Занимательная физика. Книга 2

На самом деле, однако, стоимость оказывается поистине мизерной для столь грозного явления природы. Зависит это от невообразимо-ничтожной продолжительности молнии. Общества электрического освещения исчисляют стоимость энергии по числу ватт-часов, т. е. для расчета умножают число ватт на число часов горения ламп; за тысячу ватт-часов берут в Петрограде, например, 32 коп. Сделаем же подобное вычисление для молнии, продолжительность которой не более ^1/_500.000 секунды. Мы получим для стоимости грозового разряда:

Вот поистине поразительный результат, которого едва ли кто-либо мог ожидать: стоимость молнии, по таксе современных электрических компаний, не превышает гривенника! За каких-нибудь 2–3 рубля можно было бы устроить самую эффектную грозу… разумеется, если бы только мы могли располагать динамо-машиной в 50 миллионов вольт. Это очень существенное «если».

Электрический фонтан

Устроить дома небольшой фонтан очень легко из обыкновенной каучуковой трубки, один конец которой погружают в ведро, поставленное на возвышении, или надевают на водопроводный кран. Выпускное отверстие трубки должно быть очень мало для того, чтобы фонтан разбивался тонкими струйками; всего проще достигнуть этого, вставив в свободный конец трубки кусочек карандаша, из которого выдавлен графит. Для удобства обращения с фонтаном этот свободный конец укрепляют в перевернутой воронке, как показано на рис. 82. Пустив такой фонтан, высотой в аршин или немного менее, и направив струю вертикально вверх, приблизьте к нему натертую сукном палочку сургуча или каучуковый гребень. Вы тотчас увидите довольно неожиданную вещь: отдельные струйки ниспадающей части фонтана сливаются в одну сплошную струю, которая с заметным шумом ударяет о дно подставленной тарелки. Шум этот напоминает характерный шум грозового ливня. Удалите сургуч – и фонтан тотчас же снова распылится, а характерный стук сменится мягким шумом раздробленной струи.

Рис. 82. Грозовой ливень в миниатюре.

Перед непосвященными вы можете действовать палочкой сургуча, как фокусник своим волшебным жезлом.

Объяснение столь неожиданного действия электрического заряда на фонтан довольно сложно. Оно основано на том, что наэлектризованная жидкость стремится увеличить свою поверхность. Легко заметить это, если наэлектризовать мыльный пузырь: он при этом немного раздувается, т. е. общая поверхность его пленки увеличивается. Следствием же является уменьшение того, что физики называют «поверхностным натяжением» жидкости.

Теперь вам понятно будет приведенное далее объяснение «электрического фонтана», которое заимствовано из курса электричества профессора Густава Ми, выдающегося современного физика:

«Рассматривая водяную струю, выходящую из маленького отверстия (фонтан), мы можем заметить, что она начинается в виде длинного, гладкого цилиндрического водяного столба, который на некоторой высоте сначала становится негладким (появляются перехваты), а затем распадается на капли. Причиной, вызывающей образование перехватов и раздробление на капли, является поверхностное натяжение. Если осторожно приблизим к водяной струе натертую эбонитовую палочку, то струя в силу индукции заряжается; под влиянием заряда поверхностное натяжение ее уменьшается. Водяной столб при этом становится сплошным на гораздо большем протяжении, чем раньше, и распадается позже, когда перехваты струи становятся особенно сильными, на небольшое число сравнительно крупных капель».

Действие электричества на водяную струю вы можете обнаружить и проще: достаточно приблизить проведенный по волосам каучуковый гребень к тонкой струе воды, вытекающей из водопроводного крана: струя становится сплошной и заметно искривляется по направлению к гребню, резко отклонившись в сторону (рис. 83).

Рис. 83. Струя воды отклоняется под действием наэлектризованного гребня.

Волшебные струи

Опыт с фонтаном можно несколько видоизменить, обставив его следующим образом:

На горлышки двух обыкновенных бутылок насаживают каучуковые колпачки с небольшими отверстиями, наполняют бутылки чистой, профильтрованной водой и наклоняют так, чтобы выходящие из них струи сталкивались под острым углом. При этом струи не только не соединяются, как можно было ожидать, а напротив – отталкиваются друг от друга. Но стóит только на некотором расстоянии поместить натертый сургуч, чтобы обе струи сразу же слились.

Рис. 84. Разъединенные струи воды.

Рис. 85. Слияние наэлектризованных струй.

Для получения столь заметного эффекта достаточно самого слабого заряда электричества. Чувствительность струи поразительна: она отвечает на приближение сургучной палочки даже тогда, когда на ней сохраняются ничтожные следы электричества. Отсюда следует, между прочим, что водяной струей можно пользоваться в качестве электроскопа.

Любопытен отзыв об этих опытах современного английского физика Бойса:

«Они до такой степени необычайны, что неосторожный человек, который решился бы показать их несколько сот лет тому назад, подвергся бы самой сильной опасности быть сожженным на костре».