Чтение онлайн

на главную - закладки

Жанры

Юный техник, 2001 № 06

Журнал «Юный техник»

Шрифт:

А. ИЛЬИН

СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ

Урок среди молний

Так часто бывает в науке: развитие одной ее отрасли требует развития другой. Примером тому может послужить история развития ядерной физики.

В 1919 году знаменитый английский физик Резерфорд при помощи альфа-частиц, испускаемых препаратом радия, сумел впервые расщепить ядра азота. Радий и сейчас недешев, а в те

годы был и вовсе дороже золота, потому логично казалось поискать ему замену, тем более что альфа-частицы не что иное, как положительные ионы гелия, атомы, лишенные электронов.

Положительные ионы ученые получать умели. Оставалось лишь придумать, как их разгонять до высоких скоростей, превращая в своего рода снаряды, способные разбивать атомные ядра. Для этого требовались источники тока, пусть небольшой мощности, но с очень высоким напряжением — миллионы вольт.

Ничего готового электроника того времени предложить не могла. Да, была электростатическая машина, трансформатор Тесла, но их напряжение было слишком мало. Проблему удалось решить с помощью генератора, который голландский физик Ван-де-Грааф разработал специально для ядерных исследований.

В основу идеи лег известный опыт.

Если в полый металлический шар ввести заряженный шарик на металлической ручке, он весь свой заряд отдаст сфере. Повторяя эту операцию, можно довести потенциал сферы до очень большой величины, предел которой определяется лишь утечкой электричества в результате коронного разряда.

Фактически генератор Ван-де-Граафа состоял из двух металлических сфер, укрепленных на изолирующих опорах. Внутри каждой сферы (рис. 1) на шкиве укреплялась шелковая или резиновая лента, проходящая сквозь опору вниз.

Рис. 1

Там она подвергалась электризации от источника постоянного тока сравнительно невысокого напряжения: 10–20 тысяч вольт. Шкивы вращались при помощи электромоторов, и заряженные участки ленты быстро перемещались вверх, в полость шара, где отдавали ему свой заряд. Потенциал шара быстро увеличивался.

В целях ослабления коронного разряда диаметры шаров увеличивали до трех метров. Это позволяло доводить их потенциал до десяти миллионов вольт.

Первый такой генератор был сооружен во Франции. Любопытно, что в полном соответствии с теорией даже при огромных напряжениях действия электрического поля внутри металлической сферы не наблюдалось. Поэтому в ней спокойно сидели люди, в то время как снаружи грохотали десятиметровые молнии. От таких генераторов работали затем линейные ускорители элементарных частиц, протонов, дейтронов, ядер гелия.

Уже первые ускорители давали больше заряженных частиц, чем весь имевшийся на земле радий! Поэтому всего за несколько лет работы удалось открыть новые ядерные реакции, радиоактивные изотопы, научиться получать сильные потоки нейтронов и вплотную подойти к ядерной энергетике.

Очень скоро генераторы Ван-де-Граафа потеряли свое значение для физики, но их продолжают применять для чисто технических целей, изучения прочности изоляторов и систем грозозащиты.

В начале семидесятых годов польский изобретатель Я.Войцеховский сделал генератор Ван-де-Граафа для школы.

Этот прибор может давать искру длиной до 600 мм. При наличии вакуумной трубки с источником протонов, взятого, например, от ионного микроскопа, можно было бы повторить опыты по расщеплению ядра лития, проведенные Кокрофтом и Уолтоном в 30-е годы. Первоначально эти опыты велись при напряжении 600 кВ, что соответствует напряжению предлагаемого генератора. (Впоследствии выяснилось, что

реакция идет и при более низких, вплоть до 10 кВ, напряжениях.) Пучок протонов направлялся на мишень из лития, расположенную в камере Вильсона. Реакция отмечалась по характерному симметричному разбросу следов альфа-частиц (рис. 2).

Рис. 2

Однако Войцеховский видел основное предназначение генератора в более ярком, интенсивном проведении обычных опытов по электростатике. Это может быть программа-минимум и для тех, кто захочет сделать миниатюрный генератор Ван-де-Граафа самостоятельно (рис. 3).

Рис. 3

Главная его часть — полый электрод, установленный на стойке, сделанной из водопроводной пластмассовой трубы. Она закреплена на заземленном основании, где размещается электромотор и второй электрод. В генераторе Войцеховского роль источника для зарядки ленты выполняют пластмассовые шкивы. При этом верхний покрывается полиэтиленовой пленкой, нижний — алюминиевой фольгой. Электромотор приводит в движение через шкив резиновый ремень — носитель зарядов. Заряды же образуются в результате трения ленты о поверхность шкивов.

Их знак зависит от материала покрытия шкива. Если нужно, чтобы верхний электрод имел положительный заряд, а нижний — отрицательный, следует поменять покрытия шкивов. Внутри верхнего электрода укреплена щетка, снимающая заряд с ленты. Лучший материал для ленты — латексная резина, но годится любая резина, не содержащая частичек углерода, либо синтетическая ткань с лавсаном.

Один из самых серьезных вопросов — это изготовление электродов для генератора. Они должны быть максимально близки по форме к шару. Изготовить шар самостоятельно очень трудно, поэтому Войцеховский предложил воспользоваться металлической посудой, кастрюлями, котелками. В целях снижения утечки на коронный разряд поверхность электродов должна быть отполирована.

Электростатический генератор, так же как и воздух в помещении, должен быть сухим. Перед началом демонстрации генератор полезно просушить при помощи фена для волос.

С помощью такого генератора можно показывать интересные опыты, которые с помощью обычных электростатических машин получаются редко и с большим трудом. Они могут стать одной интереснейшей частью программы вечера занимательной науки. Тут окажется вполне уместно рассказать об истории физики, упомянув, что вот этот простой прибор, в сущности, способен расщеплять атомы.

И последнее. Хотя ток, развиваемый генератором, невелик, в работе с ним нужна осторожность. Основание генератора нужно тщательно заземлять. Учитель должен стоять на сухом полу, на резиновом коврике.

Ю. ПРОКОПЦЕВ

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кто знает, от чего он мигает?

До сих пор, чтобы получить мигание сигнальных светодиодов, приходилось собирать генераторы импульсов. Теперь же с появлением на рынке светодиодов марки L-36 BND, которые мигают сами по себе, все иначе. На рисунке 1 приведена диаграмма тока нового диода.

Поделиться:
Популярные книги

Отверженный III: Вызов

Опсокополос Алексис
3. Отверженный
Фантастика:
фэнтези
альтернативная история
7.73
рейтинг книги
Отверженный III: Вызов

Мастер 5

Чащин Валерий
5. Мастер
Фантастика:
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Мастер 5

Княжна. Тихоня. Прачка

Красовская Марианна
5. Хозяюшки
Фантастика:
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Княжна. Тихоня. Прачка

Крещение огнем

Сапковский Анджей
5. Ведьмак
Фантастика:
фэнтези
9.40
рейтинг книги
Крещение огнем

ЧОП "ЗАРЯ". Книга вторая

Гарцевич Евгений Александрович
2. ЧОП ’ЗАРЯ’
Фантастика:
фэнтези
городское фэнтези
попаданцы
5.00
рейтинг книги
ЧОП ЗАРЯ. Книга вторая

Истинная со скидкой для дракона

Жарова Анита
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Истинная со скидкой для дракона

Два лика Ирэн

Ром Полина
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
6.08
рейтинг книги
Два лика Ирэн

Барон Дубов 3

Карелин Сергей Витальевич
3. Его Дубейшество
Фантастика:
юмористическое фэнтези
аниме
сказочная фантастика
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Барон Дубов 3

Дочь моего друга

Тоцка Тала
2. Айдаровы
Любовные романы:
современные любовные романы
эро литература
5.00
рейтинг книги
Дочь моего друга

Бывшие. Война в академии магии

Берг Александра
2. Измены
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
7.00
рейтинг книги
Бывшие. Война в академии магии

Элита элит

Злотников Роман Валерьевич
1. Элита элит
Фантастика:
боевая фантастика
8.93
рейтинг книги
Элита элит

Предатель. Цена ошибки

Кучер Ая
Измена
Любовные романы:
современные любовные романы
5.75
рейтинг книги
Предатель. Цена ошибки

Внешники такие разные

Кожевников Павел
Вселенная S-T-I-K-S
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Внешники такие разные

Секретарша генерального

Зайцева Мария
Любовные романы:
современные любовные романы
эро литература
короткие любовные романы
8.46
рейтинг книги
Секретарша генерального