Физика без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты

Но как электризуются облака, рождающие молнию? Рассмотрим самый простой вариант. Каждое облако представляет собой огромное скопление пара. На высоте в несколько километров мельчайшие капельки воды в облаке начинают превращаться в льдинки, которые благодаря потокам воздуха находятся в постоянном движении. Сталкиваясь и расходясь, они начинают процесс электризации. Мелкие льдинки, заряженные положительно, поднимаются выше. Более крупные – обладающие отрицательным зарядом – опускаются в нижнюю часть тучи. И когда части грозового облака, обладающие разными зарядами, подходят близко друг к другу, происходит молниевый разряд, обладающий колоссальной силой и яркостью!

№ 41

Волосы дыбом, одежда комом. Статическое электричество

У некоторых веществ частицы атома – электроны – могут достаточно легко перемещаться, создавая дисбаланс положительных и отрицательных зарядов и накапливая излишки. Очень заметно это на ткани: например, юбка то липнет к ногам, но «раздувается» параллельно полу. Если одежда так ведет себя, да еще «искрит» и потрескивает, значит, она сделана из материала, склонного именно к такому дисбалансу.

Причиной возникновения статического поля наиболее часто бывает трение. Но иногда его вызывают, к примеру, резкие перепады температуры. Спрей-антистатик, который призван бороться с этим явлением, действует так: он как бы создает на поверхности тонкую пленочку, не позволяющую накапливаться «разбалансированным» зарядам. Они просто не удерживаются на ней и в итоге не создают никаких неудобств.

№ 42

О чем рассказали железные опилки? Свойства магнита

Вы уже знаете, что магнетизм и электричество прочно связаны. То есть можно сформировать магнитное поле при помощи электрического тока. Можно намагнитить тело, которое до того не проявляло магнитных свойств. Но не всегда требуются «усилия со стороны»: на нашей планете немало тел, обладающих собственным сильным магнитным полем. Да и сама Земля, по сути, большой магнит!

Область вокруг намагниченного предмета, в которой проявляются его особые свойства, именуют магнитным полем. Причем каждый магнит имеет так называемые полюса, которые принято обозначать как S и N («Юг и «Север»). Удивительно, но разломив магнит пополам, мы получим два магнита поменьше, у каждого из которых тоже будут два полюса! Мы можем измельчить магнит буквально на группы молекул (кстати, каждая такая группа именуется доменом), и у каждой группы снова возникнут два полюса – все те же S и N.

Магнитное поле невозможно увидеть невооруженным глазом – так утверждают все учебники. Но мы все же попробуем «проявить» его. Возьмите немного железных опилок и равномерно рассыпьте их по листу бумаги. А потом поместите под него магнит. Опилки на бумаге «сложатся» в очень интересную картинку: большая их часть соберется возле полюсов, а остальные распределятся по бумаге, напоминая то ли барханы в пустыне, то ли концентрические круги на воде. То есть магнитное поле обретет форму, по крайней мере, в нашем зрительном восприятии.

Если вы возьмете два магнита и попробуете совместить их одинаковые полюса, например, N и N, то вы почувствуете явное сопротивление.

Намагниченный предмет можно размагнитить, сильно нагрев его. Нагревание заставляет домены беспорядочно двигаться, в итоге они теряют свои свойства

Опилки располагаются вдоль магнитных силовых линий

№ 43

Упрямая стрелка. Земная ось и компас

Почему стрелка компаса всегда указывает на север? Так как Земля является магнитом, то, соответственно, у нее есть магнитные полюса и магнитное поле. Если представить, что у нас есть возможность провести опыт с железными опилками в масштабах целой планеты, то наиболее густо опилки собрались бы возле полюсов, а сама планета была бы окружена красивыми расходящимися «опилочными» кругами…

Стрелка компаса – это тоже магнит, и у нее тоже есть полюса. Под воздействием земного магнитного поля она обязательно «синхронизируется» с ним и укажет, где по линии меридиана находятся север и юг. Но бывают случаи, когда компасу доверять нельзя. Стрелка может «сойти с ума» в районе залегания больших пластов магнитных руд (классический пример – «Курская магнитная аномалия») либо вблизи крупных намагниченных предметов из металла.

Круговая шкала

Магнитная стрелка

№ 44

Рельсы на вырост. Нагревание и расширение

Когда начинается строительство железной дороги, линии электропередач, моста или другого крупного объекта, инженеры обязательно должны принимать во внимание явление теплового расширения, то есть тот факт, что при нагревании большинство твердых тел, жидкостей и газов увеличиваются в объеме. Конечно, странно было бы предполагать, что металлический рельс в жару будет на метр длиннее, чем в мороз. Изменения не столь велики. Например, считается, что знаменитая Эйфелева башня летом на 13–15 сантиметров выше, чем зимой.

Чем же объясняется это явление?