Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2011 № 01
Положите на стол 2 трубочки параллельно друг другу. На них поместите картонные втулки на расстоянии 5 сантиметров друг от друга. Возьмите третью трубочку и подуйте в нее, направив струю воздуха между картонными основами.
Когда вы дуете в трубочку, то между втулками увеличивается скорость потока воздуха и, соответственно, согласно закону Бернулли, уменьшается его давление. В результате выравнивания давления в это место устремляется воздух из соседних областей. Он-то и захватывает с собой картонные цилиндры, которые начинает притягивать друг к другу. Чем толще трубочка, в которую дует экспериментатор, тем сильнее поток воздуха и меньше его давление, а значит, цилиндры будут двигаться быстрее.
Попробуйте теперь подуть в трубочки разной толщины. Положите картонные цилиндры на большем расстоянии — 10–15 сантиметров друг от друга и посмотрите, как меняется результат в зависимости от изменения условий эксперимента.
КАК ПОГАСИТЬ СВЕЧУ
Вам понадобятся: втулка от рулона туалетной бумаги, лист писчей бумаги, воздушный шарик, скотч, свеча, спички.
Сложите из бумаги колпак так, чтобы на его конце осталось отверстие диаметром 0,5 сантиметра. Наденьте колпак на один конец картонной втулки и приклейте скотчем так, чтобы он плотно прилегал к картону. Слегка, но не до конца, надуйте воздушный шарик. Натяните надутый шарик на другой конец втулки и закрепите скотчем. Поставьте свечу на стол и зажгите ее. Поднесите бумажный колпак к зажженной свече на расстояние 1 сантиметр. Быстро и сильно нажмите на воздушный шарик.
Если резко нажать на надутый шарик, из него выйдет воздух, который через отверстие в колпаке выйдет наружу. У воздуха будет всего один путь — маленькая дырочка в колпаке. Поэтому поток воздуха окажется плотным и точно направленным, а его скорость — высокой. Свеча погаснет. Если же нажать на шарик медленно или свеча будет расположена далеко от конструкции, потоку воздуха не хватит скорости, чтобы ее погасить.
Продолжите эксперименты, нажимая на шарик не резко или удалив колпак от свечи на большее расстояние — 5 — 10 сантиметров. Оцените, как при этом меняется результат эксперимента.
ПОЛИГОН
Солнечная батарея
Даже в наши дни, когда, кажется, все можно купить, не перевелись еще в мире люди, умеющие многое делать своими руками. Ниже мы приводим рассказ популяризатора науки Симона Куилена о том, как можно сделать собственными руками солнечную батарею.
Солнечная батарея, вы знаете, наверное, — это фотоэлемент, преобразующий энергию света в электричество. Такие батареи питают энергией Международную космическую станцию, а также ваш карманный калькулятор и еще множество других устройств.
Настоящие фотоэлементы делают на заводах, где стоит дорогостоящее оборудование, в частности, вакуумные печи, поддерживается идеальная чистота, а в воздухе нет ни пылинки. Мы же с вами сделаем элемент солнечной батареи из меди.
Для работы вам понадобится медная пластинка (или толстая фольга) толщиной примерно 0,1 мм и такими размерами, чтобы из нее можно было вырезать два куска примерно 15x15 см. Пинцет или плоскогубцы, чтобы не держать пластинку руками. Два «крокодильчика», которыми пользуются радиолюбители, когда им нужно подсоединиться к той или иной точке электрической схемы. Еще понадобятся 2–3 метра тонкого провода в пластиковой изоляции, чувствительный микроамперметр, который может измерять токи от 0 до 50 микроампер, и кухонная плита.
Кроме того, запаситесь 2-литровой пластиковой бутылкой из-под воды или двухлитровой стеклянной банкой с широким горлом, поваренной солью, наждачной бумагой и ножницами, чтобы резать вашу медную пластинку.
Вырежьте медную пластинку по размеру конфорки плиты (см. рис.). После этого тщательно вымойте руки с мылом, чтобы были чистыми. Затем с мылом или иным моющим средством столь же тщательно обезжирьте поверхность медной пластины, зачистите ее мелкой наждачной шкуркой до блеска, чтобы удалить окисную пленку.
Подготовленную пластинку положите на плиту и включите нагрев. (Если у вас дома газовая плита, воспользуйтесь электроплиткой, иначе эксперимент не удастся.) По мере нагревания по поверхности пластинки побегут красивые — апельсиновые, сиреневые, красные — узоры побежалости. Вскоре пластинка начнет чернеть, покрываясь слоем оксида меди. Подождите до тех пор, пока вся пластина не станет черной и пленка черноты не получится достаточно толстой. Это должно произойти примерно через полчаса после начала обработки.
После этого выключите нагрев и подождите, пока пластина остынет до комнатной температуры. Остывая, металл, как известно, сжимается. А поскольку коэффициенты сжатия меди и ее окислов отличаются, то черные хлопья начнут отслаиваться, обнажая нижележащий слой.
Медная пластинка на конфорке электрической плиты.
Готовый фотоэлемент в тени дает около 6 мкА тока.
Когда же фотоэлемент выставили па яркий свет, величина тока подскочила до 33 мкА.
Опыт показывает, что примерно через 20–30 минут, когда медь охладится до комнатной температуры, большая часть черноты отслоится. Остальное зачернение попробуйте смыть под струей проточной воды. Только не старайтесь убрать все черные пятна жесткой щеткой или каким иным способом. При этом очень легко повредить тонкий красный слой оксида меди, который, собственно, вам и нужен для работы солнечного элемента.
Далее вырежьте вторую медную пластинку примерно такого же размера, как и первая. Аккуратно согните обе пластины так, чтобы их можно было вставить, как половинки цилиндра, в пластиковую бутыль со срезанной верхней частью или в стеклянную банку с широким горлом. При этом обе пластинки не должны касаться друг друга. Проследите также, чтобы та сторона прокаленной пластины, что была верхней на плите, в банке была обращена наружу, к свету, поскольку именно с этой стороны можно получить больший электроток.
Возьмите два «крокодильчика» с припаянными к ним проводами и прикрепите их сверху — один на прокаленную пластину меди, а второй — на непрокаленную, чистую. Подключите провод от чистой медной пластины к положительной клемме микроамперметра. А второй провод — от оксидированной пластины — к отрицательной клемме микроамперметра.
Нагрейте в любой емкости или просто наберите из-под крана пару литров горячей воды, добавьте в нее две столовые ложки поваренной соли и мешайте раствор до тех пор, пока вся соль не растворится. Затем аккуратно залейте соленую воду в банку с пластинами с таким расчетом, чтобы 2–3 сантиметра верхнего края пластин остались сухими над водой.
Теперь можно выставить вашу батарею на солнце или просто посветить на нее яркой лампочкой. Микроамперметр должен показать наличие тока в электрической цепи.
Весь фокус в том, что оксид меди — та самая красная пленка — является полупроводником, то есть представляет собой некое среднее состояние между проводником, где электрический ток может течь свободно, и изолятором, где электроны связаны и ток течь не может.
По мере нагревания по поверхности пластинки побегут красивые — апельсиновые, сиреневые, красные — узоры побежалости.
В полупроводнике существует разрыв, который называется запрещенной зоной, между электронами, которые связаны тесно с атомным ядром, и электронами, которые отстоят дальше от атомного ядра и могут, срываясь со своих орбит, свободно перемещаться, а значит, проводить электричество.
По законам физики, электрон не может оставаться внутри запрещенной зоны. Если его энергия мала, то он будет находиться на стационарной орбите и проводить ток не сможет. Если же мы добавим ему энергии с помощью солнечного света, то он способен перескочить с одной орбиты на другую и даже пуститься в свободное путешествие, проводя электрический ток по нашей цепи — от одной пластины к другой через соленую, проводящую ток воду и далее по проводам к микроамперметру.
Перевод А. СЫРОЕГИНА
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Регуляторы громкости и тембра
В предыдущем номере мы разобрали структуру звукового комплекса и поговорили об усилителях мощности (УМЗЧ). Сегодня речь пойдет о блоке регулировок, включающем регуляторы громкости и тембра.
Регулировка громкости
Казалось бы, нет ничего проще — изменяй уровень звукового напряжения, подводимого к УМЗЧ, вот и вся регулировка! Сделать это можно простым потенциометром — переменным резистором (рис. 1), к крайним выводам которого подведено входное напряжение ЗЧ, а с движка — средний вывод — и общего вывода снимают сигнал на вход УМЗЧ (рис. 2а).
