Электрическая машина

Электрическая машина служит для получения статического электричества. Оно дает возможность на целом ряде опытов в лаборатории разгадать сложные явления природы.
Всем школьникам известно, что статическое электричество получается от натирания янтаря, сургуча или стекла различными тканями или кожей. Значительно большие заряды, которые можно уже наблюдать в виде голубоватых искр в темной комнате, можно получить таким образом.

Возьмите новую газету, приложите ее к натопленной печи и натрите одежной щеткой. Выключив свет в комнате, попробуйте отнять газету от печи. Вы почувствуете большое сопротивление. Газета как бы приклеилась к печи. Если вы ее будете быстро отдирать, то между газетой и печью, в тех местах, где они еще соединены между собой, будут видны голубоватые огненные полосы. Если, затем, к отнятой от печи газете, держа ее на весу за верхний конец, вы приложите другую руку, между ними с легким треском проскочат голубые искры. Поднеся близко к газете расставленные концы ножниц, вы изумитесь тому, что, еще не прикоснувшись ими к газете, вы обнаружите кисти из голубых и красноватых искр. Морякам в бурную погоду также часто приходится видеть подобные светящиеся кисти на вершинах мачт,— только те значительно больших размеров. Называются они Эльмовыми огнями.
Если вы поднесете к этой же натертой газете спичку, то увидите на головке спички вспышки тех же голубоватых огоньков, хотя сера на спичке не загорится.
При включенном свете вы сможете сделать еще несколько интересных опытов с натертой газетой. Только для каждого опыта газету надо натирать снова. Например, если вы уравновесите на мяче линейку и затем поднесете к линейке газету, линейка послушно повернется в сторону газеты. Осторожно отводя газету, можно заставить линейку поворачиваться на своей оси. Занесите натертую снова газету над головой товарища, и вы увидите, что его волосы моментально встанут „дыбом", как иголки на еже.
Все эти опыты доказывают, что, натирая газетный лист щеткой, мы тем самым наэлектризовываем его довольно сильно, а прикасаясь к нему различными проводящими ток предметами,— разряжаем его, и при этом электрическом разряде возникает искра. Если бы удалось видеть такую искру в сильно увеличивающий зрительный прибор, то мы заметили бы, что она имеет форму молнии, то-есть такая же стремительная и изломанная. Разница только в том, что наша искра измеряется долями миллиметра, в лучшем случае несколькими миллиметрами, а молния имеет в длину иногда несколько десятков километров.
Волосы встают „дыбом" и словно стремятся оттолкнуться друг от друга потому, что они получают от наэлектризованной газеты часть положительного заряда и становятся сами положительно заряженными телами. А вы уже знаете, что одноименные заряды отталкиваются друг от друга.
Электричество, получаемое с помощью газетного листа, не имеет практического применения. Но способность производить электричество с помощью двухслойной фанеры, которую открыл лауреат Сталинской премии, член-корреспондент Академии наук СССР профессор Алексей Васильевич Шубников, имеет большое практическое значение.
Оказывается, если двухслойную фанеру покрыть с обеих сторон раствором графита в спирту или чем-либо другим, придающим поверхности дерева токопроводящие способности,—то „генератор" электрического тока готов. Присоединив к слоям графита катодный (особо высокочувствительный) вольтметр и начав быстро изгибать фанеру то в одну, то в другую сторону, мы заметим резкое колебание стрелки катодного вольтметра, говорящее о присутствии в цепи электрического тока, который, в такт изгибам фанеры, течет то в одном, то в другом направлении.
Это открытие, сделанное профессором А. В. Шубниковым, имеет огромное значение для создания всевозможной автоматической аппаратуры. „Электрический контролер", сделанный из фанеры—материала чрезвычайно выносливого, сравнительно дешевого,— может с успехом выполнять роль реле в любом автоматическом приборе.
Производя опыты с .фанерным генератором" электрического тока, профессор А. В. Шубников использовал лист двухслойной фанеры размером 80 X 80 мм. Он пропитывал фанеру парафином, воском и другими веществами, но особенный эффект получился при обработке фанеры сегнетовой солью, из кристаллов которой изготовляются теперь пьезоэлектрические репродукторы и которая с успехом заменяет дорогостоящий и дефицитный кварц и турмалин во многих приборах с пьезоэлектриками.
Профессор А. В. Шубников установил, что если чистая фанера при изгибах возбуждает электрический ток напряжением всего в 0,05 вольта, то, пропитанная сегнетовой солью, она дает уже от 0,5 до 1 вольта. Впоследствии профессор А. В. Шубников достиг того, что так называемые неармиро-ванные текстуры*, полученные им, давали до 50 — 60 вольт.
Еще большее количество электричества, чем от натертого газетного листа или текстуры профессора А. В. Шубникова, можно получить с помощью электрической машины.
Сделать электрическую машину и провести опыты с ней интересно еще потому, что теперь при помощи электрических машин-гигантов производятся опыты по искусственному расщеплению атомного ядра. Эти электрические машины называются электростатическими генераторами. Сейчас уже есть электростатические генераторы, дающие до 5 миллионов вольт напряжения. Диаметр кондуктора, то-есть шара, на котором скапливается напряжение, у таких машин достигает до 4,5 метров.
Для изготовления нашей электрической машины потребуется стеклянный диск диаметром 300 мм с просверленным в центре отверстием для оси. Лучше, конечно, если удастся приобрести такой диск из небьющегося стекла — плексигласа, его легче обрабатывать. А это важно для начала. Диск должен быть не тоньше 5 миллиметров.
В диске из плексигласа отверстие легко просверливается обыкновенным сверлом по металлу при помощи дрели. В диске из обыкновенного стекла отверстие можно просверлить трехгранным напильником (см. приложение). Напильник ставят на стекло острием грани и, осторожно нажимая на стекло, поворачивают напильник в разные стороны. От этого стекло будет мелко выкрашиваться. При этом не следует спешить сделать отверстие скорее, так как сильный нажим может расколоть стекло. Не просверливайте отверстие сразу. От этого с обратной стороны также может отколоться большой кусок стекла, и работа будет выполнена не аккуратно. Поэтому, когда вы просверлите стекло приблизительно до половины его толщины, переверните его и начинайте сверлить с другой стороны. При сверловке центрального отверстия диска центр его должен быть определен точно. В противном случае сильно понизится качество работы нашей машины.
Когда будет готов диск, можно приступить к изготовлению станины электрической машины. Для этого из сухой доски толщиной в 20 мм вырезаются по две стойки по рис. 1а и 16 и одна стойка по рис. 1в.
По рис. 1г выпиливается основание из доски, толщиной в 30 мм. Все размеры даны на рисунках." У одной из стоек а и б надо сделать съемные верхушки. Для этого, когда стойка выпилена и в ней просверлено отверстие для оси, верхний конец стойки отпиливается поперек через центр отверстия, как показано на рисунке пунктиром. Затем эти съемные головки будут привинчиваться к стойке шурупами. Это делается для того, чтобы при сборке машины легче было вставлять ось на место.

Детали электрической машины
Рис. 1. Детали электрической машины.
а, б и в стойки станины электрической машчиы. г основание электрической машины, д стойка-щеткодержатель.

Стойка-щеткодержатель (рис. 1 д) делается из латунной полоски длиной в 250 мм, шириной 50 мм и толщиной 3 мм. К основанию этой стойки прикрепляется гайками (или припаивается) стержень с нарезкой под гайки длиной в 50 мм, затем на него надевается медная трубка длиной в 20 мм и кольцо диаметром 30 мм.
Оси и шкивы изготовляются по рис. 2. Оси желательно изготовить из проволоки сечением в 10 мм; можно взять проволоку несколько меньшего диаметра, но не тоньше 6 мм. Малый шкив (рис. 2 в) можно изготовить из сухого деревянного колесика. Для этого по центру борта его прорезается конусная канавка, чтобы не соскакивал шнур. Можно шкив сделать и составной—из трех кружков толстой фанеры. Большой шкив (рис. 2 г) следует изготовить из толстой фанеры. Для этого вырезаются три диска—два диаметром 170 мм и один диаметром 150 мм. Эти диски следует точно сложить по центрам и затем сколотить гвоздями или скрепить шурупами. Такой шкив будет очень прочен. При изготовлении шкивов обратите серьезное внимание на то, чтобы у них был точно определен центр для оси.

Детали электрической машины
Рис. 2. Детали электрической машины.
а и в оси электрической машины, в малый шкив электрической машины, г большой шкив электрической машины.

Теперь остается сделать щетки и кондуктор для съема электрического заряда.
Для основания щеток надо выпилить из фанеры две дощечки размером 100 X 100 мм, к которым впоследствии прочно прикрепляются лоскуты хорошо выделанного меха, желательно кошачьего. (См. рис. 3 а.) Затем такие щетки прикрепляются мелкими шурупами к стойке д (рис. 1). После этого между щетками надо вставить стеклянный диск машины. Он должен входить с легким трением.
Кондуктор, как мы уже указали выше, служит для съема электрического заряда с наэлектризованного диска машины. Название его происходит от латинского слова „кондукто", что означает „собираю". Кондуктор представляет собой двух-рогую вилку из медной проволоки. (См. рис. 3 б.) В каждом ответвлении вилки просверливается по 6—8 отверстий, в которые продеваются пучки тонкой медной проволоки с таким расчетом, чтобы стеклянный диск машины, вставленный в центр развилка, слегка касался с обеих сторон проволочных пучков. В таком положении проволока припаивается к вилке. Можно вместо проволоки применить настриженную полосками фольгу.
Вилка кондуктора укрепляется в стойке в (рис. 1). Укреплять кондуктор следует прочно и в то же время осторожно. Для того чтобы кондуктор хорошо изолировать от стойки, необходимо на стержень вилки предварительно надеть отрезок толстой стеклянной трубки длиной в 80 мм так, чтобы при закреплении всей системы трубка выдавалась с обеих сторон стойки по 30 мм. К свободному концу стержня надо припаять медный шарик.

Детали электрической машины
Рис. 3. Детали электрической машины.
а основание для щеток, б кондуктор машины

После изготовления всех деталей машины приступают к ее сборке. Схема электрической машины показана на рис. 4. Стойки, изготовленные по рис. 1 а и б, вставляются своими выступами в пазы основания, причем так, чтобы стойки со съемными головками приходились с правой стороны, и закрепляются столярным клеем или путем расклинивания с обратной стороны основания. Стойка-щеткодержатель вместе со щетками вставляется на свое место между большими стойками и прикрепляется к основанию гайкой с обратной стороны.
Схема электрической машиныНа центре оси (рис. 2 б) укрепляют стеклянный диск и малый шкив, а на оси с ручкой — большой шкив. Затем ось с диском вставляют между большими стойками так, чтобы диск мог свободно вращаться, но не качался бы из стороны в сторону. Для этого в стойках укрепляют подшипники из медных трубок так, чтобы, выступая с внутренней стороны стоек, они не давали бы возможности диску ползать между стойками по оси. После этого головку правой стойки прочно привинчивают и тем самым окончательно закрепляют диск.
Таким же образом закрепляется и ось с большим шкивом, но так, чтобы шкивы были расположены точно друг против друга. Через них перекидывают шнур или круглый ремень. Тут же надо попробовать, как будет вращаться диск от привода. Если все будет хорошо, то стойку с кондуктором вставляют в ее гнездо у левого торца основания—и электрическая машина готова.
Если теперь мы начнем быстро вращать при помощи привода стеклянный диск машины, то он, наэлектризовавшись от щеток, передаст заряд кондуктору. Если после этого прикоснуться к шарику кондуктора, из него с треском вылетит электрическая искра, слегка уколов руку.
Но такой заряд еще не достаточно силен, чтобы с ним можно было провести особенно эффектные опыты. Поэтому надо собрать несколько таких зарядов и сконцентрировать их в один более мощный заряд. Для этого существует конденсатор. Самым простым конденсатором является известная вам лейденская банка, называющаяся так потому, что она впервые была построена в голландском городе Лейдене.
Лейденскую банку изготовить нетрудно. Нам их потребуется четыре, чтобы составить батарею из лейденских банок и тем самым создать необходимые условия для накопления большого количества электричества.

Своими руками Л. В. Померанцев

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
  • Доступны HTML теги: <a> <em> <strong> <i> <b> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img> <h1> <h2> <h3> <h4> <h5> <h6> <p> <sub> <sup> <table> <tr> <th> <td>
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.
  • Freelinking helps you easily create HTML links. Links take the form of [[indicator:target|Title]]. By default (no indicator): Link to a local node by title
  • При выводе кода вы можете использовать следущие теги: <code>, <blockcode>, <asm>, <asp>, <c>, <cpp>, <delphi>, <java>, <javascript>, <matlab>, <mpasm>, <mysql>, <pascal>, <php>, <python>, <ruby>, <vb>, <z80>. Код будет выведен в отдельном блоке с использованием подсветки синтаксиса.
  • Для вывода математических формул в формате latex используйте [m]формула[/m]

Подробнее о форматировании

CAPTCHA на основе изображений
Enter the characters shown in the image.


Добавить закладку в Google