Космітоша знайомиться з фізикою
Лабораторія цікавих дослідів: прилади, проводи, проводочки, трубки, лампочки, прилади з хитромудрими назвами - амперметри, вольтметри, і, звичайно, маятник Фуко - єдиний на всьому Російському Північно-заході. І над усім
цим застиг воскової Ейнштейн, покровитель лабораторії. А ось і наш головний герой - Ігор Феодосійович Торопов, один із засновників цієї лабораторія, «чаклує» над черговим досвідом. Врівноважує вантаж на вагах-коромислах.
КОСМІТОША: Доброго дня, Ігор Феодосійович, що вироблені?
І. квапити: Я готую черговий досвід до показу.
КОСМІТОША: А як він називається? Подивитися можна?
І. квапити: Будь ласка. Цей досвід називається «Дія магнітного поля на діамагнетик».
КОСМІТОША: А що таке «діамагнетик»?
І. квапити: Магнетик - речовина, здатна намагнічуватися в зовнішньому магнітному полі. За своїм магнітним властивостям магнетики підрозділяються на парамагнетики, Діамагнетик і ферромагнетики.
Діамагнетик - речовина, здатна створювати всередині себе поле, що ослаблює зовнішнє магнітне поле.
Парамагнетик - речовина, яка створює слабке магнітне поле, у напрямку збігається з зовнішнім магнітним полем.
Феромагнетик - залізо, нікель, кобальт або іншу речовину, яке має високу магнітну проникність. Ферромагнетики застосовуються для виготовлення постійних магнітів сердечників трансформаторів, електродвигунів і т. Д.
КОСМІТОША: Гаразд. Про це я подумаю потім. Сейчасвернемся швидше до досвіду. Що це за велика залізяка спрорезью нагорі?
І. квапити: Це постійний магніт, тільки великий. Подивися - ось це ваги-коромисло (див. Досвід I). На одній стороні коромисла на нитці підвішений металевий циліндр, а на іншій стороні коромисла висить тягар, рівний по вазі металевого циліндру. Зараз ваги нерухомі, бачите? Циліндр і вантаж врівноважені. Присуваємо до циліндра постійний магніт, ось цю саму залізяку з прорізом нагорі. У неї-то і потрапляє висить на нитці циліндрик, коли магніт присувається.
КОСМІТОША: І що. Бачу, бачу! Ваги втратили рівновагу, циліндрик піднявся з прорізи магніту вгору. Ктоего штовхнув? Я нічого не бачив.
І. квапити: Чи не хто, а що. Висить циліндрик виштовхнуло магнітне поле постійного магніту.
КОСМІТОША: Треба ж ... циліндрик-то адже металевий. важкий.
І. квапити: Саме так - металевий, з металу вісмуту, тому магнітне поле його і виштовхнуло. А тепер, Космітоша, подивимося ще один досвід. Візьмемо свічку і поставимо її ось сюди, між двома полюсними наконечниками електромагніта (див. Досвід II).
КОСМІТОША: А що таке полюсні наконечники?
І. квапити: А це елемент конструкції нашої досвідченої установки. Вони дозволяють сконцентрувати магнітне поле в невеликому обсязі. Отже, свічка коштує міжполюсними наконечниками. запалюємо її. Полум'я горить вертикально. Ігор Феодосійович включає прилад. Видно, як відхиляється стрілка амперметра - це значить, що по ланцюгу пішов струм. І, отже, виникло електромагнітне поле. Полум'я свічки, відхиляється, виштовхується з магнітного поля.
КОСМІТОША: А хто, вірніше, що ж відхилило вогник, теж магнітне поле?
І. квапити: Так. Воно виникає міжполюсними наконечниками при проходженні електричного струму і відхиляє полум'я свічки.
І. квапити: Звичайно, тільки правильніше сказати не пилинки, а частинки, причому заряджені.
КОСМІТОША: Чим заряджені?
І. квапити: Як чим? Електрикою. Є частки позитивно заряджені, є негативно заряджені. Північне сяйво бачив.
КОСМІТОША: Ні, у нас на планеті не буває северногосіянія. А на Землі його можна побачити тільки на півночі?
І. квапити: Не тільки. Північне сяйво (його ще називають полярним, так як найкраще воно видно в полярних областях Землі) - це заряджені частинки, які прилетіли від Сонця і взяті «в полон» магнітним полем Землі. Земне магнітне поле розподіляє космічні частинки в зони з більшою напруженістю магнітного поля, тобто до магнітних полюсів Землі. Це гарне сяйво на небі з різнокольорових смуг видно не тільки на Північному полюсі, але і на Південному - в Антарктиді.
КОСМІТОША: Як мені хочеться побачити полярне сяйво!
І. квапити: Ще побачиш. Такі сяйва бувають видно на околиці нашого міста. Подивимося на що ще здатне магнітне поле.
Ігор Феодосійович бере три кульки і по черзі опускає їх у похилу металлопластиковую водопровідну трубу. Відбувається щось дивне: якщо перші два кульки скочуються по трубі майже з однаковою швидкістю і швидко, то третій набагато повільніше, немов якась невідома сила в трубі його гальмує.
КОСМІТОША: Ігор Феодосійович, чому одна кулька відстає від інших?
І. квапити: Все дуже просто. У цій пластиковій трубі є метал - алюмінієвий вкладиш, а один з металевих кульок намагнічений До оли намагнічений кульку потрапляє в трубу з металевим вкладишем, в цьому самому вкладиші виникають особливі електричні струми, які називаються струми Фуко.
КОСМІТОША: А чому така назва - «струми Фуко»?
І. квапити: Вони названі на честь члена Паризької, Берлінської та Петербурзької Академії наук Жана Бернара Леона Фуко.
КОСМІТОША: Я вже бачив в Планетарії пристрій, який називається маятник Фуко, але ще не встиг дізнатися, що це таке.
І. квапити: За допомогою маятника, який згодом отримав його ім'я, Фуко експериментально довів, що Земля обертається. Але про цей досвід треба розповідати окремо.
КОСМІТОША: Я ще не все зрозумів про досвід з кульками. Виходить, що струми Фуко гальмують намагнічений кульку?
І. квапити: Ні, це не зовсім вірно. Це електромагнітне поле струмів Фуко в трубі протидіє силі тяжіння, тобто вазі намагніченого кульки. Це і є та «невідома сила» труби, яка гальмує кульку.
КОСМІТОША: Тепер зрозуміло, чому перші два кульки не гальмуються: вони не намагнічені і свого магнітного поля не мають!
Ігор Феодосійович переходить до іншого столу, щоб показати ще досвід. Він бере залізний стрижень сердечник з намотаним на нього проводом, все це разом називається індукційна котушка, надягає на котушку алюмінієве кільце і включає струм. Кільце підстрибує і, вібруючи, зависає над котушкою (див. Досвід III).
КОСМІТОША: Кільце висить в повітрі. Я знаю чому: його тримає електричний струм!
І. квапити: Хочу уточнити: ток нічого не може тримати. А що виникає при його проходженні через провідник магнітне поле може. Магнітне поле котушки прагне виштовхнути, скинути кільце, а йому протидіє поле тяжіння Землі. А коли ці поля порівнюються, кільце зависає в повітрі. Це і є принцип протидії силі тяжіння з допомогою струмів Фуко.
КОСМІТОША: Фокус, та й годі!
І. квапити: Такий досвід з котушкою ще називають «труною Магомета»: за переказами труна Магомета висів у повітрі, приводячи віруючих мусульман в священний трепет.
КОСМІТОША: І там були струми Фуко, магнітні поля?
І. квапити: Важко сказати. Причина цього явища досі не відома.
КОСМІТОША: Дякую, Ігор Феодосійович, на сьогодні, напевно, вистачить. Я повинен подумати, чи можна на моїй планеті Світлячок, проводити такі досліди? До побачення!
І. квапити: На все добре! До нових зустрічей! Приходьте. В нашій Лабораторії можна побачити майже 200 дослідів.