Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2009 № 03

Бенджамин Франклин(1706–1790) — один из основателей США и создатель первого плоского конденсатора.

Об устройстве, способном запасли столько энергии, что с ее помощью можно, как писала газета, «превратить собор Святого Павла в горстку пепла», история умалчивает, но это не означает, что Б. Франклин не мог его создать.

И здесь самое время вернуться к нашему самодельному конденсатору. Если вы запаслись всем необходимым, опустите жестяную пластинку на дно баночки от фотопленки, предварительно припаяв к ней отрезок изолированного провода. Сверху положите прокладку из фильтровальной бумаги, а на нее насыпьте слой активированного угля и, налив подсоленной воды, накройте ваш «бутерброд» еще одним электродом. У вас получился электрохимический конденсатор — ионистор. Интересен он тем, что в порах частиц активированного угля возникает так называемый двойной электрический слой — два расположенных близко друг к другу слоя электрических зарядов разного знака, то есть своего рода электрохимический конденсатор. Расстояние между слоями исчисляется ангстремами (1 ангстрем — 10 -9м). А емкость конденсатора, как известно, тем больше, чем меньше расстояние между обкладками. Благодаря этому запас энергии на единицу объема в двойном слое больше, чем у самого мощного взрывчатого вещества.

Схема работы ионистора.

Работает ионистор следующим образом. При отсутствии внешнего напряжения его емкость ничтожно мала. Но под действием приложенного к полюсам конденсатора напряжения прилегающие к ним слои угля заряжаются. Находящиеся в растворе ионы противоположного знака устремляются к частицам угля и образуют на их поверхности двойной электрический слой.

Электрохимический конденсатор (ионистор) промышленного изготовления. В металлическом корпусе размером с пуговицу размещены два слоя активированного угля, разделенные пористой прокладкой.

Устройство самодельного ионистора из пластиковой баночки и активированного угля:

1— верхний электрод; 2— соединительные провода; 3,5— слои влажного активированного угля; 4— пористая разделительная прокладка; 6— нижний электрод; 7— корпус.

Если к полюсам конденсатора подключить нагрузку, то противоположные заряды с внутренней поверхности частиц угля побегут по проводам навстречу друг другу, а находящиеся в их порах ионы выйдут наружу.

Современные ионисторы имеют емкость в десятки и сотни фарад. При разряде они способны развивать большую мощность и очень долговечны. По запасу энергии на единицу массы и единицу объема ионисторы пока уступают аккумуляторам. Но если заменить активированный уголь тончайшими нанотрубками углерода или иного электропроводящего вещества, энергоемкость ионистора может стать фантастически большой.

Бенджамен Франклин жил во времена, когда о нанотехнологиях даже не помышляли, но это не значит, что их не применяли. Как сообщил лауреат Нобелевской премии по химии Роберт Кюри, при изготовлении клинков из дамасской стали древние мастера, сами того не подозревая, применяли методы нанотехнологии. Древний булат всегда оставался острым и прочным благодаря особой композиции углерода в структуре металла. Своего рода наноматериалы, например, обугленные стебли растений, содержащие нанотрубки, мог использовать Франклин для создания сверхконденсатора.

А. ИЛЬИН

Рисунки автора

СНЕЖНЫЕ ЦВЕТЫ

Приготовь для опыта: соломинку и мыльный раствор.

Когда облако образуется при очень низкой температуре, вместо дождевых капель пары воды сгущаются в крошечные иголочки льда; иголочки слипаются вместе, и на землю падает снег. Хлопья снега состоят из маленьких кристалликов, расположенных в форме звездочек удивительной правильности и разнообразия.

Каждая звездочка делится на 3, на 6, на 12 частей, симметрично расположенных вокруг одной оси или точки. Нам нет нужды забираться в облака, чтобы видеть, как образуются эти снежные звездочки. Нужно только в сильный мороз выйти из дома и выдуть мыльный пузырь. Тотчас же в тонкой пленке воды появятся ледяные иголочки; они будут у нас на глазах собираться в чудесные снежные звездочки и цветы.

ЧУР, НЕ УРОНИ!

Приготовь для опыта: полоску бумаги, монету, шашки, линейку и картон.

На краю ровного стола положи полоску бумаги так, чтобы она свисала с края стола. На эту полоску поставь на ребро монету.

Ну-ка, вытащи теперь из-под монеты полоску бумаги — только, чур, не урони монету!

Это сделать совсем нетрудно. Придерживая левой рукой конец полоски, резко ударь по ней указательным пальцем правой руки. Бумага выскользнет из-под монетки, а монетка останется на месте.

Точно так же можно быстрым ударом линейки выбить одну шашку из столбика, не свалив тех шашек, что стояли на ней.

А вот фокус потруднее. Положи на указательный палец левой руки квадратик плотной бумаги или тонкого картона, а сверху положи монету. Если ты резко щелкнешь по краю квадратика, он вылетит прочь, а монетка останется у тебя на пальце.

ЛОВКАЯ МОНЕТА

Приготовь для опыта: маленькую и большую монеты, рюмку.

Возьми рюмку конической формы, такую, как на рисунке. Положи на дно маленькую монетку, а сверху — побольше; большая монета должна лежать горизонтально чуть пониже края рюмки, точно крышка. Можешь объявить, что, не дотрагиваясь ни до рюмки, ни до большой монеты, ты выгонишь из рюмки нижнюю монету.

Для этого достаточно с силой подуть на край большой монеты; она повернется вокруг своего диаметра и займет вертикальное положение; в этот момент сжатый твоим дуновением воздух выбросит из стакана маленькую монетку, а затем большая монета снова займет горизонтальное положение.