Бруно Донат - Физика в играх
Но с помощью электричества можно не только покрывать разные вещи металлическим слоем; можно делать копии предметов, которые так сходны с оригиналом, как две капли воды похожи друг на друга. Попробуйте, например, сделать с помощью электрического тока медную копию какой-нибудь медали. Никаких новых приборов для этого не нужно. Можно, конечно, получить осадок меди непосредственно на самой медали и потом отделить его, но тогда все выпуклости на медали будут на копии углублениями. Если бы на этой копии стал вторично оседать слой меди, получилась бы уже точная копия. Но это двойная работа и двойная трата купороса. Можно сделать вот как.
Смажьте медаль маслом и оберните ее по краям полоской бумаги в палец шириной. Получится коробка круглой формы. В нее налейте раствор гипса. Когда гипс застынет, его можно легко отделить от формы. Получится «негатив» из гипса, на котором все выпуклости будут соответствовать вогнутым местам медали, а вогнутые места — ее выпуклостям. На эту «матрицу» будет осаждаться медь. Но для этого нужно сделать матрицу проводником электричества. Натрите ее хорошенько с лицевой стороны (где мы получили «оттиск» медали) и по краям очень мелким графитом, оберните еще по краям медной проволокой без изоляции и повесьте в ванну с купоросом на отрицательный провод, лицевой стороной к медной пластинке. На соединение матрицы с проводом обратите особое внимание. Для лучшего соединения обмотайте ее по краям несколько раз тонкой проволокой или оберните гипсовую форму оловянной фольгой, конечно не закрывая при этом оттиска медали. Затем присоедините батарею и, когда заметите, что процесс разложения и осаждения меди пойдет правильно, предоставьте действовать электрическому току.
На графитные пылинки ложится мельчайшими частицами медь и образует сначала первый слой. На него затем все время отлагается медь и постепенно покрывает всю форму. Получается прекрасный «проводник» электричества. Дальнейшая работа идет уже скорее.
Примерно через сутки вы можете получить такой толстый слой, который можно без повреждения снять с формы.
Ускорять работу электричества, увеличивая напряжение батареи, не нужно: слепок получится грубым и непрочным.
Таким же образом сделайте и вторую сторону медали, наклейте обе части с двух сторон на медный кружок, обровняйте края напильником — и копия медали готова.
Очень просто делать гальваническим способом медные листья, потому что обратная сторона настоящих древесных листьев с выпуклыми жилками представляет собой готовую уже матрицу. Натрите графитом обратную сторону листа и повесьте его на отрицательном проводе, повернув лист натертой стороной к медной пластине. Чтобы осаждение меди на листе — особенно если он большой — происходило более равномерно, протяните к разным местам листа несколько тонких проволочек от провода, подводящего ток к листу. По краям медь обычно осаждается с излишком и даже переходит на другую сторону листа. Поэтому края медного слепка приходится опиливать напильником, придавая ему очертания оригинала.
Беседка и деревья из свинцовых кристаллов. Толстую свинцовую проволоку повесьте дугой в банку с раствором свинцового сахара. С этим раствором не шутите: он ядовит. Сделайте на стакан крышку из картона и сквозь нее пропустите еще один кусочек свинцовой проволоки так, чтобы он немного не доходил до дуги. Прямую проволоку соедините с отрицательным проводом батареи, а дугу — с положительным.
Чудное зрелище будет перед вашими глазами, особенно если вы будете смотреть в лупу. Вы увидите, как свинцовая проволока на отрицательном проводе постепенно утрачивает свою гладкую поверхность. Из свинцового сахара, так же как и в прежних опытах из медного купороса, выделяются маленькие блестящие кристаллики свинца. Они садятся на проволоку в середине стакана (рис. 125, слева), образуют причудливые разветвления, и наконец вырастает перевернутое вершиной книзу дерево.
Если вы измените направление тока, переставив провода, вы увидите, как «дерево» уменьшается и кристаллы отрываются от него. В то же время на дуге, которая соединена уже с отрицательным полюсом, начнут вырастать кристаллы, и наконец вместо дерева образуется беседка, правда тоже перевернутая верхушкой вниз (рис. 125, справа). После опыта слейте раствор в бутылку, а стакан хорошенько вымойте под краном.
Рис. 125
Вода, кипящая без огня. Вы читали уже о том, что, если по тонким проводам проходит ток большой силы, он нагревает их. Вы видите это каждый день у себя дома в электрических лампочках.
Если у вас есть батарея в 8—10 элементов, вы можете раскалить добела тоненькую железную проволоку. Еще легче раскалить проволоку, специально изготовляемую для электронагревательных приборов — для чайников или утюгов, — так называемую никелиновую, реотановую или нихромовую проволоку.
Сверните из тонкой никелиновой проволоки спираль длиной 1–2 сантиметра и концы ее присоедините к проводам батареи. Проволока сейчас же нагреется. Окуните спираль в пробирку с холодной водой (рис. 126). Вода забурлит, заклокочет и закипит.
Рис. 126
Если батарея невелика, возьмите проволоку покороче и потоньше.
Электромагнетизм
Простейший электромагнитный телеграф. В 1820 году Эрстед, профессор физики в Копенгагене, сделал открытие, всей важности которого в то время даже не смогли оценить. Эрстед производил опыты с электричеством вблизи стрелки компаса и, к своему удивлению, заметил, что всякий раз, когда к стрелке приближались провода батареи, стрелка отклонялась от своего обычного направления с севера на юг. Отклонение стрелки зависело от направления тока в проводе.
Теперь даже трудно себе представить, какое волнение произвело это открытие во всем ученом мире в то время. До того времени магнетизм и электричество считались силами чуждыми друг другу, различными, — и вдруг оказалось, что они имеют что-то общее. Тогда не предполагали даже, до какой степени тесна связь между электричеством и магнетизмом. Эрстед заметил, что чем больше напряжение тока, проходящего по проволоке, и чем ближе эта проволока к стрелке, тем больше отклоняется стрелка компаса.
Вы сами можете произвести опыт Эрстеда. Но чтобы опыт был интереснее, можно заодно построить действующий электромагнитный телеграф, примерно такой, какой когда-то построили в Геттингене два ученых — математик Гаусс и физик Вебер. На рис. 127 показано, как устроена станция нашего электромагнитного телеграфа. На рис. 127, А она показана в разрезе сбоку, а на рис. 127, Б в разрезе спереди.
Рис. 127
Возьмите две спичечные коробки. Их ящички нам не нужны. Каждую коробку проткните посредине широкой стороны раскаленной вязальной спицей. Намагнитьте обломок вязальной спицы с почти такой же длины, как коробка, и проткните им маленькую пробку п так, чтобы концы спицы, выходящие по обе стороны пробки, были одинаковой длины. В эту же пробку, сквозь отверстия в широких сторонах спичечных коробок, воткните с обеих сторон по иголке так, чтобы они образовали ось для вращения намагниченной вязальной спицы. На нижний конец спицы наденьте маленькую пробочку м.
Но ось со спицей может ездить в коробке из стороны в сторону. Чтобы закрепить ее, наденьте на иголки с обеих сторон коробки тоненькие кружочки пробок к. Теперь нужно обмотать коробку тонкой изолированной проволокой. Проволоку возьмите диаметром 0,1 или 0,2 миллиметра. По одну сторону оси обмотайте коробку проволокой виток к витку, не доходя на полсантиметра до оси спицы. Затем поверх первого слоя намотайте второй ряд, не разрывая проволоку и не меняя направления обмотки. Затем третий ряд и поверх него четвертый. Когда намотаете четыре ряда, не разрывая проволоку и не меняя направления обмотки, переведите проволоку на вторую половину коробки и обмотайте ее точно так же, как и первую. Начало и конец обмотки привяжите к коробке нитками, чтобы обмотка не разматывалась.
Едва вы присоедините начало и конец обмотки коробки к полюсам батареи, спица сейчас же отклонится в сторону. Если вы поменяете на батарее концы обмоток, она так же отклонится, но уже в другую сторону. Чтобы легче было следить за движениями спицы, приклейте к ней сверху тоненькую лучинку с бумажным кружком.
Если вы заметите, в какую сторону отклоняется спица, когда, скажем, начало обмотки соединено с положительным полюсом батареи, вы всегда сможете пользоваться этим маленьким аппаратом для определения направления тока в цепи.
Этот прибор настолько чувствителен, что может не только определять направление тока, но и обнаруживать самые незначительные токи в цепи.
