Бруно Донат - Физика в играх
Между кругом и пальцем проскочит маленькая искра, и раздастся слабенький треск.
Накладывая круг на канифоль, прикасаясь к нему пальцем и снова поднимая, вы можете несколько раз зарядить его электричеством. Наконец заряд электричества в канифоли ослабеет, и ее придется снова натирать мехом. Электрофор разряжается оттого, что отрицательное электричество канифоли соединяется с положительным электричеством влажного воздуха.
Мы сейчас говорили «положительное электричество воздуха», «отрицательное электричество земли», точно они оба, эти электричества, одновременно находятся в воздухе и в земле. Оно так и есть в действительности: электричество есть во всех телах, а не только в воздухе и земле.
Раньше мы сказали, что два разных электричества как бы взаимно уничтожаются, «поглощают» друг друга. Это не значит, что они уничтожаются окончательно. При соединении они как бы «парализуют» друг друга, но не исчезают. Предположим, вы возбудили сильный заряд отрицательного электричества на поверхности электрофора. Когда вы наложите на него металлический кружок, сейчас же к электрофору притянется положительное электричество кружка из того запаса, который имеется в кружке.
То электричество, которое содержится в кружке, распределяется так, что часть положительного электричества тотчас же перемещается в сторону электрофора, а равная ему часть отрицательного отходит к наружной поверхности кружка. Прикосновением пальца вы отводите это отрицательное электричество в землю.
Размещение положительного и отрицательного электричества в электрофоре показано на рис. 100, справа.
Электрическая машина. В некоторых электрических машинах электричество добывают трением. Небольшую электрическую машину нетрудно сделать самому.
Готовая машина показана на рис. 101, А. Из доски толщиной 1 сантиметр выпилите основание машины. Длина основания 25–30 сантиметров, ширина — 18 сантиметров. Из такой же доски выпилите еще две стойки высотой по 18 сантиметров, снизу пошире, кверху поуже (рис. 101, Б). В верхних концах стоек просверлите такие отверстия для оси, чтобы ось свободно проходила в них, но не болталась.
Стойки приклейте к основанию, как показано на рисунке. Но когда приклеете стойки, уже нельзя будет вставить ось с кругом. Поэтому пропилите верхушку одной стойки как раз через отверстие. По размеру отпиленного кусочка сделайте деревянную приставку и на винтах прикрепите ее к стойке после того, как вставите ось (рис. 101, В).
Чтобы ось не болталась из стороны в сторону, по обе стороны одной из стоек (лучше разрезанной) наклейте на ось деревянные кольца (рис. 101, Г). Ось сделайте из железной проволоки толщиной 8—10 миллиметров. На одном конце ее должна быть изогнутая ручка. Смотрите только, чтобы ось была совершенно прямой. Стеклянный круг диаметром 20 сантиметров укрепляется на оси двумя деревянными кружками с обеих сторон. Эти кружки и стеклянный круг лучше всего приклеить шеллаком.
Теперь изготовьте приспособление для трения. Оно видно на рисунке. Это две подушки, прижатые к обеим сторонам стеклянного кружка. Подушки оклеены кошачьим мехом. Его можно заменить каким-либо другим короткошерстным мехом или просто толстой замшей. Но замшу надо сначала амальгировать. Амальгама приготовляется так. Налейте немного ртути на обрезки цинка, когда ртуть растворит цинк, натрите замшу этим составом.
Подушки электрической машины называются щетками. Две щетки соединяются изогнутой П-образной пластинкой и привинчиваются к ней или приклеиваются. Пластинка привинчивается к короткому круглому деревянному бруску, который потом вклеивается на шеллаке или сургуче в обрезок толстой стеклянной трубки (рис. 101, Д). Трубка вклеивается в подставку под кругом.
Рис. 101
Постарайтесь сделать всю работу аккуратно, чтобы подушки нажимали равномерно на обе стороны круга. Как только вы завертите кружок за ручку, он тотчас же наэлектризуется с обеих сторон отрицательным электричеством. Но это электричество надо еще собрать. Для этого нужен так называемый кондуктор. Он показан на нашем рисунке установленным на машину и отдельно (рис. 101, Д сбоку и сверху).
Возьмите прочную стеклянную трубку такой высоты, чтобы она доходила до оси круга. На нее насадите небольшой деревянный цилиндр с круглыми краями. Длина цилиндра — 8 сантиметров, диаметр — 4–5 сантиметров. Цилиндр хорошенько поскоблите стеклом и протрите стеклянной бумагой, чтобы он был совсем гладким. Его можно весь оклеить оловянной бумагой или только двумя полосками: одной вдоль, а другой поперек так, чтобы они перекрещивались как раз в том месте, где будет проходить стержень от медной вилки, между концами которой вращается круг. Готовый кондуктор покройте шеллаком, чтобы он не впитывал влагу.
Вилка кондуктора и стержень делаются из толстой медной проволоки и крепко спаиваются. Ее концы должны быть на расстоянии нескольких миллиметров от кружка. Концы вилки закруглите, а на конец стержня насадите медный или свинцовый шарик. Стержень вилки хорошенько протрите мелкой стеклянной бумагой, чтобы он был совершенно гладким. Только внутреннюю сторону вилки пропилите рашпилем. Она должна быть шероховатой.
К краям щеток приклейте еще со стороны вилки дугообразные полоски тонкой кальки или упругой шелковой материи. Эти «крылья» обозначены пунктиром на рис. 101 ,А. Когда поверхность круга наэлектризуется, эти полоски как тела ненаэлектризованные подтягиваются к кругу и продолжают процесс трения до самого кондуктора. Когда действие машины прекращается, они свободно отпадают. Едва вы начнете вращать круг, он зарядится отрицательным электричеством и передаст заряд кондуктору. Поднесите согнутый палец к шарику кондуктора, и тотчас же получится разряд — с треском проскочит искра.
Цилиндрическая машина. Цилиндрическую машину устроить гораздо легче. На рис. 102 показана самая простая машина. Цилиндр ее — это обыкновенная винная бутылка. Вместе с пробкой в горлышко бутылки вклеена коленчатая ручка. Стойки для осей такие же, как и у предыдущей машины, только немного ниже. Обе они цельные, так как в этой машине ось составная.
В углубление дна бутылки вклеивается деревяшка, на нее сквозь стойку нажимает винт. В месте нажима винта в деревяшке сделано маленькое углубление, чтобы бутылка не соскакивала с оси. Этим же винтом бутылка прижимается к противоположной стойке, чтобы она не двигалась из стороны в сторону и не могла выскочить. Под конец винта, чтобы он не врезался в деревяшку, надо подложить обрезок железа с ямкой.
Рис. 102
Щетка в этой машине только одна — это дощечка такой же длины, как и цилиндрическая часть бутылки, и шириной 4–5 сантиметров. Дощечка оклеена кожей и прижимается к бутылке двумя тугими пружинами. Чтобы щетка не выскакивала из пружин при вращении бутылки, вклейте в подставку машины две короткие трубки. В щетку врезаются два деревянных стержня такого диаметра, чтобы они входили в отверстия трубок. Тогда щетка сможет подниматься вверх и вниз, следуя за бутылкой, но не будет выскакивать.
Кондуктор этой машины совсем простой. В верхушку левой стойки вклеивается толстостенная стеклянная трубка. На нее насаживается кондуктор, выгнутый из толстой железной проволоки. Для того чтобы было удобнее насадить кондуктор на трубку, к нему нужно припаять небольшой металлический колпачок.
К щетке этой машины тоже можно приклеить крыло; ширина его должна быть приблизительно равна диаметру бутылки. Когда начнете вертеть за ручку, крыло поднимется, прилипнет к бутылке и закроет ее почти до кондуктора.
Но для того чтобы эта машина хорошо работала, к ней придется сделать еще одно несложное приспособление — так называемую лейденскую банку. Лейденская банка видна на нашем рисунке с левой стороны. Она сделана из небольшой бутылки. Изготовление лейденских банок описано дальше. Стержень, выходящий из пробки бутылки, заканчивается крючком. Крючок висит на проволоке кондуктора, а провод, обернутый вокруг бутылки, подведен к щетке машины. С лейденской банкой эта машина работает очень хорошо.
Конденсаторы. Приборы, собирающие электричество, называются конденсаторами. Для того чтобы понять, как они работают, представьте себе две смежные комнаты, разделенные тонкой перегородкой. По обе стороны перегородки летает масса мух, снующих по всем направлениям. Вообразим, что все мухи по одну сторону перегородки заряжены положительным электричеством, а с другой стороны — отрицательным. Тогда все мухи притянутся через перегородку друг к другу и облепят ее с обеих сторон. Если опять впустить по обе стороны перегородки наэлектризованных мух, их постигнет та же участь.
