Класс!ная физика - всегда рядом Класс!ная физика - викторины Класс!ная физика - для любознательных Техно-шокер Музей открытки 20 века Коты-работы художников

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?





«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru.

 Класс!ная физика   -  YouTube

Электростатика. Электризация. Электростатические игрушки (ч.12) Опыты

ПечатьE-mail


ПРЫГАЮЩИЕ ШАРИКИ


По виду это обычная погремушка: пластмассовая прозрачная сфера на деревянной ручке, внутри пенопластовые шарики.

Погремушка — так себе, ничего особенного! Даже почти не гремит. Самое интересное начинается, когда ее потрясли и оставили в покое. Сначала шарики прилипли к стенке, а затем стали скакать, точно кто-то их все время подталкивает. Попрыгали — успокоились.

Но как успокоились?
Взлетели и парят в центре прозрачной сферы, не касаясь ее стенок. Силы тяжести нет и в помине! Проходит весьма длительное время, пока они опустятся на дно.



Вот что происходит в погремушке. Когда ребенок потряс ее, шарики потерлись о стенки, наэлектризовались. Знаки зарядов у шариков и у сферы разные, поэтому они к ней притянулись.

Но сфера по своим размерам больше шарика, потому и заряд она способна накопить больший. Через некоторое время противоположные заряды потекут навстречу друг другу и взаимно нейтрализуются, на сфере и шариках останутся заряды одинакового знака. Одноименные заряды, как известно, отталкиваются— вот и начнутся прыжки.

Правда, тут есть хитрость. Компания шариков будет весело прыгать лишь в том случае, если сумма их диаметров намного больше или намного меньше диаметра сферы. В этом случае заряды нейтрализуются лишь частично, и в оставшемся электрическом поле найдется энергия для прыжков. Если же суммы равны, то шарики лишь прилипнут к сфере, а потом упадут на дно.

Но вернемся к случаю, когда все пропорции соблюдены. Шарики стали прыгать, заряды на сфере растекаются равномерным слоем, а дальше начинается любопытный эффект, который получить нелегко. Рассмотрим, какие силы действуют на шарик, находящийся внутри одноименно с ним заряженной сферы. Здесь возможны разные случаи, в зависимости от того, что внутри.

Если ничего — вакуум, то сумма сил, действующих на заряженное тело со стороны всех зарядов, расположенных на сфере, в любой точке внутри нее равна нулю.

Но если внутри газ — все иначе. Молекулы его, грубо говоря, электризуются и начинают создавать собственное электрическое поле. Теперь на заряженное тело (одноименного знака со сферой) действуют силы, направленные и центру. Чем ближе к центру, тем они слабее и в центре равны нулю.

Поэтому достаточно легкие заряженные  тела   в   такой   погремушке зависают и парят до тех пор, пока сфера не разрядится.

Такую игрушку можно сделать самостоятельно. Найдите любую прозрачную погремушку и поместите в нее пенопластовые шарики. Их делают следующим образом. Берут упаковочный пенопласт и варят его в кипятке. Через 20—30 минут он распадается на шарики. Раскройте погремушку, засыпьте туда шарики и заклейте ее клеем для пластмассовых моделей. Конечно, вам придется поэкспериментировать, чтобы добиться вышеописанных эффектов.


ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗАРЯДОВ



Вставьте пробку с иголкой в горлышко бутылки, причем острие иглы должно быть сверху. На острие установите стакан, а на нем ножницы. Наэлектризуйте расческу и поднесите к концу ножниц.




Они будут притягиваться к расческе. Приведите расческу в движение по окружности. За ней будут двигаться ножницы.

Почему?
Когда подносим наэлектризованную расческу к ножницам, на них наводятся заряды, которые взаимодействуют с зарядами поднесенного тела.Опыт можно повторить, заменяя ножницы линейкой, ложкой, карандашом, расческой и т. д.



ПРИЛИПШИЙ ШАРИК


Потрите газетой детский воздушный шар, поднесите к потолку и отпустите. Шар остается висеть у потолка и может находиться в таком положении сутками. Почему?

Наэлектризуйте два шара о газету. Подвесьте их на длинных нитях рядом. Почему они отталкиваются?

Наэлектризуйте один шар о газету, а второй — о кусок шерстяной материи. Подвесьте их на некотором расстоянии друг от друга. Почему они притягиваются?

Особенно хорошо видно их взаимодействие, если один из шаров катить по поверхности стола, то за ним катится и другой. Почему?



ОПЫТ С НЕОНОВОЙ ЛАМПОЧКОЙ


Опыт 1


Эффектный опыт с неоновой лампочкой можно провести следующим образом: возьмите и хорошо наэлектризуйте палочку из плексигласа или эбонита. Палочкой наэлектризуйте через индукцию электрометр или пластинку конденсатора. Поднесите неоновую лампочку цоколем к шару электрометра или к пласти­не. При этом возникает яркая красивая вспышка неоновой лампочки.





Опыт 2


Возьмите пятачковую неоновую лампочку и потрите боковой частью стеклянного баллона о кожу, шелк или какой-либо другой предмет в темноте.

Почему наблюдается свечение?
При натирании лампочки возникает электризация ее баллона, что приводит к возникновению разности потенциалов и электрического разряда в лампе между электродами.

Однако, свечение возникает при натирании не о всякое тело. Его нужно подобрать. При натирании об отдельные тела возникает малая разность потенциалов, которая не вызывает свечения.



ЛЕТАЮЩАЯ ПТИЦА


Электрическое поле  может заставить  парить в воздухе маленький самолет или птичку, которых совсем нетрудно сделать из алюминиевой фольги.




 Для управления таким самолетом вам понадобятся два эбонитовых стержня, один конец которых снабжен металлическим колпачком. Эбонитовые стержни натирают кусочком меха, после чего дотрагиваются металлическим колпачком до самолета. Теперь самолет и колпачок будут иметь одноименные заряды. А поскольку одноименно заряжённые предметы отталкиваются друг от друга, подбросив самолет вверх, нетрудно заставить его парить в воздухе, поднося к нему снизу эбонитовые стержни.




Можно усовершенствовать летающую игрушку. К металлическому колпачку прикрепите металлический диск. Он будет своего рода аэродромом, а на эбонитовый стержень установите подвижную деревянную рукоятку с закрепленными на ней кусочками меха. Переместив рукоятку несколько раз по стержню, вы зарядите его, после чего на диск устанавливают самолет. Через некоторое время самолет также зарядится. Теперь, подбросив его вверх, вы сможете удерживать самолет в полете, манипулируя под ним металлическим диском.



ЛЕТАЮЩАЯ БАБОЧКА



Электростатический полет аппарата с человеком на борту станет реальностью еще не скоро. Но опыты с моделями можно производить уже сейчас. И здесь важно помнить два важных условия. Модель сможет летать, если имеет очень большую  поверхность при малом весе. А кроме того, слабое электрическое поле Земли надо усилить или заменить на более сильное. А потому начнем наше знакомство с самого простого — электростатической летающей бабочки.
Моделька ее оригинальна и очень занимательна.

Вырезают бабочку из папиросной бумаги размерами с настоящую. Затем рисуют или вырезают на концах крыльев ложные глаза, раскрашивают в цвета, соответствующие ее естественной расцветке. После просушки бабочку нужно сложить пополам по линии симметрии. А саму линию закрепить, сдавив ее пальцами. Теперь бабочка готова к первому полету.





Но чтобы она полетела, понадобится еще пластина из органического стекла размерами примерно 100×300 мм. Потерев ее сложенной газетой, вы наэлектризуете пластину. Теперь свободной рукой берите бабочку и опускайте сверху. Бабочка резко притянется к пластине и приобретет тот же электрический заряд. Если бабочка сама не отскочит от пластины, подув сбоку, отделите ее от поверхности.

Перемещая пластину под бабочкой, добейтесь, чтобы она зависла над ней на некоторой высоте. Научившись удерживать ее над пластиной, добейтесь того, чтобы бабочка «полетела». Сначала спокойно, без взмахов крыльями, а затем и как настоящая.

Продолжительность ее полета зависит от многих причин, в том числе и от влажности воздуха. Но, конечно, главное — приобрести навык управления полетом. От одной электризации бабочка может порхать до 30 минут.
Словом, бабочка эта — отличная игрушка, требующая и хорошей подвижности, и точной координации движений.

Но какие еще модели удастся вам запустить в электростатическом поле?



ОЖИВШИЙ МИР


Из тонкой бумаги вырезаются фигурки людей, домашних животных, домики, деревья… Нижние края у их основания загибаются и крепятся, например, приклеиваются, к деревянной дощечке или фанерке. Фигурки накрываются прозрачной пластмассовой полусферой, которая также крепится к дощечке по периметру.





В нормальном состоянии фигурки будут находиться в горизонтальном положении. Но достаточно полусферу потереть кусочком меха или шерстяным лоскутком, словно лампу Аладдина, фигурки, как по волшебству, поднимутся. Они будут притягиваться к стенкам полусферы и удерживаться в электростатическом поле.

Прозрачную полусферу можно взять от коробочки для хранения шерстяных клубков. Впрочем, полусфера не обязательна, достаточно прозрачного колпака любой формы, главное, чтобы пластмасса хорошо электризовалась.





В прозрачном корпусе из такого материала можно разместить настоящий лабиринт, а в нем фигурки, шарики или другие подвижные элементы из пенопласта.

Теперь, натирая корпус куском ткани, можно заставить эти предметы двигаться.



Вернуться в "Оглавление"

Источник: журн. "Юный техник"; Ф. Рабиза "Опыты без приборов"; Л.А. Горев "Занимательные опыты по физике"; Л.Гальперштейн "Забавная физика"