Владимир Рюмин - Занимательная электротехника на дому
Для сооружения такого «двигателя» купите отрезок стеклянной трубки длиной около 30 см, диаметром в 4–5 и подберите к ней две плотно в нее входящие (лучше резиновые) пробки. Через нижнюю пропустите две проволоки а, b, сверху расплющенные в кружки, снизу соединенные с клеммами (рис. 32) c и d. Через верхнюю пробку пропустите третий отрезок проволоки е с укрепленной на нижнем конце его узенькой (1–2 мм) ниточкой станиоля ƒ. Для тока в 200 В длина ленточки 25 см, расстояние между проволоками а и b – 6 мм. Включив прибор в сеть проводов электрического освещения, будете иметь удовольствие наблюдать «вечное» качание электрического маятника ƒ и, следовательно, не включая лампы, знать, есть ли ток в установке.
Рис. 32
Расход последнего на приведение в действие такого «мотора» будет неощутимо малым.
Холодный и невидимый свет
Несколько слов вообще о свете
Миллионы лет человек был знаком с единственным источником искусственного света – со светом горящего тела. Только в прошлом веке научился он утилизировать свет проводников тока, накаливаемых электричеством до свечения, и только с конца прошлого столетия начали понемногу знакомиться с собственно электрическим светом: со свечением газов под влиянием разрядов высоковольтного тока.
Десятки лет такое свечение внутри трубок, наполненных сильно разреженным воздухом или другими газами, было известно физикам, но на него смотрели скорее как на красивое водоизменение тихого разряда электричества, чем как на физическое явление, достойное глубокого изучения.
А между тем в этих действительно замечательно эффектных проявлениях загадочной силы электричества таились удивительные открытия: невидимого света, проникающего через непрозрачные тела, и возможность узнать секрет строения всех веществ, из которых построена видимая нами природа.
В этих загадочно мерцающих и переливающихся волнах света были сокрыты чудеса рентгенизации[6]и тайны строения атомов[7].
Их обнаружили ученые нашего времени, но надо думать, что этим далеко не исчерпали запасы всех тайн, скрытых в природе, и всех практических приложений, вытекающих из их раскрытия.
Есть много данных надеяться, что тот истинно электрический свет, с которым я хочу вас познакомить, и в практике освещения вытеснит современные лампы накаливания, которые при всех их достоинствах в сравнении с прежними способами освещения все же не лишены и недостатков.
Электрический свет будущего – это рассеянный, мягкий свет, подобный свету солнца, равномерно озаряющий все помещение и столь же безвредный для глаз, как естественное освещение.
Свечение без нагревания
Перегоревшие электрические лампочки, воздух которых доведен до надлежащей степени разрежения, дадут нам возможность познакомиться с холодным светом. Тот же свет возникает внутри стеклянных трубок термометров, если в темноте подносить к ним наэлектризованную трением о сукно каучуковую гребенку. Вытрите предварительно термометр насухо и приближайте наэлектризованную гребенку или эбонитовый футляр от того же термометра к шарику последнего, и вы увидите яркую полоску света внутри его трубки.
Заменив термометр перегоревшей лампочкой накаливания, сможете любоваться зеленоватым мерцающим светом, заполняющим ее внутреннее пространство при приближении к стеклу наэлектризованного предмета.
Это свечение будет еще эффектнее, если приблизить цоколь лампочки к кондуктору действующей электростатической машины. Даже удаленная от нас и положенная где-нибудь вблизи лампочка продолжает мерцать, усиливая свой свет при прикосновении к ней пальцем.
Всего же лучше эти красивые явления могут быть наблюдаемы при помощи спирали Румкорфа; касаясь рукой одной из клемм разрядника[8], в другую руку возьмите лампочку, держа ее за стеклянный колпачок, касаясь одним из ее полюсов второй клеммы разрядника. Приведя спираль в действие, увидите яркое голубое свечение внутри лампочки. Отняв руку и лампочку от клемм спирали, коснитесь полюса лампы свободной рукой: лампа вспыхнет.
Можно и не пропускать тока через себя и не заряжаться самому статическим зарядом, достаточно, держа лампочку за металлическую оправу, приблизить ее к обмотке работающей катушки Румкорфа: она наполнится голубоватым светом.
Яркость свечения у разных ламп различна; нередко случается, что лампочка при всех указанных условиях и совсем не светит. Кажется, лучше других светятся лампочки с угольным волоском, ныне почти вышедшие из употребления по их неэкономичности[9] и притом маловольтные.
Свечение в некоторых случаях заметно уже от спирали с искрой в 1–2 мм, в других отсутствует и при применении спирали с искрой в 1–5 см.
Для многократного повторения этих эффектных опытов можно сделать небольшое приспособление, обращающее удачно действующую перегоревшую лампочку в специальный прибор для получения холодного света.
Для этого осторожно снимают цоколь с шейки лампочки, а к вводным проволокам припаивают медные провода, на которые надевают резиновые изолирующие их трубочки. За обнаженные концы этих проводов лампочка подвешивается носиком вниз на металлических вертикальных стержнях, укрепленных в основной деревянной дощечке и соединяемых с клеммами вторичной обмотки катушки Румкорфа.
Всю установку, если опыт ведется не в полной темноте, помещают внутри какого-нибудь ящика, оклеенного изнутри черной бумагой.
Можно также соединить с одной из клемм катушки только один провод лампочки, а другой оставить свободным, вторую же клемму катушки соединить с кольцеобразно согнутой проволокой, надеваемой на носик лампочки, на который при этом предварительно наклеивается кружок из станиоля.
Волшебные трубки
Право, трудно назвать иначе как волшебными те удивительно красивые электросветовые явления, которые можно наблюдать в специально для этого изготовленных гейслеровых[10] трубках.
В магазинах электротехнических принадлежностей и тем более там, где продают физические приборы, можно найти разнообразнейший выбор этих «волшебных» трубок, разных размеров и форм, зачастую весьма причудливых и сложных (рис. 33), наполненных газами того или иного химического состава и большей или меньшей степени разрежения и увеличивающих красоту разряда через эти газы побочными явлениями люминесценции[11] и флуоресценции[12] стекла, из которого трубки выдуты, и предметов внутри их включения.
Разнообразию трубок Гейслера соответствует и разнообразие их цен от нескольких копеек до десятков рублей.
Дешевые трубки не всегда бывают исправными: случается, что вплавленные в них электроды оказываются отпаявшимися от металлических наконечников с ушками, а сами наконечники отклеившимися от стекла (их приклеивают к стеклу сургучом).
Такие трубки, если только вплавленные в них провода сидят плотно, могут быть исправлены. Для этого надо только припаять провода к наконечникам, а наконечники приклеить сургучом к стеклу.
Рис. 33
Во всяком случае, покупая, надо обязательно тут же, в магазине, испробовать трубки, хранить же их дома надо в коробке, обложенными ватой, и отнюдь не давать никому в руки.
Для подвешивания трубок надо устроить стоечку из толстой медной проволоки так, чтобы при прикреплении ушка трубки к проводу, соединенному с полюсом источника тока, ушко не оттягивалось, а лишь свободно касалось провода.
Картина свечения газа внутри таких трубок меняется в зависимости от того, насколько сильно его разрежение.
Вы знаете, что воздух при обычном давлении является хорошим изолятором и что разряд через воздух происходит лишь при значительной разности напряжений, имея вид миниатюрной молнии. Если же воздух частью выкачан или другим путем удален из трубки, то картина разряда меняется.
При упругости в 10–12 раз меньше нормальной блестящая искра заменяется тихим сиянием, соединяющим разноименные электроды. При уменьшении давления внутри трубки в 100 и более раз сияние, заполнявшее трубку, сосредоточивается вблизи полюсов, а при дальнейшем уменьшении упругости воздуха – расширяется. Когда упругость доведена до 1/380 нормальной, сияние у анода (положительного электрода) красноватое и отделено от катода (отрицательного электрода) темным пространством, а катод окружен синеватым светом.
Это – момент возникновения катодного потока, потока свободных электронов, из которых состоят атомы газов, наполняющих трубки, и которые сами являются как бы «атомами электричества». Начиная от этого момента и до уменьшения давления (упругости) внутри трубки до 1/25 000 нормального изменение картины свечения идет в таком порядке: сияние у катода ширится, у анода отступает, становится ярче и белее и распадается на слои, разделенные темными промежутками, голубое сияние у катода продолжает расширяться.
