Самодельные электрические и паровые двигатели

Государственное Издательство Детской Литературы Министерства Просвещения РСФСР Москва 1946 Ленинград

Обложка В. Буравлева

Для среднего и старшего возраста

Ответственный редактор В. Касименко.

Технический редактор Р. Кравцова.

В 1826 году английский учитель физики Вильям Стерджон вставил в катушку изолированной медной проволоки железный прут и был поражен, каким мощным магнитом становится прут, когда по проволоке идет ток. Вы знаете, наверное, что если прикоснуться каким-нибудь магнитом к стальной игле, она тоже становится магнитом. И после того, как вы отведете магнит от иглы, она не теряет магнитных свойств. А железо ведет себя иначе. Если отнимешь магнит от гвоздя, он «размагничивается». Стерджон заметил, что железный прут действует как магнит только то время, пока по проволоке катушки идет ток. Это было открытие огромной важности. Разве можно представить себе современную промышленность без электромагнитов? Это так же невозможно, как представить нашу жизнь без электрических лампочек.

Христиан Пфафф, профессор медицины, физики и химии, очень образованный человек, был как-то в Лондоне. Там он увидел небольшой электромагнит, сделанный Стерджоном. Пфафф пришел в восторг. «Дивишься, как чуду, — писал он, — когда видишь, что в то мгновение, когда проволока замыкает гальваническую цепь и ток начинает итти, якорь, отягченный грузом в восемь фунтов и более, притягивается даже с расстояния и столь же мгновенно отпадает, когда цепь размыкается».

Гальванической цепью Пфафф называл батарею элементов, и по сей день называемых гальваническими — в честь итальянского ученого Гальвани. И три маленьких элемента в батарейке для карманного фонаря тоже называются гальваническими элементами.

Рис. 1. Опыт с электромагнитом.

Притяжению восьми фунтов удивлялся Пфафф! А что сказать о теперешних электромагнитах, которые тянут с неслыханной силой? О магнитах, которые держат тысячи килограммов!

Вот попробуйте, сделайте себе небольшой электромагнит, и хоть вы живете на сто лет позже Пфаффа, работа электромагнита удивит вас не меньше.

Достаньте старый железный болт длиной примерно 10 см и диаметром 10 мм. Намотайте на него на длине 5—6 см медную изолированную проволоку диаметром 0,4—0,5 мм. Мотать нужно плотно, виток к витку, сначала один ряд, на «его второй, сверху третий, пока не намотаете 200—250 витков. Пойдет на это около 10 м проволоки.

Концы обмотки очистьте от изоляции и присоедините к пластинкам карманной батарейки. Испытайте, какой вес может удержать ваш самодельный электромагнит (рис. 1). Вы удивитесь, когда взвесите груз, который держит ваш электромагнит. Правда, недолго работает батарейка: ток в обмотке электромагнита для нее чересчур большая нагрузка. Имея электромагнит и батарейку, вы сможете проделать множество очень интересных опытов.

Все-таки удивительное дело: как только по проволоке проходит ток, болт становится магнитом и к нему подскакивают со стола легкие железные и стальные предметы.

Значит, что-то происходит вокруг магнита. Конечно, что-то происходит, и нетрудно даже увидеть, что именно.

Напилите побольше железных опилок и просейте их через мелкое сито. Положите на стол обыкновенный подковообразный магнит, накройте его листком плотной белой бумаги и посыпьте бумагу опилками. Ничего особенного не замечаете? Постучите по бумаге пальцем, чтобы опилкам легче было передвигаться по ней, и вы увидите, что опилки составят какие-то ясно различимые цепочки. Тут не может быть никакого сомнения: тонкие цепочки опилок соединили полюсы магнита. И вокруг магнита опилки расположились в определенном порядке. Они поместились плотнее у полюсов, а чем дальше, тем менее плотно (рис. 2). Физики назвали пространство вокруг магнита магнитным полем, а линии, по которым располагаются опилки, — силовыми линиями магнитного поля. Это знаменитый английский ученый Майкл Фарадей больше ста лет назад предложил пользоваться опилками, чтобы сделать „видимыми“ силовые линии магнитного поля.

С помощью железных опилок вы можете увидеть, что происходит с магнитным полем, когда к полюсам магнита приближается железный предмет. Подложите под бумагу к полюсам магнита небольшой железный ключик, постучите по бумаге — и вы увидите, что опилки быстро перестроятся в новую фигуру. Они сгустятся вокруг ключика, загнутся к нему: магнит притягивает (рис. 3).

Рис. 2. Магнитное поле подковообразного магнита.

Рис. 3. Магнит притягивает ключик.

Рис. 4. Магнит стремится повернуть стержень.

А попробуйте положите перед полюсами подковы небольшой намагниченный стержень и постучите по бумаге. Если около северного полюса подковообразного магнита оказался северный полюс стержня, цепочки опилок очень интересно перестроятся. От северного полюса подковообразного магнита линии поля загнутся, обойдут северный полюс стержня и пойдут к его южному полюсу. Они „не хотят“ соединяться с северным полюсом стержня.

Зато к этому полюсу стержня пойдут почти прямые линии от южного полюса подковы (рис. 4). Разноименные полюсы притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются. Не будь трения, стержень повернулся бы.