до насыщения».

Рис. 16

Заряженную банку разъединяют от земли, ставя ее на стекло или на фаянсовую тарелку, и приближают палец к шарику. В результате – яркая, «толстая» искра и весьма болезненный укол. Вторая искра получится от внешней обкладки, третья опять от шарика и т. д., пока не истощится весь заряд.

Много сильнее будет укол, даже не укол, а потрясение всего организма при мгновенном разряде всего количества электричества, конденсированного в банке. Для этого «ужасного» опыта зарядите банку послабее, соберитесь с духом и разом коснитесь одной рукой шарика, а другой – внешней обкладки.

Правда очень неприятное ощущение? В другой раз не заряжайте банку так долго!

Можете проделать тот же опыт над кем-либо из приятелей: авось не очень рассердится! Только не вздумайте экспериментировать с маленькими детьми. Для ребенка не так самый удар электрического разряда, как вызываемый им испуг может быть смертельно опасным. Этого ни в каком случае не забывайте!

Не оставляйте поэтому никогда банку неразряженной: за нее может взяться незнающий ее действия человек, и либо ему, либо вам от этого не поздоровится.

Нет надобности каждый раз разряжать банку через самого себя или кого-либо из ваших знакомых, для этого существуют разрядники. Простейшим разрядником будут большие ножницы, в кольца которых вставлены какие-нибудь непроводники (иначе все равно разряд пойдет через тело), например жгуты из газетной бумаги (рис. 17).

Касаясь попеременно концом одного лезвия ножниц шарика, а другим наружной обкладки банки, разряжают ее последовательно, а прикасаясь одновременно обоими лезвиями к шарику и обкладке – разряжают мгновенно.

Рис. 17

Лейденская банка является одним из конденсаторов электричества, ныне нашедшим применение в радиопередаче.

В чем же состоит действие конденсатора?

Оно сводится как бы к увеличению емкости кондуктора, к достижению возможности собрать на данной поверхности большее количество электричества, чем на такой же поверхности простого кондуктора.

Предположим, что вы заряжаете банку от источника положительного электричества. Ее внутренняя обкладка, стержень и шарик приобретают положительный заряд. Этот заряд связывает (притяжением разноименных электричеств) отрицательное электричество наружной оболочки и, в свою очередь, частично связывается им; отрицательное же электричество внешней оболочки уходит, став свободным, в землю. Касаясь шарика, вы выводите из банки только часть бывшего в ней положительного электричества, которое не связывалось отрицательным электричеством наружной обкладки. После такого прикосновения оставшееся количество уже не может держать связанным все отрицательное электричество обкладки – часть последнего освобождается. Коснитесь обкладки – и вы отведете эту часть в землю.

Что же выходит теперь?

Теперь опять освобождается часть положительного заряда на шарике, а когда вы к нему прикоснетесь вторично, то тем самым освободите часть заряда обкладки и т. д., пока не истощится весь заряд, полученный лейденской банкой.

Этот заряд много больше, чем он был бы у такой же банки, не оклеенной снаружи, так как наружная обкладка, связывая получаемый внутренний заряд, как бы освобождает на ней место для новых и новых количеств электричества, притекающих извне.

А так как общее количество электричества, воспринимаемое банкой при заряде, в несколько раз больше, чем воспринимаемое кондуктором равной поверхности, то и мгновенный разряд ее значительно сильнее, чем полный разряд кондуктора, не являющегося конденсатором.

Живые лейденские банки

«Куда на выдумки природа таровата!»[7] Каких только курьезных тварей нет на нашей планете!

Есть среди существ, живущих в тех глубинах океанов, куда не проникает солнечный луч, рыбы с собственными электрическими лампами. Есть среди рыб и живые лейденские банки, поражающие свою добычу и защищающиеся от нападения врагов сильными электрическими разрядами.

Такие электрические рыбы были известны еще древним естествоиспытателям Аристотелю и Плинию, конечно не умевшим объяснить их действия.

Электрический скат (кстати сказать, называемый арабами «раад», что значит «молния»), угорь и сом имеют особые органы, представляющие в полном смысле слова естественные конденсаторы статического электричества, разряжаемые рыбами произвольно в случае надобности.

Знаток животного мира Брэм говорит, что мелкие животные могут быть оглушены, даже убиты разрядами, производимыми электрическим скатом, а от повторных ударов особо крупных рыб обессиливают даже люди.

Еще сильнее разряды электрических угрей. Один из европейских натуралистов, изучивший этих рыб на их родине (они водятся главным образом в устьях рек Южной Америки), пишет, что, получив удар от угря, проскользнувшего у него между ног, он был на несколько минут парализован, а другой ученый говорит, что при таком же ударе он не мог удержаться от громкого крика, и уверяет, что испытать на себе действие «рыбьего электричества» – далеко не пустяки.

Надо предполагать, что электрическая энергия в этих «живых лейденских банках» развивается за счет химических процессов в их организмах.

Электрическая машина посложнее

Для тех из читателей, которые не боятся более сложной ручной работы или не пожалеют денег заказать отдельные части машины, с которыми сами не могут справиться, опишу самодельную машину более сложного устройства, зато работающую «без отказа»[8].Источником заряда и в этом случае, как в одном из описанных выше электрофоров, явится граммофонная пластинка, только самого большого формата и обязательно непокоробленная. Имеющееся в ее центре отверстие расширим настолько, чтобы в него туго входила деревянная ось, вместе с которой круг будет вращаться при действии машины. Основанием машины послужит толстая доска длиной примерно вдвое больше диаметра граммофонной пластинки, а по ширине равная последнему (рис. 18). В доску, не совсем посередине, а несколько ближе к одному из краев, врежем вертикальные стойки AA1 для оси В с надетым на нее диском С. Рукоятка для вращения оси делается такая же, как и для бутылочной машины, или – что много лучше, и как это изображено у меня на рисунке – вращающий механизм устраивают отдельно. В этом случае на один из выступающих концов оси надевают деревянный блок D с желобом и в той же вертикальной плоскости между двумя стойками ЕЕ1 укрепляют колесо G, значительно большего диаметра, чем у блока, и на его оси укрепляют рукоятку Н.

Рис. 18

Передача вращения производится от колеса к блоку круглым бесконечным ремнем, таким как в швейных машинах. Купить его можно там, где этими машинами торгуют.

Обе вертикальные стойки KK1 оклеиваются с внутренней поверхности вверху толстым сукном, плотно прижимающимся к смоляному диску (т. е. стойки надо установить так, чтобы граммофонная пластинка при вращении терлась о сукно).

Заряд с пластинки собирается металлическими гребенками, о которых я говорил при описании бутылочной машины. Укрепляются они врезыванием в деревянные палочки, вставляемые в основную доску вертикально. Острия гребенок должны быть расположены возможно ближе к кругу машины, но не царапать его при вращении машины.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Для этого рекомендую прекрасную книгу проф. А. В. Цингера «Начальная физика. Первая ступень».

2

Лицо, производящее опыт.

3

Взаимодействие веществ.

4

Целлулоид плавится при 80 °С. Размягчив в горячей воде (но не на огне, так как он очень горюч) обломки целлулоидных изделий, можно из них сформировать палочку вроде сургучной.

5

В несколько измененном виде по сравнению с описанной в журнале «Электричество и жизнь» за 1915 г.

6

В действительности дело здесь обстоит сложнее. Забегая несколько вперед, должен сказать, что всякий искровый разряд, как ни быстро он происходит, является колебательным разрядом, т. е. идущим попеременно в обе стороны. Как уровень воды в сообщающихся сосудах устанавливается не сразу, если быстро влить воду в один из них, так не абсолютно моментально устанавливается электрическое равновесие на двух сближенных кондукторах и вообще при проскакивании искры. Говоря образно, электроны при этом устремляются в избыточном количестве на положительно заряженный (или нейтральный) кондуктор, и часть их, снова бóльшая, чем надо, бросается обратно, потом опять по прежнему направлению и т. д.

7

Цитата из басни И. А. Крылова «Любопытный» – прим. ред.

8

Она была описана мной в первый раз в одной (ныне давно распроданной) книжке под одним из многих моих nom de plume. Привожу это описание в заново переработанном виде и с некоторыми изменениями в самом устройстве машины.