Юный техник, 2007 № 06 - [19]

Дуга горит очень ярко. На нее можно смотреть только через щиток электросварщика.

Окись углерода ядовита, а водород легко взрывается. Поэтому опыт ведите в вытяжном шкафу. Работайте только в присутствии учителя или грамотного инженера! О полученных результатах пишите нам.

Реактор и его детали.

Электростанция уверенно работает на газах, получаемых от реактора.

А. ИЛЬИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Элемент? Элементарно!

Для лабораторных работ по электричеству ток обычно берут от раздаточного щитка — ничего не значащей для ученика черной коробки на столе. Ребята при подключении схем ошибаются, да и сам щиток ненадежен.

Те же работы становятся увлекательным занятием, если делать их так, как советует американский ученый и педагог Нил Штайнер. Работать можно на обычном столе, но собрав сначала батарею напряжением 10–12 В.

Формально, чтобы получить гальванический элемент, достаточно поместить стеклянный сосуд в две разнородные металлические пластины и наполнить его жидкостью, которая действует на один из них сильнее, чем на другой. Таких элементов предложено очень много. Один из них, говорят, изобрел даже Наполеон.

Но вообще-то гальванические элементы даже изобретать не обязательно, они возникают в природе самопроизвольно. Попали в лужу обломки меди и железа, коснулись друг друга — вот и гальваническая пара. Тут же возникает электрический ток, и под его действием железо начинает разрушаться.

Был даже случай, когда стальной железнодорожный мост склепали медными заклепками. Осенью начались дожди, и каждая заклепка совместно с фермой моста образовала гальваническую пару. Через неделю мост рухнул…

«Вольтов столб» в исполнении Н. Штайнера.

Итак, сделать какой-нибудь гальванический элемент очень легко. Гораздо труднее создать такой гальванический элемент, который бы был надежен в работе, долго давал сильный ток, имел малый вес, не содержал ничего вредного, да к тому же стоил недорого.

Такой элемент был изобретен за всю историю лишь один раз французом Лекланше в 1868 году. Все те «батарейки», которые нам приходится держать в руках, лишь варианты его элемента. Они дают напряжение около 1,5 В.

Электролит в них — раствор хлористого аммония (нашатыря), положительным электродом служит угольный стержень, отрицательным — сам стаканчик элемента, выполненный из цинка.

При работе гальванического элемента на его положительном электроде выделяется водород. Он может быстро окутать его плотным слоем газовых пузырьков, и ток в цепи прекратится. Чтобы этого избежать, электрод окружают слоем перекиси марганца — вещества, жадно поглощающего водород. Такой элемент отличается способностью длительно выдавать сравнительно сильный ток и может долго храниться без употребления, не теряя своей емкости.

Были попытки применить в гальваническом элементе в качестве электролита серную кислоту. В 1842 году немецкий химик Бунзен создал таким образом мощный элемент. Еще сильнее изобретенный в 1856 г. элемент Грене с хромовой кислотой, выдававший напряжение 2,4 В. Эти элементы отличались большой мощностью и малым весом, и потому их в середине XIX века применяли на электрических дирижаблях. Но у таких гальванических элементов есть большой недостаток. Кислота быстро разрушает цинк, даже тогда, когда элемент не работает. По этой причине элементы Бунзена и Грене давно вышли из употребления.

Вольтов столб.

Но вернемся к делам школьным. Нил Стайнер, в сущности, предложил вольтов столб, пригодный для сборки на уроке. Напомним, вольтов столб — это батарея, предложенная еще в 1800 году и названная по имени изобретателя первого гальванического элемента Алессандро Вольта.

Вот как он выглядит. На деревянной подставке укреплены три стеклянных стержня, связанных сверху деревянным кружком. Между стержнями помещены электроды в виде круглых пластинок. На деревянной подставке лежит цинковая пластинка, а на ней суконный кружок, смоченный разбавленной серной кислотой. Затем следует медная пластинка. Поверх нее положена пластинка из цинка, на ней суконный кружок, смоченный кислотой и так далее.

Вольтов столб сыграл в истории не малую роль. С его помощью наш академик Петров открыл электрическую дугу, а англичанин Хемфри Деви открыл щелочные металлы.

Медные кружки вольтова столба можно заменить кружками из других металлов. Некоторые физики использовали, например, золотые или серебряные монеты. Однако вольтов столб с серной кислотой не безопасен в обращении и уж, конечно, не пригоден для быстрой сборки на уроке. Кроме того, классический вольтов столб сейчас не собрать и по другой причине: практически вышел из обращения листовой цинк.

Элемент Грене

Посмотрите, как разрешил проблему Нил Штайнер. Он предлагает собрать батарею, похожую на вольтов столб, но в качестве электролита использовать раствор питьевой соды или поваренной соли (две чайных ложки на стакан воды).

Тогда в качестве прокладки между пластинами можно применить обычную фильтровальную бумагу или даже бумажную салфетку.

Электрическую дугу Нил Штайнер зажигать от своей батареи не предлагает. Вполне достаточно, что от нее ярко горит электрическая лампочка (см. фото). Поэтому вместо цинка применяется оцинкованное железо, а его найти не трудно. Имеющегося на нем слоя цинка достаточно для обеспечения целой серии лабораторных работ. Остается лишь где-то достать кусок медного или латунного листа размером со страницу тетради в разворот. (Если и с этим у вас возникнут затруднения, то можно использовать никелевые или медные монетки.)