Том Тит - Веселые научные опыты и эксперименты
Рис. 81
При желании форму сердечника можно изменять, его можно согнуть в виде подковы, кольца и пр.
С помощью электромагнита можно поднимать или притягивать небольшие железные грузы, а также проводить исследования магнитного поля. Никогда не используйте источники тока с напряжением выше 12 В! Это опасно для жизни! И вообще, желательно все опыты, связанные с использованием электричества, проводить при участии взрослых. Во всяком случае, обязательно с ними проконсультируйтесь.
Воздействие магнитов на магнитное поле Земли
Оборудование и принадлежности:
• магнит;
• компас.
Всем известно, что компасы с магнитной стрелкой всегда показывают, где находится северный и южный магнитный полюса Земли. Принцип их работы заключается в том, что наша планета окружена магнитным полем, и магнитная стрелка компаса ориентируется подобно железным опилкам вдоль силовых линий этого поля. Но если вы поднесете к компасу магнит или массивный железный предмет, то заметите, что положение стрелки отклонится от основного положения. Понаблюдайте за тем, как будет меняться направление стрелки при различных положениях магнита относительно компаса.
Магнит своим магнитным полем хоть и на небольшое расстояние, но все же вносит возмущение в магнитное поле Земли и вынуждает компас врать. Именно поэтому магнитные компасы изготавливали в корпусах из немагнитных материалов – дерева, кости, латуни, бронзы и т. д. В романе Жюля Верна «Пятнадцатилетний капитан» злодей Негоро подложил под судовой компас топор и тем самым изменил курс следования корабля.
Электромагнитная индукция
Оборудование и принадлежности:
• картонная или пластиковая труба;
• катушка медного провода;
• электротестер с милливольтметром;
• постоянный магнит прямоугольной формы.
Электромагнитная индукция – это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 г. Он обнаружил, что электродвижущая сила возникает в замкнутом проводящем контуре при изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.
Для воспроизводства опыта великого физика вам понадобится изготовить катушку индуктивности. В качестве основы для нее подойдет обрезок пластиковой или картонной трубы диаметром около 3 см и длиной около 15 см. Возьмите провод и, закрепив на трубке ниткой или скотчем первый виток, аккуратно, ровно и не спеша намотайте обмотку (рис. 82). Должно быть не менее 200 витков. Учтите, что чрезмерное количество витков может привести к тому, что электрическое сопротивление обмотки полностью поглотит генерируемый ток и вы его не сможете зарегистрировать. Последний виток, так же как и первый, закрепите на катушке. Концы обмотки подсоедините к тестеру, включенному в режим миллиамперметра.
Теперь возьмите в руку магнит и резко опустите его внутрь катушки, а затем резко выньте оттуда.
В момент движения магнита миллиамперметр будет регистрировать возникновения электрического тока. Для большего удобства данный эксперимент желательно проводить с помощником.
Итак, проводя опыты с электромагнитом, вы убедились в известном факте, что переменный магнитный поток порождает электрический ток и, наоборот, электрический ток порождает магнитное поле. Именно это явление – причина возникновения электромагнитных волн.
Рис. 82
Подводная лодка в ванне
Оборудование и принадлежности:
• пластиковая бутылка с крышкой;
• трубка от капельной системы с иглой и дозатором;
• пластилин;
• проволока;
• металлические гайки;
• маникюрные ножницы.
Во все времена людей манили тайны глубин морей и океанов. Люди придумывали и строили различные устройства, позволявшие им погружаться под воду и находиться на глубине. Это были воздушные колокола, батисферы, батискафы, водолазные скафандры, акваланги, но самым совершенным аппаратом для покорения и исследования морских глубин является субмарина (подводная лодка).
Для исследования очень больших глубин применяют батисферы и батискафы. Батисфера – это стальной полый шар, способный выдерживать огромное давление воды в морских глубинах. В стенках батисферы обустраиваются иллюминаторы – отверстия, герметично закрытые особо прочными стеклами.
Прожектора освещают слои воды, куда уже не может проникнуть солнечный свет. Батисферу, в которой помещается исследователь, опускают с корабля на стальном тросе. Таким образом удавалось достигнуть километровой глубины.
Батискаф – это батисфера, к которой прикреплена внизу большая стальная цистерна, заполненная бензином. В батискафах опускаются на еще большие глубины. Так как бензин легче воды, то такой аппарат может плавать в глубине моря подобно дирижаблю в воздухе. Батискаф снабжается запасом балласта и двигателями, при помощи которых он, в отличие от батисферы, может самостоятельно передвигаться, не будучи связан с кораблем на поверхности воды.
Вначале батискаф плавает на поверхности воды, подобно подводной лодке. Для погружения пустые балластные отсеки (цистерны) заполняются забортной водой, и батискаф уходит под воду, опускаясь все глубже и глубже, до самого дна. Сбросив балласт, облегченный батискаф всплывает на поверхность. Наиболее глубокое погружение было совершено 23 января 1960 г., когда батискаф 20 минут пролежал на дне Марианской впадины в Тихом океане, на глубине 10 919 м, где давление воды составляло свыше 1150 атмосфер. Исследователями, опускавшимися в батискафе, даже на этой наибольшей глубине мирового океан были обнаружены живые существа.
Подводная лодка (субмарина) – это судно, способное передвигаться как на поверхности воды, так и в ее глубинах совершенно автономно. В отличие от батисфер и батискафов подводные лодки не могут погружаться на очень большие глубины (как правило, не более 350 м), но зато они способны совершать длительные переходы, не всплывая на поверхность. К тому же субмаринам, в отличие от батискафов, нет необходимости перед каждым погружением принимать дополнительный балласт и сбрасывать его при всплытии.
Все субмарины, не зависимо от того, где и когда они были созданы, устроены по одному принципу – это герметичный корпус, в котором размещены жилые отсеки, силовая установка, системы жизнеобеспечения и управления, отсеки специального назначения и балластные цистерны. Подводные лодки конструируются так, чтобы иметь незначительную положительную плавучесть, то есть чтобы архимедова сила удерживала лишь небольшую их часть в надводном положении. В надводном положении в цистернах находится воздух. При погружении под воду цистерны заполняются забортной водой. Для всплытия вода из цистерн выдувается сжатым воздухом.
Надеемся, вы знакомы с захватывающими приключениями героев романа французского писателя-фантаста Жюля Верна «20 000 лье под водой», в котором увлекательно описан подводный мир и невероятный подводный корабль «Наутилус».
Предлагаем вам построить собственное подводное судно (рис. 83). Возьмите пластиковую 1,5-литровую бутылку. Прорисуйте маркером две продольные линии на расстоянии 4 см друг от друга. Вдоль этих линий прорежьте отверстия через каждые 2 см. Эти дырочки послужат для крепления балласта и в качестве водозаборных клапанов (1). Тонкой проволокой или нитками прикрепите балласт (2). В качестве балласта можно использовать металлические гайки или несколько железных штырей. Также неплохо для балласта в прорезанные отверстия вкрутить болты, но в этом случае между обозначенными линиями необходимо провести еще одну линию и проделать в ней дополнительные водозаборные отверстия, так как через отверстия с болтами вода будет плохо входить и выходить.
Рис. 83
В пробку (3) вставьте иглу (4) с трубочкой (5) от капельницы. На противоположной от балластной стороне бутылки из пластилина укрепите ходовую рубку (6). Из трубочки для коктейлей прекрасно получится перископ (7). Итак, ваша субмарина готова к испытаниям.
Наполните ванну или другую подходящую по объему емкость водой. Положите на воду испытуемый объект. При правильной балластной балансировке подлодка будет занимать правильное положение, то есть рубка с перископом будет находиться вверху. Судно должно принять в себя некоторое количество воды через водозаборники и занять устойчивое положение.
Количество принятой воды вы сможете регулировать, перекрывая клапан (8). В зависимости от количества воды, принятой лодкой, будет зависеть глубина ее погружения. При постоянно открытом клапане она будет опускаться все глубже и глубже, пока полностью не ляжет на дно. Для всплытия вам нужно ртом или насосом вдувать воздух внутрь субмарины. Воздух будет выдавливать воду за борт, и лодка всплывет.
