Веселые научные опыты и эксперименты

Постоянные магниты можно извлечь из неисправных динамиков или наушников.

Исследование магнитных полей, создаваемых электрическими магнитами

В 1825 г. английский инженер Уильям Стёрджен изготовил первый электромагнит, представляющий собой согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки. Для изолирования от обмотки стержень был покрыт лаком. При пропускании тока железный стержень приобретал свойства сильного магнита, но при прерывании тока мгновенно их терял. Именно эта особенность электромагнитов и позволила широко применять их в технике.

В промышленности, в автомобилях и в различных электробытовых приборах широко применяются электромагнитные устройства. Принцип их работы основан на том, что при протекании электрического тока через обмотку возникает магнитное поле, а железный сердечник (магнитопровод или магнитоконцентратор), находящийся внутри устройства (например, электромагнитного реле), приобретает магнитные свойства. Постоянный магнитный поток создается постоянным током в обмотке таким образом, что сила притяжения зависит только от величины силы тока и не зависит от его направления в обмотке (рис. 80). Если пропускать ток по проводнику, то вокруг него создается магнитное поле, которое можно обнаружить при помощи магнитной стрелки.

Рис. 80

Для создания самодельного электромагнита обмотайте вокруг сердечника (толстого гвоздя или стального штыря) изолированный провод (рис. 81). Чем больше витков и чем плотнее они намотаны, тем эффективнее будет работать устройство. Для того чтобы провод не разматывался, закрепите его изолентой или скотчем. Затем присоедините к батарейке выходы обмотки – ваш электромагнит готов. Для удобства пользования созданной установкой рекомендуется в электрическую цепь включить размыкатель (подойдет обычный тумблер от светильника или электровыключатель), это позволит вам включать и отключать устройство по мере необходимости.

Рис. 81

При желании форму сердечника можно изменять, его можно согнуть в виде подковы, кольца и пр.

С помощью электромагнита можно поднимать или притягивать небольшие железные грузы, а также проводить исследования магнитного поля. Никогда не используйте источники тока с напряжением выше 12 В! Это опасно для жизни! И вообще, желательно все опыты, связанные с использованием электричества, проводить при участии взрослых. Во всяком случае, обязательно с ними проконсультируйтесь.

Воздействие магнитов на магнитное поле Земли

Всем известно, что компасы с магнитной стрелкой всегда показывают, где находится северный и южный магнитный полюса Земли. Принцип их работы заключается в том, что наша планета окружена магнитным полем, и магнитная стрелка компаса ориентируется подобно железным опилкам вдоль силовых линий этого поля. Но если вы поднесете к компасу магнит или массивный железный предмет, то заметите, что положение стрелки отклонится от основного положения. Понаблюдайте за тем, как будет меняться направление стрелки при различных положениях магнита относительно компаса.

Магнит своим магнитным полем хоть и на небольшое расстояние, но все же вносит возмущение в магнитное поле Земли и вынуждает компас врать. Именно поэтому магнитные компасы изготавливали в корпусах из немагнитных материалов – дерева, кости, латуни, бронзы и т. д. В романе Жюля Верна «Пятнадцатилетний капитан» злодей Негоро подложил под судовой компас топор и тем самым изменил курс следования корабля.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция – это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 г. Он обнаружил, что электродвижущая сила возникает в замкнутом проводящем контуре при изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Для воспроизводства опыта великого физика вам понадобится изготовить катушку индуктивности. В качестве основы для нее подойдет обрезок пластиковой или картонной трубы диаметром около 3 см и длиной около 15 см. Возьмите провод и, закрепив на трубке ниткой или скотчем первый виток, аккуратно, ровно и не спеша намотайте обмотку (рис. 82). Должно быть не менее 200 витков. Учтите, что чрезмерное количество витков может привести к тому, что электрическое сопротивление обмотки полностью поглотит генерируемый ток и вы его не сможете зарегистрировать. Последний виток, так же как и первый, закрепите на катушке. Концы обмотки подсоедините к тестеру, включенному в режим миллиамперметра.

Теперь возьмите в руку магнит и резко опустите его внутрь катушки, а затем резко выньте оттуда.

В момент движения магнита миллиамперметр будет регистрировать возникновения электрического тока. Для большего удобства данный эксперимент желательно проводить с помощником.

Итак, проводя опыты с электромагнитом, вы убедились в известном факте, что переменный магнитный поток порождает электрический ток и, наоборот, электрический ток порождает магнитное поле. Именно это явление – причина возникновения электромагнитных волн.

Рис. 82

Подводная лодка в ванне

Во все времена людей манили тайны глубин морей и океанов. Люди придумывали и строили различные устройства, позволявшие им погружаться под воду и находиться на глубине. Это были воздушные колокола, батисферы, батискафы, водолазные скафандры, акваланги, но самым совершенным аппаратом для покорения и исследования морских глубин является субмарина (подводная лодка).

Для исследования очень больших глубин применяют батисферы и батискафы. Батисфера – это стальной полый шар, способный выдерживать огромное давление воды в морских глубинах. В стенках батисферы обустраиваются иллюминаторы – отверстия, герметично закрытые особо прочными стеклами.

Прожектора освещают слои воды, куда уже не может проникнуть солнечный свет. Батисферу, в которой помещается исследователь, опускают с корабля на стальном тросе. Таким образом удавалось достигнуть километровой глубины.

Батискаф – это батисфера, к которой прикреплена внизу большая стальная цистерна, заполненная бензином. В батискафах опускаются на еще большие глубины. Так как бензин легче воды, то такой аппарат может плавать в глубине моря подобно дирижаблю в воздухе. Батискаф снабжается запасом балласта и двигателями, при помощи которых он, в отличие от батисферы, может самостоятельно передвигаться, не будучи связан с кораблем на поверхности воды.

Вначале батискаф плавает на поверхности воды, подобно подводной лодке. Для погружения пустые балластные отсеки (цистерны) заполняются забортной водой, и батискаф уходит под воду, опускаясь все глубже и глубже, до самого дна. Сбросив балласт, облегченный батискаф всплывает на поверхность. Наиболее глубокое погружение было совершено 23 января 1960 г., когда батискаф 20 минут пролежал на дне Марианской впадины в Тихом океане, на глубине 10 919 м, где давление воды составляло свыше 1150 атмосфер. Исследователями, опускавшимися в батискафе, даже на этой наибольшей глубине мирового океан были обнаружены живые существа.