Читать книгу Занимательная электротехника. Опыты и простые устройства своими руками - Владимир Рюмин - Страница 4

Как получить и обнаружить электрический заряд

Воткните вертикально деревянную палочку толщиной с карандаш, с расщепом вверху, в центр пробки от банки с горчицей. В расщеп защемите горизонтальную спичку, а на конце последней повесьте на шелковинке шарик из бузинной сердцевины.

Очень хорошо (но не обязательно) пробку и стойку для такого маятника проварить в парафине. Авансом сделаем это замечание для всех вообще деревянных частей приборов, которые будут описаны далее.

Шарик вырезается из бузинной сердцевины перочинным ножом и скатывается между ладонями. Если в тех местах, где вы живете, бузина не растет, замените ее мягкой пробкой. Сделанный шарик проколите иглой, в ушко которой продернута шелковая нить, пропустите последнюю сквозь шарик, после чего снимите иглу с нитки, завяжите нить на одном конце узелком и опустите до самого него шарик, а другой конец нити обвяжите вокруг спички на подставке.

Четверти часа достаточно с избытком для сооружения этого нехитрого прибора.

Я рекомендую заменить в нем тривиальные шарики небольшой хорошенькой бабочкой из вашей коллекции насекомых. Если вы ее не собираете, наверное, среди ваших знакомых найдется энтомолог-любитель, который снабдит вас засушенным и расправленным экземпляром одного из украшений наших полей – золотым или голубым аргусом. Наколотая на булавку за стеклом коллекции, эта прелестная бабочка далеко не так красива, как порхающая над цветами. Можете оживить ее! Снимите осторожно мотылька с булавки и в оставшееся отверстие проденьте шелковую нить, завязав ее снизу узелком. Подвесьте бабочку вместо шарика на описанную выше подставку (рис. 1) – и получите оригинальный электрический маятник.

Как заставить мотылька летать, а шарик, если вы все же предпочли обычный вид маятника, качаться, не касаясь их руками, не дуя на них, вообще не действуя на маятник непосредственно?

Будь шарик железный, его можно было бы отклонить магнитом, но ни пробковый, ни бузинный шарик, ни трупик мотылька магнитом не притягиваются.

Зато их притянет любое наэлектризованное твердое тело. Возьмите целлулоидное кольцо от салфетки или другую какую-нибудь безделушку из того же материала. Сам по себе целлулоид[4] не притянет маятника, в этом легко убедиться, но потрите его с силой о сукно, он наэлектризуется и при приближении к маятнику заставит бабочку порхать, а шарик откачнуться к нему навстречу.

Рис. 1

Целлулоид можно заменить эбонитом (твердым вулканизированным каучуком), янтарем, канифолью, сургучом и т. п. смолистыми веществами – результат будет тот же.

Возьмите теперь отрезок толстостенной стеклянной трубки или стеклянную палочку, а если их нет, то просто аптекарский пузырек, хорошо просушите, обмыв предварительно спиртом или бензином, и насухо вытрите.

Натрите стекло газетной бумагой (еще лучше – шелковой материей), стекло тоже наэлектризуется и притянет шарик маятника.

Однако электрический заряд в этом случае отличается от заряда смолистых веществ. Убеждаемся в этом так: зарядим шарик (для таких опытов, носящих «научный» характер, он удобнее мотылька) маятника, прикасаясь к нему смоляной (сургучной, янтарной и т. п.) палочкой; к такому заряженному «смоляным» электричеством шарику вторично поднесем наэлектризованную смоляную же палочку. На этот раз она не только не притянет шарика, но, наоборот, оттолкнет его от себя. Если же приблизить к нему наэлектризованное стекло, он стремительно качнется к нему навстречу.

Есть, значит, какая-то разница между «смоляным» и «стеклянным» электричеством. Первое условились называть отрицательным, а второе – положительным.

Взяв два электрических маятника и заряжая их то одноименными (оба положительными или оба отрицательными) зарядами, то разноименными (один положительным, другой отрицательным), заметим, что при первом условии шарики, сближенные друг с другом, запротестуют против такого сближения и откачнутся один от другого, во втором – двинутся навстречу.

Как ни просты эти опыты, нельзя назвать их незанимательными: ведь они открывают нам целую новую область явлений. Область, о которой и не подозревали древние философы и которая даже в наше время далеко не изучена.

Наэлектризованный подсвечник

А что, если попробовать наэлектризовать металл? Возьмем, например, медный подсвечник и станем ударять его каким-нибудь мехом (удобен для этого лисий хвост, а за его отсутствием хотя бы заячья лапка).

Никаких результатов! Шарик маятника не шелохнется.

Не спешите делать вывод, что металлы не могут быть наэлектризованы. Возьмитесь не за самый подсвечник, а за вставленную в него свечу и поднимите за нее подсвечник вверх. Вот теперь бейте по нему мехом, а затем приблизьте его к шарику маятника.

Отлично притягивает!

Отчего же такая разница?

Троньте наэлектризованный подсвечник в каком угодно месте пальцем и снова поднесите его к шарику.

Опять не притягивает! Электрический заряд в одно мгновение ушел со всей поверхности металла через вашу руку в землю. Металлы – хорошие проводники электричества, и, чтобы наэлектризовать их, необходимо их тщательно изолировать (отделить) от земли плохими проводниками.

Для опытов электризации металлов устройте так называемый кондуктор (проводник), насадив на стеклянную, покрытую шеллаком палочку, вставленную в деревянную или пробочную проваренную в парафине подставку, полый металлический шарик (рис. 2).

Рис. 2

Такими шариками украшают металлические кровати; их можно купить и отдельно, красная цена им – пятиалтынный. Если не подыщете подходящего металлического, то можете взять деревянный шарик (от бильбокэ и т. п.) и оклеить его станиолем.

Притяжение тяжелых тел

Во всех учебниках физики говорится, что наэлектризованные тела притягивают легкие предметы: пушинки, кусочки бумаги, бузинный шарик электрического маятника и т. п. А ведь это неверно! Самого незначительного заряда достаточно, чтобы притянуть и не очень легкое тело; надо только дать этому телу возможность двигаться, не преодолевая силы тяжести.

Можно ли это сделать?

Можно, и очень просто.

Если попробуете притянуть натертой о сукно сургучной палочкой положенную на стол медную пуговицу, ее слабое притяжение не преодолеет силы, с которой земля притягивает пуговицу, и трения пуговицы о стол. Ничего не получится и в том случае, если вы пуговицей замените бузинный шарик электрического маятника. Ведь, отводя его чечевицу в сторону, вы тем самым поднимаете ее вверх, т. е. опять-таки действуете против силы тяготения.

Рис. 3

Однако можно заставить и тяжелую пуговицу двинуться навстречу наэлектризованному куску янтаря, стеклянной палочке и т. п., только надо, чтобы это движение происходило в горизонтальной плоскости, чтобы, двигаясь, она не приподнималась вверх.

Обстругайте перочинным ножом деревянную палочку сантиметров 10–15 длиной и на концы ее насадите ушками две одинаковые медные пуговицы. Уравновесьте это сооружение на острие столового ножа (рис. 3).

Теперь поднесите к любой из пуговиц наэлектризованный сургуч или другое тело – и увидите, что тяжелая пуговица легко повернется к нему навстречу.

Электрическое яйцо

Можно сделать очень оригинальный электрический маятник из пустой яичной скорлупы. Проколите сырое яйцо иглой по концам, высосите или выдуйте через соломинку содержимое. Пустую скорлупу окрасьте в красный, синий или другой яркий цвет анилиновой краской, растворенной в спирту или в горячей воде. Укрепите скорлупу воском на конце деревянной палочки горизонтального электрического маятника вместо одной из пуговиц, она не хуже последней станет притягиваться наэлектризованными телами, если заряд их достаточно велик.

Окраска яйца имеет психологическое значение. При взгляде на такое яйцо каждый подумает, что оно тяжелое, сваренное вкрутую: кто же станет красить пустую скорлупу?

Таким образом, легкая скорлупа будет производить впечатление тяжелого предмета, отклонение которого наэлектризованным телом вызовет у непосвященного зрителя немалое изумление.

Электрочеловек

Вырежьте из картона фигуру человека и приколите кнопкой к ее плечу подвижную, вырезанную из тонкой папиросной бумаги руку. Расширьте слегка прокол, чтобы рука могла свободно вращаться. Привесьте человека к тонкой нитке и поднесите его к наэлектризованному телу или заряженному кондуктору. Он вытянет руку, указывая ею на присутствие электрического заряда (рис. 4).

Рис. 4

Этот своеобразный электрический маятник в глазах очень юной аудитории куда убедительнее, чем обыкновенный с шариком.

Примитивный электроскоп

Прибор, обнаруживающий электрический заряд и показывающий его знак и отчасти напряжение, называется электроскопом. Не пугайтесь ученого названия! Устройство этого прибора совсем не так сложно, как какого-нибудь микроскопа, телескопа и т. п. приборов. Соорудить его не труднее, чем электрический маятник.

Небольшой аптекарский пузырек вымойте спиртом и просушите, а еще лучше покройте шеллаком. Подберите к нему плотно входящую пробку, проколите ее снизу иглой для шитья мешков. В ушко иглы пропустите узенькую длинную ленточку сусального золота (каким золотят грецкие орехи на рождественскую елку) или серебра, скрутив ее посередине так, чтобы оба конца, каждый длиной 1–2,5 см, повисли параллельно друг другу.

Если сусального золота или серебра нет под рукой, замените их папиросной бумагой или очень тонким станиолем (таким, в какой обертывают высокосортные шоколадные конфеты), елочной канителью (не в виде нитей, а в виде узенькой ленты) или, наконец, полосками так называемой «золотой» или «серебряной» бумаги (также служащей для украшения елки). Пробку прокалывайте как раз по оси, чтобы верхний конец иглы выступал наружу в центре пробки. Закупорьте пробкой пузырек и залейте ее сургучом или смолой.

Очень важно для чувствительности прибора, чтобы воздух внутри пузырька был совершенно сух. На острие иглы насадите маленький металлический шарик, например пульку от монтекристо, дрофовую картечь и т. п.

Электроскоп готов (рис. 5).

Прикоснитесь к шарику каким-нибудь заряженным телом – листочки электроскопа разойдутся; прикоснитесь вторично – они раздвинутся еще больше. Значит, чем сильнее заряд, тем на больший угол расходятся листочки электроскопа.

Рис. 5

Троньте шарик пальцем – листочки опадут. Зарядите снова электроскоп зарядом, знак которого вам известен, например от стеклянной палочки, натертой шелком, т. е. положительным. Коснитесь теперь шарика каким-нибудь другим наэлектризованным веществом. Если листочки электроскопа разойдутся еще больше – следовательно, оно было наэлектризовано также положительно, если опадут – отрицательно.

Электризация без прикосновения

Зарядите ваш электроскоп от стеклянной палочки, натертой шелком или бумагой. Оба его листочка, получив положительный заряд, оттолкнутся друг от друга. Натрите сукном каучуковую (янтарную и т. п., вообще – заряжающуюся отрицательно) палочку и приближайте ее медленно к шарику электроскопа.

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.