Физика в играх: увлекательные опыты и эксперименты - Бруно Донат

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. Вилка должна быть сделана с таким расчетом, чтобы концы ее были на расстоянии нескольких миллиметров от кружка. Концы вилки закруглите, а на конец стержня насадите медный или свинцовый шарик. Можно взять охотничью картечь или шарик от рыболовного грузила. 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.

Рис. 102

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.

Щетка в этой машине только одна — это дощечка такой же длины, что и цилиндрическая часть бутылки, и шириной в 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. Это хорошо видно на рисунке.

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 конденсатора-м и. 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.

Рис. 103

Теперь представьте себе два листа оловянной фольги (рис. 103, А) с перегородкой между ними — стеклянной пластинкой. Мухи — это частицы электричества, которые попадают на бумагу, находящуюся слева от электрической машины. К правой бумажке прикреплен провод, соединенный с землей. Электрический заряд, который из кондуктора электрической машины переходит на левую оловянную полоску, притягивает электрический заряд земли на правый листок оловянной фольги.

По мере работы электрической машины на обоих листках скопляется все больше и больше электрических зарядов. Таким способом можно получить на стекле очень сильный заряд. Если бы можно было вытащить стекло, оба электричества стремительно соединились бы друг с другом. То же самое произойдет, если предоставить им какой-нибудь другой путь соединения, например присоединить к обеим сторонам проволочки. Тогда при сдвигании концов проволочек между ними произойдет сильный разряд. Этот прибор и есть конденсатор (сгуститель электричества), а листки оловянной фольги, приклеенные по обе стороны стекла, называются его обкладками.

Такой плоский конденсатор изобрел американский ученый Вениамин Франклин.

Если вы дотронетесь до одной обкладки заряженного конденсатора правой рукой, а к другой прикоснетесь левой, разряд электричества пройдет через ваше тело, и вы почувствуете сильный толчок или сотрясение. Сила сотрясения зависит от того, насколько заряжен конденсатор.

Количество зарядов, которое может скопиться на нем, зависит от величины поверхности обкладок, от толщины перегородки между ними, а также от источника электричества.

Можно наэлектризовать обе поверхности стекла и без оловянных обкладок — нужно только потереть его одной стороной о кондуктор электрической машины равномерно всей поверхностью. Заряд стекла можно увеличить, если к другой стороне стекла, напротив того места, которым стекло натирается о кондуктор машины, подвести откуда-нибудь отрицательное электричество. Но при разряде такого конденсатора нельзя получить сильный толчок. Это происходит оттого, что стекло — плохой проводник электричества, и когда к нему прикасаются пальцы с обеих сторон, разряд происходит только на тех небольших площадях, к которым прикасаются пальцы. Понятно,