Từ kinh nghiệm cũ

29

Từ kinh nghiệm cũ

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
A. A. VARLAMOV

Nửa năm trước, chúng tôi đã xuất bản bài báo đầu tiên về những thí nghiệm thú vị được thực hiện bởi những chàng trai trẻ tò mò trong thế kỷ trước.*) Hôm nay chúng tôi tiếp tục chủ đề này và mang đến cho độc giả một câu chuyện về một số thí nghiệm thú vị về điện.

Vào đầu thế kỷ 19, Hội đồng hành chính của Viện Hoàng gia Anh, nhằm giáo dục giới trẻ trong lĩnh vực khoa học tự nhiên, đã thành lập một khóa đọc khoa học đặc biệt. (Lưu ý rằng các môn học tự nhiên hoàn toàn không được dạy ở trường học ở Anh vào thời điểm đó.) Trong tổ chức của nó, nó giống như một trường học Chủ nhật, mà như bạn nhớ, Tom Sawyer đã chăm chỉ theo học. Tuy nhiên, cùng với “vị giám đốc tồi tàn với cuốn sách cầu nguyện và những bài giảng nhàm chán”, họ đã lên bục giảng của Viện Hoàng gia và nói chuyện với những người trẻ tuổi.

Người giảng dạy nổi bật thời bấy giờ là Michael Faraday, John Tyndall và những người khác.

Một số khóa học được giảng dạy đã được ghi lại và sau đó được xuất bản. Do đó, một loạt bài giảng mang tên “Lịch sử hóa học của ngọn nến” do Faraday đưa ra năm 1860 và xuất bản lần đầu năm 1861, đã trở nên nổi tiếng trên toàn thế giới. Kể từ đó, cuốn sách này đã được tái bản nhiều lần bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau, trong đó có tiếng Nga. Ấn bản tiếp theo được xuất bản gần đây trong Thư viện «Kvant»*).

Không kém phần đáng chú ý là cuốn sách Bài học về điện của Tindalay. Hôm nay bạn sẽ tìm hiểu về một số thí nghiệm từ cuốn sách này.

Nghiên cứu về điện bắt đầu phát triển muộn hơn cơ học. Vì vậy, trong gần hai nghìn năm, kiến ​​thức của con người trong lĩnh vực này chỉ giới hạn ở việc hổ phách có thể hút các vật thể nhẹ. Chỉ đến thế kỷ 17, những định luật đầu tiên mô tả hiện tượng điện mới được phát hiện.

Tyndall nhận thấy nguyên nhân của sự trì trệ như vậy là do việc bỏ bê các thí nghiệm. Đó là nghệ thuật tiến hành thí nghiệm,

*) A. Varlamov. Một trăm năm trước. «Kvant», 1982, số 10.

29

31

“sống lại” - họ giơ tay và chân lên, nhảy lên và cuối cùng nổi lên kính.

Ngay sau khi bạn ngừng truyền điện vào kính, điện tích sẽ bắt đầu thoát ra khỏi hộp và các hình sẽ bắt đầu rơi xuống đáy, nhưng trong một thời gian khá dài, chúng sẽ co giật tay chân cho đến khi sự sống do điện ban cho chúng không còn nữa.

Phông chữ gốc

Thiết lập một đài phun nước đơn giản bằng cách sử dụng một bể nước đặt trên bệ nâng (chẳng hạn như trên tủ) và một ống hút thông thường làm bằng ống cao su. Gia cố phần cuối của ống để dòng nước không hướng lên thẳng đứng mà hơi nghiêng một góc, đạt độ cao khoảng 50 cm. Sau khi đạt đến độ cao tối đa, dòng nước thường tan rã thành một siêu âm. Nếu bạn mang trước một cây đũa phép có điện đến nó, vòi phun sẽ ngay lập tức ngoan ngoãn co lại thành dòng tĩnh lặng. Hãy cố gắng giải thích tại sao.

Thí nghiệm này được thực hiện hiệu quả trong bóng tối, chỉ chiếu sáng một dòng nước từ bên dưới.

Bây giờ hãy mô tả một thí nghiệm đẹp chứng minh tác dụng ngược lại của điện tích.

Cố định phễu bất động và cắm dây vào đó. Quấn đầu kia của dây xung quanh ống thủy tinh sưởi ấm. Đổ các mảnh kim loại vào phễu - chúng sẽ đổ ra một dòng liên tục không đều. Nhưng ngay khi bạn chà ống bằng một miếng da hoặc lụa, hình ảnh sẽ thay đổi đáng kể. Các điện tích tạo ra trên ống do rung động được truyền qua dây tới các tấm kim loại; chúng sẽ thu được điện tích một chiều và phân tán, tạo thành một loại đài phun nước.

Cách làm máy điện

Nếu bạn muốn vượt xa những nhà bán buôn đũa phép điện khí hóa, bạn cần học cách truyền đạt những khoản phí lớn hơn nhiều cho chủ đề của mình. Ví dụ, sử dụng máy được đề xuất.

Chiếc máy điện đầu tiên được thiết kế bởi burgomaster của Magdeburg, kỹ sư quân sự Otto von Guericke vào năm 1660. Guericke được biết đến chủ yếu nhờ các thí nghiệm về phát hiện áp suất khí quyển, đã đi vào lịch sử vật lý với tên gọi “thí nghiệm với bán cầu Magdeburg” (chúng được đề cập trong sách giáo khoa vật lý lớp 6-7).

Máy điện của Guericke là một quả cầu lưu huỳnh có kích thước bằng đầu một đứa trẻ, được gắn trên một trục sắt có tay quay và đặt trên một giá đỡ bằng gỗ. Nhiều thí nghiệm khác nhau có thể được thực hiện với quả bóng này. Ví dụ, bằng cách xoay quả bóng bằng tay và chà xát trực tiếp bằng bàn tay khô, Guericke quan sát thấy sự xuất hiện của những tia lửa nhỏ từ quả bóng - quả bóng phát sáng trong bóng tối. Bằng cách lấy quả bóng ra khỏi giá đỡ và di chuyển quanh phòng với nó, anh ấy đã bắt được những vật thể nhẹ, chẳng hạn như một chiếc lông vũ, lơ lửng trong không trung. Trong quá trình thí nghiệm, Guericke nhận thấy một điều kiện quan trọng: ánh sáng

32

Các vật thể khác ban đầu bị thu hút bởi quả bóng nhiễm điện, nhưng sau khi chạm vào nó, chúng ngay lập tức bị đẩy lùi (nghĩ tại sao?) và giữ một khoảng cách nhất định với nó cho đến khi chạm vào các vật thể khác, sau đó chúng lại có thể bị quả bóng thu hút. Sau đó, quả cầu lưu huỳnh được thay thế bằng một ống trụ thủy tinh, và sau đó là một đĩa thủy tinh tiện lợi hơn. Những cỗ máy này tạo ra tia lửa mạnh đến mức chúng có khả năng đốt cháy ether.

Trong tất cả các hình ảnh tiếp theo của máy điện di, giúp có thể thu được nhiều điện tích hơn nữa, có một yếu tố bổ sung đặc trưng của máy móc hiện đại - chất dẫn điện, tức là để thu điện tích.

Hãy để chúng tôi mô tả cấu trúc của một trong những chiếc máy đơn giản nhất, dễ dàng tự chế tạo. Nó bao gồm hai phần tử chính - một hình trụ mở rộng, truyền điện bằng ma sát và một dây dẫn.

Xi lanh $A$ được làm từ một chiếc chai đơn giản. Cùng với phích cắm, một tay quay $P$ đi vào cổ, nhờ đó xi lanh được quay. Các giá đỡ $B_1$ và $B_2$, dán vào đế $O$ của máy, được cắt từ ván ép, chiều cao của chúng là 10-12 cm. Ở phần trên của cống làm các lỗ cho trục quay ở cùng độ cao. Một miếng gỗ được dán vào đáy chai, trong đó có một con vít $M$ xuyên qua giá đỡ. Nó đóng vai trò là đầu bên trái của trục quay, đồng thời gắn chai vào trụ đối diện. Để ngăn vít cắt vào gỗ, tốt nhất nên đặt một tấm kim loại có rãnh ở giữa bên dưới.

Bàn chải cọ xát là một tấm ván phủ da, rộng 4-5 cm, được ép vào chai bằng hai lò xo chặt. Bàn chải được gắn vào đế theo cách sau: hai ống ngắn, có thành mỏng, rộng, rộng được đặt trong đế và các ống có đường kính nhỏ hơn vừa khít với các ống bên dưới được đưa vào bàn chải.

Dây dẫn $K$ bao gồm một thanh kim loại dày 4-6 mm và một quả bóng kim loại được gắn vào đầu bên trái của thanh kim loại. Một phụ kiện bằng đồng được dán vào thanh, nhờ đó dây dẫn được cố định trong một ống nằm ở đầu trụ bên trái. Các điểm kết nối giữa prutta với bi và vòi đồng phải được làm sạch tốt.

Bánh xe điện gió và mạng điện

Với sự trợ giúp của máy điện di mà bạn đã chế tạo, bạn có thể tiến hành nhiều thí nghiệm thú vị. Một trong những cách đơn giản nhất là tạo ra cái gọi là gió điện. Dùng một tấm đĩa gắn một chốt vào bi dây dẫn sao cho đầu của nó luôn chạm vào dây dẫn và bản thân chốt được đặt nằm ngang. Nếu bây giờ bạn xoay tay cầm của máy bằng một tay và đặt ngọn lửa lên bằng tay kia, bạn sẽ cảm thấy gió thổi. Cơn gió này có thể mạnh đến mức gió giật có thể thổi tắt ngọn lửa của một ngọn nến.