Леонид Гальперштейн - Лаборатория юного физика

Рис. 29 . Электроскоп.

Он состоит из металлического стержня, к которому подвешены два листочка из папиросной бумаги. Стержень пропущен через пробку, вставленную в горло бутылки. На верхнем конце стержня сидит металлический шарик.

Для электроскопа хорошо взять литровую молочную бутылку. Она сделана из белого стекла, имеет широкое горло и достаточно большой объем. Еще лучше, если достанете бутыль емкостью 3–5 л. Электроскоп в такой бутыли будет дольше держать заряд. Бутыль нужно тщательно вымыть в горячей воде с содой при помощи ершика. Каждый раз перед началом опытов ее следует просушивать над пламенем спиртовки или газовой горелки или хотя бы над плитой. Если стекло не будет достаточно сухим, электрический заряд быстро стечет в землю.

Очень важная деталь электроскопа — пробка. Обыкновенная корковая пробка не годится: она легко впитывает влагу из воздуха. Лучше всего сделать пробку из куска янтаря, а если его нет — из эбонита или парафина. Пробка должна плотно закрывать бутыль. В центре пробки просверлите отверстие, в которое туго входил бы металлический стержень электроскопа.

Стержень сделайте из медной проволоки толщиной около 5 мм или медной трубки диаметром 5–8 мм. На верхнем конце стержня нарежьте резьбу. Сюда нужно навинтить медный или латунный шарик диаметром 15–30 мм. Электроскоп без шарика не будет заряжаться.

Листочки электроскопа вырежьте из папиросной бумаги. Хорошо взять цветную бумагу: она лучше видна. Только гофрированная бумага не годится.

Самая важная деталь прибора — крепление листочков к стержню. Они должны быть подвешены так, чтобы могли поворачиваться как можно свободнее.

Силы, возникающие в электроскопе, очень малы, и даже незначительное трение резко ухудшает действие прибора.

Лучше всего просверлить в стержне электроскопа отверстие на расстоянии 50 мм от нижнего конца. Из тонкой гладкой медной проволоки согните две скобочки. Их средние части должны быть совершенно прямыми и не иметь никаких помятостей и зазубрин. Концы вставьте в отверстие стержня и закрепите пайкой. При этом скобочки поверните несколько вниз, чтобы их прямолинейные части отстояли от стержня электроскопа на 1,5–2 мм.

На скобочках заклейте хомутики из плотной и гладкой бумаги (из тетради высшего качества). Хомутики должны висеть и поворачиваться совершенно свободно. Для того чтобы еще уменьшить трение, внутренняя часть их вырезается, остаются только две полоски по краям. К склеенным концам хомутиков подклейте полоски папиросной бумаги размером 50X8 мм: Еще раз убедитесь в том, что они совершенно легко поворачиваются на любой угол.

Стержень электроскопа с листочками тоже нужно перед демонстрацией опытов хорошо просушивать. Опыты с электроскопом описаны в учебнике физики.

Наиболее распространенный гальванический элемент — это элемент Лекланше. Из таких элементов, например, составлена батарейка карманного фонаря. Элементы Лекланше применяются также в технике связи.

Проще всего сделать самодельный гальванический элемент, восстановив вышедший из строя элемент Лекланше. Для этого необходимо разобрать батарею на отдельные элементы, а отдельные элементы вскрыть. Работа эта грязная, поэтому делайте ее обязательно в фартуке или другой рабочей одежде, а на рабочем месте подстелите старые газеты в несколько слоев.

Разбирать надо аккуратно, чтобы не сломать торчащий из середины элемента уголь и не прорвать матерчатый мешочек. Черную массу, которой залита батарея сверху, лучше не отковыривать, а осторожно выплавить на спиртовке, свечке или газовой горелке.

Элемент Лекланше (рис. 30) состоит из угольного стержня, окруженного мешочком с деполяризатором, цинкового цилиндра и раствора электролита.

Рис. 30 . Гальванические элементы.

Угольный стержень служит положительным электродом. Деполяризатор состоит из перекиси марганца и графита. Перекись марганца окисляет водород, который во время работы элемента выделяется на положительном электроде. Графит добавляется для лучшей проводимости.

Электролитом служит насыщенный раствор нашатыря (хлористого аммония). В элементы для карманных фонарей он заливается не жидкий, а в смеси с крахмалом и мукой. Поэтому он становится похож на студень и не выливается.

При работе элемента Лекланше угольный стержень не портится. Деполяризатор может служить очень долго.

А вот цинк разъедается, и раствор истощается и засоряется посторонними веществами. Поэтому для восстановления элемента необходимо сменить раствор и восстановить цинковый электрод.

Выньте из элемента угольный стержень вместе с деполяризатором в мешочке и оставьте их на ночь в воде, подкисленной несколькими каплями соляной кислоты. На другой день еще раз хорошенько промойте мешочек с деполяризатором подкисленной водой.

Если цинковый электрод сильно разъеден, придется его выбросить и заменить новым. Новый электрод сверните из листового цинка толщиной 0,5–2 мм. Чем толще цинк, тем дольше он прослужит. Припаяйте к электроду отвод, который должен выступать над поверхностью электролита. К нему припаяете впоследствии контактный провод. Если конец провода будет погружен в электролит, в этом месте образуется свой маленький гальванический элемент. Он будет мешать работе основного элемента.

Если цинковый электрод проеден только в одном месте (это иногда бывает в больших элементах), его можно еще использовать. Промойте электрод в горячей воде со щеткой, чтобы удалить окислы, и напаяйте цинковую заплату.

Электролит приготовьте, растворив нашатырь в теплой воде. Растворять надо до насыщения, то есть до тех пор, пока на дне сосуда не останутся нерастворившиеся кристаллы нашатыря.

Соберите элемент в стеклянном сосуде. Мешочек с деполяризатором ни в коем случае не должен касаться цинка. Поэтому обвяжите его в нескольких местах бечевкой с изоляционными бусами, как показано на рисунке 30.

После того как зальете элемент электролитом, он начнет давать ток только через несколько часов.

Элемент Лекланше можете сделать и сами, если есть все необходимые материалы. Его устройство показано на рисунке 30. Сосуд— стеклянная банка из-под майонеза или полулитровая банка. Положительный электрод — угольный стержень диаметром 15–20 мм и длиной на 18–20 мм больше высоты сосуда. Как сделать цинковый электрод, сказано выше.