Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2011 № 02
Кое-кого изобретатель впечатлил школьным опытом настолько, что ему даже дали возможность осуществить свою мечту на практике, предоставили лабораторию. Но, проработав несколько лет, А.П. Казанцев электромагнитную пушку так и не сделал, лишь описал ее потом в фантастическом романе «Пылающий остров». Воплотить изобретение на бумаге оказалось куда проще, чем в «железе».
Так получилось потому, что ни Казанцеву, ни десяткам изобретателей до и после него не удалось преодолеть главную трудность: быстро накапливать электрический заряд необходимой мощности. Ну а если электромагнитное орудие будет способно стрелять лишь один раз в сутки, какой от него толк на поле боя?
Нет таких пушек и по сей день, хотя за прошедшие десятилетия электротехника продвинулась далеко вперед и сейчас есть суперконденсаторы, способные двигать даже автобусы.
Так что создать свое электромагнитное ружье можете и вы. Но упражняться с высоковольтными конденсаторами мы бы вам не рекомендовали. С электричеством шутки плохи, а тут опасность примерно такая же, как если бы кому-то вдруг взбрела в голову блажь лезть с отверткой внутрь работающего телевизора. К тому же, уверяем, такое ружье в соревновании уступит обыкновенной рогатке.
Подобные электромагнитные ускорители масс, если и будут использовать на практике, то, наверное, не на Земле, а на Луне или в космосе (см. статью «По рельсам — на Луну?» в этом номере). Во всяком случае, еще лет сорок тому назад, когда американцы высадились на Луне, такую идею подал американский профессор физики Герард О'Нейл. По его мнению, электромагнитные катапульты окажутся эффективными для переброски контейнеров с грузами — например, с концентратами полезных ископаемых — с поверхности Луны на околоземную орбиту.
А российский изобретатель из Тюмени Владимир Золотухин предлагает использовать электромагнитные ускорители для перемещения межпланетных зондов внутри Солнечной системы.
Первые эксперименты, проведенные в лабораториях США и некоторых других стран, показывают, что такие конструкции и в самом деле могут оказаться вполне рентабельными.
С. ЗИГУНЕНКО
НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Физика без приборов
ВОДОЛАЗ ИЗ СПИЧКИ
Для эксперимента запаситесь: пустой стеклянной бутылкой, спичкой, водой и карандашом.
Наполните бутылку водой почти по самое горлышко. Сломайте спичку, и часть ее с серной головкой опустите в бутылку. Посмотрите, утонет ли кусочек спички? Теперь закупорьте горлышко бутылки большим пальцем и несколько раз нажмите им на горлышко. Что при этом произойдет?
Давайте разберемся в том, что видели. Дерево — пористый материал, в котором содержится воздух. Поэтому его удельная масса невелика и дерево не тонет. Даже если серная головка выступает как дополнительный груз, спичка все равно будет держаться на воде.
Нажатием пальца на горлышко вы увеличиваете давление воздушной прослойки в бутылке, и спичка нырнет в глубину. Регулируя пальцем давление, можно заставить спичку плавать и нырять.
Совет: длина кусочка спички с серной головкой должна быть 3–5 сантиметров.
Можно провести эксперимент и с оставшейся частью спички, сначала завернув ее во влажную ткань и оставив так на час. При этом может оказаться, что спичка станет хуже нырять. Почему?
Вы сообразили правильно. Если завернуть спичку во влажную ткань, в поры дерева проникнет вода, спичка набухнет и станет тяжелее.
Продолжим эксперимент. Замените стеклянную бутылку на пластиковую. Вместо спички киньте в бутылку небольшой карандаш. Посмотрите, что при этом получится. И тут вы увидите, что карандаш перемещается хуже, чем спичка с головкой. Дело в том, что стенки пластиковой бутылки эластичные, они раздаются при увеличении давления, а сам карандаш имеет куда больший объем, чем спичка, а потому опять-таки реагирует на изменение давления слабее.
САМОДЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ
Запаситесь мотком изолированной проволоки, батарейкой, гвоздем, скрепкой, а также клейкой лентой — скотчем.
Обмотайте тонкую изолированную проволоку вокруг гвоздя не менее 50 раз так, чтобы концы проволоки остались свободными. Зачистите концы провода от изоляции. Прикрепите скотчем один конец проволоки к положительному полюсу батарейки, другой — к отрицательному. Поднесите к конструкции из батарейки, проволоки и гвоздя скрепку, и вы увидите, как она притянется, прилипнет к проволочной спирали.
Дело в том, что, когда электрический ток проходит через проволоку, возникает магнитное поле. Булавка (или скрепка) начнет двигаться к гвоздю. Большое значение имеют толщина проволоки и количество ее витков вокруг гвоздя. Чем толще проволока и больше витков, тем сильнее электромагнит, который сможет притянуть более тяжелый предмет, например другой гвоздь. Но чем сильнее электромагнит, тем быстрее разрядится батарейка.
Впервые подобные опыты проводил еще в XIX веке замечательный английский ученый-самоучка Майкл Фарадей — основатель учения об электромагнетизме.
Внимание: не пытайтесь использовать в качестве источника напряжения квартирную электрическую розетку. Напряжение в 220 В смертельно опасно для жизни!
«УМЕНЬШАЮЩАЯСЯ» МОНЕТА
Для опыта вам необходимы две монеты (5 рублей и 2 рубля), бумага, ножницы и ручка.
Положите монету в 2 рубля на лист бумаги и обведите ее ручкой. Вырежите обведенный кружочек ножницами. Попытайтесь просунуть пятирублевую монетку через полученное отверстие так, чтобы бумага не порвалась.
Если вы будете действовать аккуратно, то к вашему удивлению монета как бы уменьшится и пройдет через отверстие. Почему? Получится ли такой «фокус», если точно такое же отверстие прорезать в плотном картоне?
Ответы на эти вопросы таковы. Бумага довольно эластична. Если сложить ее по диаметру вырезанного отверстия, образуется прямая линия. Теперь растяните бумагу, и пятирублевая монетка вполне протиснется в отверстие.
А вот с картоном дело сложнее. Протолкнуть пятирублевую монету сквозь малое отверстие, не нарушив его границ, вряд ли удастся.
Из этого опыта, кстати, следует довольно интересный вывод. Чем тоньше материал, тем он эластичнее. Это верно по отношению и к бумаге, и к резине, и ко многим другим материалам.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Эстрадные акустические системы
Мы уже говорили об усилителях звука и регуляторах тембра (см. «ЮТ» № 12 за 2010 г. и «ЮТ» № 1 за 2011 г.). Но даже самый хороший усилитель ничего не стоит без акустической системы (АС), способной достойно воспроизвести звук. С этим обычно и возникают проблемы.
Дело в том, что промышленно выпускаемые «фирменные» АС, в просторечии «колонки», в основном предназначены для домашнего звуковоспроизведения. Эстрадных колонок выпускают мало, производство их полукустарное, стоят они от «очень дорого» до «запредельно дорого» и далеко не всем по карману. Да использовать готовое и неинтересно!
Прежде всего, заметим, что паспортная мощность АС не должна быть меньше мощности самого усилителя, иначе динамики колонки будут перегружаться и искажать звук. Паспортная мощность АС равна сумме мощностей входящих в нее головок, а последняя указывается в названии самой головки на первом месте.
Например: головка 4ГД-35 имеет паспортную мощность 4 Вт. Остальные знаки маркировки: Громкоговоритель Динамический, заводской номер. Для обозначения широкополосных динамиков добавляют букву Ш, низкочастотных — Н, высокочастотных — В. В многополосных АС (обычно бывают двух- и трехполосные) паспортную мощность определяют по мощности низкочастотных (НЧ) головок. Среднечастотные (СЧ) и высокочастотные (ВЧ) головки могут иметь и меньшую мощность, поскольку относительное содержание СЧ- и ВЧ-составляющих в спектре реальных звуковых программ, как правило, меньше, чем НЧ.
Приступая к проектированию АС для музыкальной группы, настоятельно рекомендуем ознакомиться с литературой по этому вопросу. «Юный техник» уже затрагивал эту тему с акцентом на домашнее звуковоспроизведение (см. статью «Получи звучание Hi-End!» в ЮТ № 9 и 10 за 2008 г). Перечитайте ее, поскольку там много сведений о динамических головках и их параметрах, повторять которые здесь не стоит.
Поговорим про АС преимущественно для озвучивания залов большой площади. Лучше всего этот вопрос решен в кинотеатрах.
