Юный техник, 2002 № 01

Журнал «Юный техник»

ФИЗИКА ВОКРУГ НАС

Электричество без штепселя

Опыты по электростатике кажутся простыми. Но выполнить их так, чтобы запомнились на всю жизнь, нелегко. Тут все зависит от силы наблюдаемого эффекта. А потому советуем запомнить некоторые условия.

Чтобы заряды с электризуемых тел как можно дольше не стекали, рабочее место должно быть абсолютно сухим. Если за окном моросит дождь, то нечего и пытаться приступать к делу. А самое лучшее время — сухая морозная погода. В такую пору бывает, чуть погладишь кошку, и из шерсти искры летят. Значит, пора изучать электростатику!

Статическое

электричество мы будем получать путем натирания стержня из пластмассы. Чем больше диаметр стержня, тем больший заряд на нем накапливается. Но величина заряда зависит и от сорта пластмассы. Раньше в школах применяли стержни из оргстекла. Но оказывается, что лучше поливиниловая трубка. Где ее взять? Трубки диаметром 1–2 см применяются для прокладки проводов в стенах. Их вы найдете на строительных ярмарках. Но лучше взять кусок каркаса от парника или садового водопровода. Здесь бывают пластиковые трубы до пяти сантиметров в диаметре.

Заряд зависит и от того, чем потереть трубку: кусочком шерсти, меха, шелка, кожи или полиэтиленовой пленки. Подбор наилучшего материала дело творческое. Главное — получить на трубке сильный заряд. Если не найдете трубку, то можно воспользоваться корпусом авторучки, расческой, чем угодно, но результат, конечно, будет хуже.

Итак, зарядите вашу «волшебную палочку». Поднесите ее к измельченным листочкам бумаги. Еще на почтительном расстоянии они поднимаются, подскакивают и прилипают к ней. Иначе ведут себя кусочки металлизованной обертки от цветов. Они танцуют, подпрыгивают и, едва коснувшись палочки, летят вниз.

Вот как это объясняется. Под действием электрического поля те и другие кусочки электризуются через влияние. В них образуются заряды противоположного по отношению к палочке знака. Возникает сила притяжения. Но заряды, возникшие на бумаге, с ней жестко связаны. Потому, коснувшись палочки, бумажки продолжают на ней висеть. В слое же металла, нанесенного на обертку цветов, заряды подвижны. Те, что имеют тот же знак, что и заряд палочки, уйдут на дальний конец кусочка, а противоположный — на ближний.

Едва коснувшись палочки, заряды с ближнего конца кусочка фольги стекают на палочку и нейтрализуются. Остаются лишь заряды на дальнем конце. Но между ними и палочкой, поскольку они с ней одного знака, действуют силы отталкивания. И кусочки фольги не просто падают, а стремительно летят вниз.

Но танец таких кусочков фольги не вечен. Подумайте сами, почему он прекращается?

Не думайте, что этот опыт относится лишь к чистой науке. Действие электрических сил можно наблюдать и в повседневной жизни. Сотрите сухой тряпкой пыль с экрана телевизора или с полированной мебели. Пыль очень быстро вновь осядет на поверхности. Причина — все та же электризация поверхности при трении и притяжение легких пылинок. Вот если уборка производится влажной тряпкой, образующиеся при этом разноименные заряды через влагу, как по проводу, устремляются навстречу друг другу и взаимно нейтрализуются. Электризации не происходит, и уборка идет без проблем. Только не касайтесь влажной тряпкой экрана включенного телевизора. Это опасно!

Теперь сделаем первый демонстрационный прибор — электрический султан. Возьмите какой-нибудь колпачок из мягкой пластмассы — проткните его шилом и вставьте туда корпус от ручки.

Закрепите на нем елочный дождь, нитки мулине, кусочек старой магнитной ленты, и султанчик готов (рис. 1.).

Рис. 1

Поднесите к султанчику наэлектризованную палочку, и вся его «шевелюра» послушно за ней потянется. Здесь мы наблюдаем электризацию на расстоянии.

А теперь из покрытой металлическим слоем цветочной фольги и легкой папиросной бумаги сделайте гильзочки. Вырежьте небольшую полоску 3,5x4 см. Оберните ее вокруг круглого карандаша. Кончик скрутите наподобие фантика от конфетки. Привяжите к кончику нитку длиной 30–40 см. К другому концу нитки прикрепите ковровое колечко или скрепку. Можете сделать еще пару «гирек» из пенопласта. Прикрепите к ним нитки булавками.

Гильзочки и «гирьки» должны быть предельно легкими. Для проведения опытов потребуется стойка (рис. 2).

Подвесьте к ней гильзочку из фольги и поднесите наэлектризованную палочку. Сперва она полетит ей навстречу, коснется палочки и резко отскочит в сторону. После чего всякая попытка прикоснуться к гильзочке наэлектризованной палочкой кончится неудачей — она уходит в сторону.

После прикосновения к заряженной палочке гильзочка зарядилась электричеством того же знака. Одноименно заряженные тела отталкиваются, в чем мы и убеждаемся на этом опыте.

Чтобы снять заряд с гильзы, достаточно до нее дотронуться рукой. Человек — хороший проводник электричества. Дотрагиваясь рукой до гильзы, мы ее заряд передаем земному шару, заземляем.

Гильзочки могут заряжаться и друг от друга. Подвесьте две гильзочки рядом. Зарядите одну из них, а другую начинайте приближать, двигая кольца. В первый момент они притянутся друг к другу, прикоснутся и резко разлетятся в стороны.

Но каков знак их заряда? Поместите наэлектризованную палочку между гильзочками. Они разойдутся сильнее и будут сопровождать палочку в каждом ее движении. Здесь мы имеем три тела, отталкивающихся друг от друга. Это значит, все они заряжены одноименно.

Красивы опыты с воздушными шариками. Электризовать их можно трением о волосы. Приподнимите наэлектризованный шарик над головой, и волосы под ним встанут дыбом (рис. 3).

Рис. 3

Чем не султанчик!

Наэлектризованные шарики можно надолго «прилепить» к вертикальной стенке или к потолку (рис. 4).

Рис. 4

Они будут резво откатываться на столе друг от друга. С шариками можно повторить те же опыты, что и с гильзами (рис. 5).