Загадки электричества: читать начало книги онлайн

Между прочим, мы вспомнили, что удельное сопротивление материала проводника равно сопротивлению его отрезка длиной в 1 см с поперечным сечением в 1 см2.

Как различны сопротивления веществ, мы поняли тогда, когда рассчитали, что удельное сопротивление железа в 7 раз, а чистой воды приблизительно в пять триллионов раз больше, чем меди. Если взять столбик чистой воды длиной в 1 мм, то его сопротивление было бы равно сопротивлению медной проволоки с таким же сечением длиною в 60 000 000 км. Длина такой проволоки была бы в 150 раз больше среднего расстояния от Земли до Луны.

Разрешив все эти вопросы, мы и подумать не могли, что кто-нибудь захочет нас вернуть к старому вопросу задачи № 36.

– Мы отклонились, товарищи, в сторону. Я, во всяком случае, не считаю доказанным, что в качестве обратного провода электростанции не пользуются землей. У меня есть очень серьезные соображения, из которых, надеюсь, вы поймете, что и ток электростанций пускается через землю.

Задача № 38

О своенравном винограде

Я жил под Ленинградом на даче. В этом поселке была своя электростанция. К фасаду дома, в котором я поселился, шли через двор две голые проволоки для питания электрических ламп в доме. По всему фасаду густо рос дикий виноград, поднимаясь по специально натянутым проволокам до самой крыши. Во время своего буйного роста виноград цеплялся усиками за все выступы, какие только отыскивал на доме. Водосточные трубы, карнизы над окнами – все было густо обвито этим растением. Но вот его усики добрались, наконец, и до проволок, перекинутых с фасада дома к столбу, которые подавали ток для дома. Началась неустанная работа спиральных усиков винограда, и через месяц добрых 50 см провода были увиты виноградом. Однако замечательно было то, что виноград обвивал только один провод. Вторая проволока была совершенно свободна от него. Мало того, когда я отмотал виноград с первой проволоки и намотал его на вторую, то через два дня он самостоятельно освободился от этой проволоки и начал опять наматываться на первую. При этом некоторые листья оказались отмершими. Когда я пробовал впоследствии закручивать усики винограда на этот второй провод, то каждый раз они очень быстро блекли и увядали.

Чем это можно объяснить, товарищи, как не действием электрического тока? Ну а если вы начнете соображать, как же ток мог действовать на виноград, то увидите, что ваша основная мысль, высказанная в задаче № 36, не верна.

Не успели мы как следует сориентироваться в поставленном вопросе, как другой член нашего кружка заявил нам, что этот вопрос следует разбирать, исходя из совершенно иных соображений.

– Ведь каждый провод, несомненно, заряжен электричеством. Следовательно, он имеет тот или иной потенциал, который, конечно, не равен потенциалу незаряженного тела. Потенциал незаряженного тела так же, как и потенциал земли, принимают условно равным нулю. Понятно, что если я коснусь рукой провода, то моя рука должна будет испытать удар электричества, так как между моей рукой и проводом будет существовать разность потенциалов, не равная 0. То же можно сказать и о винограде.

Мы были не согласны с рассуждениями товарища.

– Конечно, ты прав, – сказал один из нас, – что каждый провод должен иметь определенный потенциал, как его имела и наша натертая свечка, но величина потенциала провода по меньшей мере раз в десять меньше потенциала свечки. Однако даже заряд свечи не производил никакого заметного ощущения, когда мы подносили к ней палец, – тем более мы не должны ничего почувствовать от прикосновения к проводу.

Следует подчеркнуть, что электрический ток, применяемый на практике электростанциями, может произвести известное действие на живой организм только при условии, если, например, человек возьмется руками за две проволоки, идущие со станции. Если же он коснется рукой только одной проволоки, то он совершенно ничего не сможет почувствовать. Вообще необходимо, чтобы через тело человека (или его часть) протекал бы определенной силы ток, а для этого прежде всего необходимо, чтобы проволоки, идущие от обоих полюсов генератора, касались бы тела человека.

– Вот как вы рассуждаете, – возразил нам товарищ. – Не хотите ли в таком случае выслушать мою

Задачу № 39

О «возмездии» за убитую лягушку

– Мне было тогда лет десять. На нашем дворе горела низко над землей электрическая лампочка. Как-то вечером я поймал лягушку, и мне пришла в голову мысль поднести лягушку к цоколю лампы. Взяв ее за лапки, я поднял ее к лампочке. Но едва ее мордочка коснулась металлической нарезки цоколя, как я почувствовал такой сильный удар электричества, что, взметнув руками, опрокинулся навзничь. Несколько часов я ходил совсем ошалелый и чувствовал боль в руке.[12]

– Согласитесь сами, что здесь не может быть и речи о прикосновении к двум проводам.

Электрические станции часто соединяет с землей один провод.

На рис. 10 показано, почему дикий виноград мог обвиваться только вокруг провода ab. Действительно, когда рассказчик насильно навивал его на провод cd (см. рис. 10), то электрический ток шел из провода ab через медную пластинку в землю, затем в корни винограда и по стеблям входил в провод cd, возвращаясь на электрическую станцию. Таким образом виноград оказывался включенным в цепь тока. Понятно, что наиболее нежные части винограда легко могли быть сильно повреждены током. Если бы ток был сильнее, то могли бы быть повреждены и корни и весь виноград пропал бы.

Рис. 10. Сколько раз я ни обвивал виноград вокруг верхнего провода, он либо отматывался с него, либо погибал

История с лягушкой объясняется так же просто. Случайно винтовая нарезка цоколя лампочки была присоединена к тому проводу, который не был заземлен. Таким образом, ток из него прошел в лягушку, затем в тело рассказчика, в землю и из нее по пластинке во второй провод. Если бы винтовая нарезка цоколя была соединена с другим проводом, то, конечно, ни рассказчик, ни лягушка ничего бы не почувствовали. Если бы человек повис на одном проводе, не касаясь земли, он не почувствовал бы тока, так как касался бы одного полюса генератора. Вот почему галка спокойно разгуливает по проводу на удивление тем кто спрашивает: «Почему ее не убьет током?»

После решения этой задачи не в пользу ее автора он (автор) неожиданно получил весьма сильную поддержку от одного своего товарища.

– Надеюсь, – сказал тот, – что моя задача изменит ваше мнение.

Задача № 40

О немецком заграждении

– Вам, конечно, известно, товарищи, что во время войны 1914 года немцы пропускали электрический ток через некоторые свои проволочные заграждения для того, чтобы их невозможно было даже перерезать. Но моему брату, бывшему на фронте, пришлось оказаться в совершенно исключительном положении. Между двумя столбами немецких проволочных заграждений оказались порванными все проволоки, концы которых валялись на земле около столбов. Во время разведки брат решил пройти между этими столбами. Но едва он ступил между ними, как ноги его почувствовали сильнейшее электрическое раздражение. Он стал прыгать с ноги на ногу, но это не помогло, и он вынужден был вернуться обратно.

Вот и вся история с моим братом. Должен добавить, что во время разведки шел дождь и земля и сапоги брата были мокрые. Полагаю, что это последнее обстоятельство объясняет только одно – хорошую проводимость земли и сапог. Остальное же, если исходить из вашей теории, совершенно необъяснимо. Для меня вполне понятно, что электрический ток проходил между концами оборванных проволок по земле. Но ведь это значит, что земля заменила собой проволоку. Одну проволоку. А между тем мой брат почувствовал в ногах ток. Не подумайте, что он как-нибудь коснулся ногами проволок, – между их концами было около двух метров.

Рис. 11. Если из генератора тока G пропустить ток через землю между пластинами А и В, то, встав между ними, вы почувствуете ток

Вот как мы объяснили себе этот случай: представьте, что мы закопали в землю (рис. 11) на расстоянии, скажем, двух метров две медные пластинки, так что их край возвышается несколько над землей. Соединим затем эти две пластинки с каким-нибудь генератором достаточно мощного тока. Пусть на землю между пластинками встанет кто-нибудь из вас, расставив ноги. На первый взгляд кажется, что нет никаких причин для того, чтобы электрический ток пошел через тело нашего товарища. Однако это не так. Действительно, одинаковые ли потенциалы будут около ног экспериментатора? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, вспомним одно – может ли быть движение электричества (ток) между точками с равным потенциалом? Конечно нет. Лист А имеет больший потенциал, нежели лист В, потому-то электричество и двигается по земле от А к В. Но совершенно очевидно, что и на поверхности земли между А и В потенциал каждой точки, более удаленной от А, будет меньше, чем точки менее удаленной, – иначе между ними не было бы тока. Если человек встал на землю, то потенциалы соответствующих точек поверхности земли под его ногами передадутся этим последним. А так как потенциал ноги а будет больше потенциала ноги b, то, очевидно, между этими неравными потенциалами возникает ток, проходящий через ноги. Понятно, что он будет тем сильнее, чем большая разность будет между этими потенциалами. Разность потенциалов будет тем больше, чем шире расставит человек ноги. Это так называемое падение потенциала вдоль проводника будет пропорционально его сопротивлению. Кроме того, разность потенциалов между ногами будет тем больше, чем большая разность потенциалов между пластинками А и В, а это, в свою очередь, зависит от разности потенциалов на полюсах генератора. Так как немцы для своих проволочных заграждений пользовались генераторами, дающими очень большие разности потенциалов, то для того, чтобы получить сильное раздражение в ногах, не надо было даже их раздвигать.

Пожалуй, здесь уместно напомнить, что в практической системе за единицу потенциала принимают вольт.

[12] Ц о к о л ь – нижняя часть лампы, ввинчивающаяся в патрон.