ПРЫГАЮЩИЕ ЧЕЛОВЕЧКИ

Этот забавный опыт был весьма популярным в кабинетах физики 19 столетия. Между горизонтально расположенными пластинами воздушного конденсатора помещают вырезанные из бумаги фигурки человечков высотой около 5 см. При подаче на пластины высокого напряжения от электрофорной машины человечки привстают, слипаются друг с другом и забавно мечутся вверх-вниз между пластинами.

То, что бумажные человечки встают, то есть располагаются вертикально вдоль линий напряженности электрического поля, обусловлено их поляризацией, поскольку они являются диэлектрическими телами. Получив же от нижней пластины часть ее заряда, человечки перемещаются к верхней противоположно заряженной пластине и, перезарядившись от нее, устремляются вниз. Такие движения повторяются, причем не обязательно периодически.

Аналогично ведет себя проводящий шарик в описанном ранее опыте «Электростатический маятник». Метания человечков обусловлены их частичной проводимостью. Для усиления этого свойства иногда бывает полезным нанесение на бумажные фигурки штрихов простым карандашом.

Две круглые латунные пластины диаметром по 25 см устанавливают одна над другой на расстоянии 7-9 см. Нижняя пластина снабжена стеклянной рукояткой, закрепленной в треноге. Верхнюю же пластину устанавливают над нижней, закрепив ее рукоятку в лабораторном штативе. Бумажные фигурки человечков кладут на нижнюю пластину. Пластины соединяют проводами с выводами электрофорной машины. С приведением машины в действие лежащие человечки вскакивают и забавно прыгают.

Следует отметить, что этот опыт несколько «капризен» и потому требует скрупулезной настройки перед демонстрацией. Он критичен к таким параметрам установки, как горизонтальность пластин, расстояние между пластинами, вид бумаги, из которой вырезаны человечки, скорость вращения электрофорной машины, а также к влажности воздуха в аудитории.

ЭЛЕКТРЕТ

Электрет - это диэлектрик, сохраняющий свою поляризацию длительное время после снятия внешнего воздействия, вызвавшего ее. Электрет является электростатическим аналогом постоянного магнита. Термин «электрет» впервые в обиход ввёл Хевисайд в 1892 г., а изучать это явление начал японский физик Ёгути в 1919 г.

Стабильный электрет можно получить нагревом (термоэлектрет), освещением (фотоэлектрет), радиоактивным облучением (радиоэлектрет), помещением в сильное электрическое поле (электроэлектрет), в магнитное поле (магнетоэлек- трет), деформацией (механоэлектрет), трением (трибоэлек- трет) и иными способами. Если вещичку из пластмассы, например, ручку для письма или расческу, потереть об одежду или волосы, то она станет электретом, в чем можно убедиться по притяжению ею мелких обрывков бумаги.

Удобным объектом для получения электрета является листовой плексиглас (оргстекло). В опыте используется прямоугольная плексигласовая пластина размером 40 см х 60 см и толщиной 5 мм. Электретное свойство придают не всей пластине, а лишь ее части. Для этого на горизонтально установленную пластину плоского демонстрационного конденсатора кладут лист плексигласа так, чтобы эта пластина была полностью покрыта лишь половиной листа (рис. 22). Другая половина листа при этом опирается на подставку.

Сверху лист покрывают второй конденсаторной пластиной. Выводы электрофорной машины соединяют с пластинами

Машину приводят в действие, поддерживая напряжение на пластинах в течение пяти-десяти секунд, после чего машину разряжают, а провода отсоединяют от конденсаторных пластин. Плексигласовый лист демонстрируют наблюдателям, обращая их внимание на отсутствие каких-либо видимых различий между его наэлектризованной и ненаэлектризованной частями.

Затем пластины соединяют с выводами индикатора напряжения. В качестве такового используется спектральная неоновая трубка, установленная на штативе. Вместо трубки можно использовать и неоновую лампочку. Лист кладут на прежнее место, причем на пластину должна опираться его ранее наэлектризованная часть.

Взяв за изолирующую рукоятку вторую пластину, накрывают ею наэлектризованную часть листа. В момент сближения пластины с листом индикатор излучает характерный для неона оранжевый свет, что свидетельствует о протекании через него электрического тока - тока заряда конденсаторных пластин. Это свидетельствует о том, что в находящемся между пластинами плексигласе сохранилась созданная до этого поляризация, то есть он является электроэлектретом.

В момент удаления верхней пластины индикатор также светит, но в этом случае через него течет ток разряда конденсатора. Затем, быстро и часто поднимая и опуская пластину, можно сделать так, чтобы индикатор светил непрерывно. Поскольку излучаемый им свет слаб, то рекомендуется на время показа притушить в аудитории освещение.

Чтобы показать отсутствие поляризации у части листа, не побывавшей в электрическом поле, надо проделать с ней те же манипуляции, что и с наэлектризованной частью. Индикатор при этом покажет отсутствие тока.

Поляризация листа сохраняется на протяжение нескольких часов, после чего она постепенно исчезает. Такое восстановление листа обусловлено тепловым движением его молекул. Поэтому длительность релаксации листа зависит от температуры окружающей его среды.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >