Физика в играх

Щетка в этой машине только одна — это дощечка такой же длины, как и цилиндрическая часть бутылки, и шириной 4–5 сантиметров. Дощечка оклеена кожей и прижимается к бутылке двумя тугими пружинами. Чтобы щетка не выскакивала из пружин при вращении бутылки, вклейте в подставку машины две короткие трубки. В щетку врезаются два деревянных стержня такого диаметра, чтобы они входили в отверстия трубок. Тогда щетка сможет подниматься вверх и вниз, следуя за бутылкой, но не будет выскакивать.

Кондуктор этой машины совсем простой. В верхушку левой стойки вклеивается толстостенная стеклянная трубка. На нее насаживается кондуктор, выгнутый из толстой железной проволоки. Для того чтобы было удобнее насадить кондуктор на трубку, к нему нужно припаять небольшой металлический колпачок.

К щетке этой машины тоже можно приклеить крыло; ширина его должна быть приблизительно равна диаметру бутылки. Когда начнете вертеть за ручку, крыло поднимется, прилипнет к бутылке и закроет ее почти до кондуктора.

Но для того чтобы эта машина хорошо работала, к ней придется сделать еще одно несложное приспособление — так называемую лейденскую банку. Лейденская банка видна на нашем рисунке с левой стороны. Она сделана из небольшой бутылки. Изготовление лейденских банок описано дальше. Стержень, выходящий из пробки бутылки, заканчивается крючком. Крючок висит на проволоке кондуктора, а провод, обернутый вокруг бутылки, подведен к щетке машины. С лейденской банкой эта машина работает очень хорошо.

Конденсаторы. Приборы, собирающие электричество, называются конденсаторами. Для того чтобы понять, как они работают, представьте себе две смежные комнаты, разделенные тонкой перегородкой. По обе стороны перегородки летает масса мух, снующих по всем направлениям. Вообразим, что все мухи по одну сторону перегородки заряжены положительным электричеством, а с другой стороны — отрицательным. Тогда все мухи притянутся через перегородку друг к другу и облепят ее с обеих сторон. Если опять впустить по обе стороны перегородки наэлектризованных мух, их постигнет та же участь.

Теперь представьте себе два листа оловянной фольги (рис. 103, А) с перегородкой между ними — стеклянной пластинкой. Мухи — это частицы электричества, которые попадают на бумагу, находящуюся слева от электрической машины. К правой бумажке прикреплен провод, соединенный с землей. Электрический заряд, который из кондуктора электрической машины переходит на левую оловянную полоску, притягивает электрический заряд земли на правый листок оловянной фольги.

По мере работы электрической машины на обоих листках скопляется все больше и больше электрических зарядов. Таким способом можно получить на стекле очень сильный заряд. Если бы можно было вытащить стекло, оба электричества стремительно соединились бы друг с другом. То же самое произойдет, если предоставить им какой-нибудь другой путь соединения, например присоединить к обеим сторонам проволочки. Тогда при сдвигании концов проволочек между ними произойдет сильный разряд. Этот прибор и есть конденсатор (сгуститель электричества), а листки оловянной фольги, приклеенные по обе стороны стекла, называются его обкладками.

Такой плоский конденсатор изобрел американский ученый Бенджамин Франклин.

Рис. 103

Если вы дотронетесь до одной обкладки заряженного конденсатора правой рукой, а к другой прикоснетесь левой, разряд электричества пройдет через ваше тело, и вы почувствуете сильный толчок или сотрясение. Сила сотрясения зависит от того, насколько заряжен конденсатор.

Количество зарядов, которое может скопиться на нем, зависит от величины поверхности обкладок, от толщины перегородки между ними, а также от источника электричества.

Можно наэлектризовать обе поверхности стекла и без оловянных обкладок, — нужно только потереть его одной стороной о кондуктор электрической машины равномерно всей поверхностью. Заряд стекла можно увеличить, если к другой стороне стекла, напротив того места, которым стекло натирается о кондуктор машины, подвести откуда-нибудь отрицательное электричество. Но при разряде такого конденсатора нельзя получить сильный толчок. Это происходит оттого, что стекло — плохой проводник электричества, и, когда к нему прикасаются пальцы с обеих сторон, разряд происходит только на тех небольших площадях, к которым прикасаются пальцы. Понятно, что на таком небольшом пространстве не может быть сильного заряда. Когда же вы прикасались к оловянным обкладкам, приклеенным к стеклу, разряд электричества происходил одновременно по всей поверхности обкладок, прекрасно проводящих электричество.

Если свернуть такой плоский конденсатор в трубку, получится так называемая лейденская банка — конденсатор, который дает возможность сосредоточить большой электрический заряд на маленьком пространстве. Два ученых почти одновременно изобрели конденсатор-банку. Один из них — Домхер Клейст в Померании, а другой — физик Кюнеус в городе Лейдене. По имени города Лейдена, где Кюнеус построил свой конденсатор, его назвали лейденской банкой.