Юный техник, 2004 № 09

Игла из прозрачного материала концентрирует на острие свет, входящий в нее через торец. На этом явлении основаны устройства для повышения яркости изображения, даваемого объективом. Они представляют собою блок из спеченных между собою конических стеклянных стержней. Концентрация энергии в таких блоках получается весьма значительной. Известны опыты, когда их широкие торцы помещали в фокус вогнутого зеркала, наведенного на солнце (рис. 4).

Яркость солнечного света на узком конце повышалась настолько, что стекло плавилось и испарялось. Любопытно, что в этих опытах достигалась температура, превышающая температуру поверхности Солнца, что недопустимо с точки зрения термодинамики. Тем не менее, достоверность этих опытов зафиксирована в академических изданиях.

Интересные явления наблюдаются при подключении иглы к источнику напряжения. Вот простой опыт. Установите на деревянной подставке швейную иглу и соедините с обычной школьной электростатической машиной. Подав напряжение, вы услышите легкое потрескивание, а в темноте увидите на кончике иглы сияние или искры. Ясно, что на острие скапливаются электрические заряды. Почему это происходит?

На поверхности шара, например, заряды распределены равномерно, и на каждый из них со стороны других зарядов действуют одинаковые силы отталкивания. Но если на поверхности шара появится выпуклость, то заряды, расположенные на ее вершине, будут отталкивать друг друга как бы под углом — слабее, чем на всей остальной поверхности. Это позволит им собраться теснее. Тоже самое ярче проявляется на кончике иглы (см. рис. 5).

Плотность зарядов повышается в десятки раз, соответственно возрастает и напряженность электрического поля, вызывающая свечение, ионизацию и даже движение воздуха. В последнем легко убедиться, если поставить перед острием иглы пламя зажженной свечи. При подаче на нее напряжения пламя заметно отклоняется (рис. 6).

Так свечу можно даже потушить. Этот опыт под названием «электрическое дуновение» известен более двухсот лет. Необходимое для этого напряжение у обычных швейных иголок лежит в пределах 1500–2000 В. А чем острее игла, тем оно ниже. Но заточить иглу непросто. Это связано со строением металла. При обычной механической обработке неизбежно отламывается крохотная частица на самом кончике иглы, и она остается тупой. Но пора наконец ответить на вопрос нашего читателя о том, как все же сделать иглу сверхострой.

Возьмите батарейку на 3–4,5 В, графитовый стержень от карандаша, банку, дно которой покрыто пластилином, и кусок спирали от старой электроплитки. Залейте в банку электролит — 10 %-ный раствор соляной кислоты или насыщенный раствор поваренной соли. Соберите устройство, как показано на рисунке 7.

ВНИМАНИЕ! РАБОТАТЬ В ЗАЩИТНЫХ ОЧКАХ И РЕЗИНОВЫХ ПЕРЧАТКАХ!

Буквально за считаные минуты кусок спирали начнет растворяться, причем особенно интенсивно вблизи поверхности электролита. Вскоре от него оторвется и упадет в пластилин готовая иголка. Она будет так остра, что разглядеть ее кончик в обычный микроскоп вы не сможете.

С такой иголкой можно проделать ряд интересных опытов. Вот один из них. Это кораблик, плавающий в небольшом лотке с водой под действием реактивной силы электрического ветра, стекающего с иголок.

Вырежьте кораблик из пенопласта и укрепите на его корме 4–5 иголок, соединенных общим проводом, один из концов которого опущен в воду. Над лотком укрепите металлическую линейку и соедините с одним из полюсов источника напряжения. Другой полюс соединен непосредственно с водой лотка. Прелесть опыта в том, что для его выполнения достаточно напряжения 220 В. Но брать это напряжение непосредственно из сетевой розетки абсолютно недопустимо по соображениям безопасности. Малейшая неосторожность при наличии воды поблизости может привести к поражению электрическим током. Этого можно избежать, соединив каждый из проводов с сетью через конденсатор емкостью не более 0,05 мкФ.

Установленная на кораблике батарея сверхострых иголок создает ветерок, способный погасить свечу. Это наводит на мысль о возможности создания абсолютно бесшумного электростатического вентилятора. Он состоит из двух сеток, соединенных с источником переменного напряжения 220 В. Сетки спаяны из медной проволоки диаметром 1 мм и укреплены на изоляционной рамке из оргстекла. В узлах одной из них впаяны сверхострые иголки. Возникающие на их концах ионы движутся под действием электрического поля в сторону второй сетки. Попадая на нее, ионы теряют свои заряды, нейтрализуются и продолжают движение уже как обычный ветерок.