29
Из старых опытов
Кандидат физico-mатематических наук
А. А. ВАРЛАМОВ
Полода назад мы опубликовали первый статью о занимаемых опытах, которые проводили любозательные юноши в прошлом вке.*) Сеодняя мы продолжаем эту тему и предлагаем внимание читательу расссказ о нескольких zabавных опытах по электричеству.
В начале XIX столетия Распорядительный совет Королевского института Великобритании в целях просвещения юношства в области естественных наук учредил специальный курс научных чтений. (Заметим, что естественные предметы в английской школе в то время не преодавались вовсе.) По своей организации это было нечто вроде воскресной школе, которое, как вы помните, прилежно посещал Tom Сойер. Однако вместе «плюгавого директора с молитвеником и скучными проповедями» на кафедру Королевского института всходили и выступали перед юными лю-
бознаательными случаем выдающее учение того времени Майкл Фарадей, Джон Тиндаль и другие.
Некоторые из прочтанных курсов были записаны и затем опубликованы. Так всемирную известность получила серия лекций под названием «Химическая история свечи», прочитанная Фарадем в 1860 году и впервые опубликованная в 1861 году. С тех пор эта книга многократно переиздавалась на разных языках, в том числе и на русском. Очередное издание вышлосовсем недавно в Библиотечке «Квант»*).
Не менее замечательна и книга Тиндалая «Уроки по электричеству». О некоторых опытах из этой книги вы сегодня узнаете.
Учение об электричестве стало развивать崭нительное позже механики. Так, на протяжении почти двух тысяч целейлетей познания человека в этой области ограничались лишь тем фактом, что янтарь может притягивать к себе легкие предметы. И только в XVII века были открыты первые закономерности, описывающие электрические явления.
Причину такого застоя Тиндаль видел в пренебрежении опытами. Именно искусство проводить опыты,
*) А. Варламов. Сто лет назад. «Квант», 1982, № 10.
29
31
«оживать» — поднимают руки и ноги, подпрыгивают и, наконец, приплпают к стеклу.
Как только вы прекратите электризовать стекло tremenем, заряд начнет стекать с коробки, и фигурки станут падать на дно, но еще довольно долго будут подергивать руками и ногами, пока из них не уйдет жизнь, дарованая им электрическом.
Оргинальные фонты
Устройте простейший фонтан с помощью резервуара с водой, поставленного на возвышение (скажем, на шкаф), и обыкновеного сифона, сделанного из резиновой трубки. Укрепите конец трубки так, чтобы струя воды была не вертикально вверх, а несколько под углом, достигая высоты сантиметров пятьдесят. После достижения максимальной высоты, струя обычно рассыпается на сонопызг. Если же вы поднесете к ней заранее на электризованную палочку, сопп брызг тут же послушно стянется в спокойную струю. Попробуйте объяснить, почему.
Этот опыт эфективно показывает в темноте, осветив снизу лишь струю воды.
А теперь опишем красивый опит, демонстрирующий противоположное действие электрических зарядов.
Закрепите неподвижно воронку и воткните в нее проволоку. Другой конец проволоки обмотайте вокруг нагретий стеклянной трубки. Насыпьте в воронку металлические опилки — они будут высыпаться из нееровной сплошной струей. Но стоит вам потереть трубку кусочком кожи или шелка, как картина резко изменится. Заряды, возникшие на трубке в результате tremя, передаются по проволоке металлическим опилкам, они приобретут одномерные заряды и разлетятся, образуя своеобразный фонтан.
Как сделать электрифорную машину
Если вы хотите выйти за рамки оптовов с электризованной палочкой, необходимо научиться сообщать темам гораздо большие заряды. Например, с помощью предлагаемой машины.
Первая электрическая машина была конструкирована бургомистром Магдебургга, военным инженером Отто фон Герике в 1660 году. Герике известен прежде всего своим опитам по обнаружению атмосферного давления, которые вошли в историю физики под названием «опыты с магдебургскими полушарями» (о них упоминается в учебнике физики для 6—7 классов).
Электрическая машина Герике представляет собой шар из серы величиной с детскую головку, насаженный на железную ось с рукойтой и укрепленной на деревянной подставке. С этим шаром можно было проводить различные опыты. Например, врашая шар с помощью рукотки и натирая его прямо сухой рукой, Герике наблюдал возникновение маленьких искр вокг шара — шар светился в темноте. Сняв шар с подставки и перемешаясь с ним по комнате, ему удавалось застать легкие тела, например перышко, плавать в воздухе. В процессе опытов Герике заметил важное обстоятельство: лег-
32
кне тела сначала притягаются на электризованным шаром, но после прикосновения к нему тут же отталкиваются (подумайте, почему?) и держатся от него на некотором расстоянии, пока не коснутся других предметов, после чего они снова могут притягаться к шару. В дальнейшем серный шар был заменен стеклянным цилиндром, а затем — более удобным стеклянным диском. Эти машины давали столь сильные искры, что они были способны воспламенить эфир.
Во всех последующих образах электрофорных машин, позволяющих получить еще больше электрические заряды, присутствует характерный и для современных машин дополнительный элемент — кондуктор, то есть собирать зарядов.
Опишем устройство одной из простейших машин, которое несложно изготовить самостояльно. Она состоит из двух главных элементов — удиненного цилиндра, электризующего трением, и кондутора.
Цилиндр сделан из простой бутылки. Вместе с пробкой в горлышко входит коленчатая ручка , с помощью которого цилиндр приводится во врашение. Стойки и , приклеенные к основанию машины, вырезаны из фанеры, их высота 10—12 см. В верхней части стоке на одинаковой высоте привергавются отверстия для оси врашения. К дну бутылки приклеивается кусочке дерева, в которой упирается пропущенный сквозь стойку винт . Он служит левым концом оси врашения и одновременно приживает бутылку к противоположной стойке. Чтобы винт не врезался в деревашку, под него лучшее подложить металлическую пластинку с углублением в центре.
Трушая щетка представляет собой оклеенное кожей дощечку Д шириной 4—5 см, которая прижимается к бутылке с помощью двух тугих пружин. Шетка креплится к основанию следующим образом: в основание включаются две короткие достагоно шриокие тонкостенные трубки, а в щетку включаются трубки меньше диаметра, свободно входящие в нижние.
Кондуктор состоит из металлического прutta толщиной 4—6 мм и металлического шарика, прикрепленного к левому концу прutta. К пруту приклеивается медная насадка, с помощью которой кондуктор закрепляется в трубке, включенной в верхушку левой стойки. Места соединения прutta с шариком и медной насадкой должны быть хорошо зачищены.
Электрический ветер и электрическое сетерovo колесо
С помощью изготовленный вами электрофорной машины можно провести множество интересных опытов. Один из самых простых — это создание так называемого электрического ветра. Прикрепите с помощью пластинка к шарику кондутора бульавку так, чтобы ее головка обязаательно касалась кондутора, а сама бульавка была расположена горизонтально. Если теперь вы одной рукой будет крутить ручку машины, а другой подставите костирю, то почувствуете дуновение ветра. Этот ветер может быть настолько сильен, что его порывы задуют пламя свечи.