Цікава наука

Цікаві досліди з фізики

Направление электрического тока

Подключим к пальчиковой батарейке светодиод, и если полярность окажется соблюдена правильно, то он засветится. В каком направлении установится ток? В наше время всем известно, что от плюса к минусу. А внутри батарейки, стало быть, от минуса к плюсу — ток ведь в этой замкнутой электрической цепи постоянный.

За направление тока в цепи принято считать направление движения положительно заряженных частиц, но ведь в металлах то движутся электроны, а они, мы знаем, заряжены отрицательно. Значит в реальности понятие «направление тока» - это условность. Давайте разберемся, почему в то время как электроны текут по цепи от минуса к плюсу, все вокруг говорят, что ток идет от плюса к минусу. Для чего такая несуразность?

Ответ кроется в истории становления электротехники. Когда Франклин разрабатывал свою теорию электричества, он рассматривал его движение подобно движению жидкости, которая как-бы перетекает от одного тела к другому. Где электрической жидкости больше — оттуда она течет в ту сторону, где ее меньше.

Франклин поэтому и назвал тела с избытком электрической жидкости (условно!) положительно электризованными, а тела с недостатком электрической жидкости — отрицательно электризованными. Отсюда и пошло представление о движении электрических зарядов. Положительный заряд перетекает, словно через систему сообщающихся сосудов, от одного заряженного тела к другому.

Позже французский исследователь Шарль Дюфе в своих экспериментах с электризацией натиранием установил, что заряжаются не только натираемые тела, но и натирающие, причем при контакте заряды обеих тел нейтрализуется. Получалось, что есть на самом деле два отдельных вида электрического заряда, которые при взаимодействии друг друга нейтрализуют. Эту теорию двух электричеств развил современник Франклина Роберт Симмер, который на себе убедился в том, что в теории Франклина что-то не до конца правильно.

Шотландский физик Роберт Симмер носил по две пары чулок: утепленные шерстяные и сверху еще вторые шелковые. Когда он снимал с ноги оба чулка сразу, а затем выдергивал один чулок из другого, то наблюдал такую картину: шерстяной и шелковый чулки раздуваются, принимая как бы форму его ноги и резко слипаются друг с другом. При этом чулки из одинакового материла, как шерстяные и шелковые, отталкивались друг от друга.

Если же Симмер держал в одной руке два шелковых, а в другой - два шерстяных чулка, то когда он сближал руки, отталкивание чулков из одинакового материала и притяжение чулков из разного материала приводило к интересному взаимодействию между ними: разнородные чулки словно набрасывались друг на друга и сплетались в клубок.

Наблюдения за поведением собственных чулков привели Роберта Симмера к выводу, что в каждом теле имеется не одна, а две электрические жидкости – положительная и отрицательная, которые содержатся в теле в одинаковых количествах. При натирании двух тел какая-то из них может перейти из одного тела в другое, тогда в одном теле окажется избыток одной из жидкостей, а в другом – ее недостаток. Оба тела станут наэлектризованными противоположными по знаку электричествами.

Тем не менее, электростатические явления успешно можно было объяснить как при помощи гипотезы Франклина, так и при помощи гипотезы двух электричеств Симмера. Эти теории некоторое время конкурировали между собой. Когда же в 1779 году Алессандро Вольта создал свой вольтов столб, после чего был исследован электролиз, ученые пришли к однозначному выводу, что действительно в растворах и жидкостях движутся два противоположных потока носителей заряда — положительные и отрицательные. Дуалистическая теория электрического тока, хотя и не была понятна всем, все же восторжествовала.

Наконец, в 1820 году, выступая перед Парижской академией наук, Ампер предлагает выбрать в качестве основного направления тока одно из направлений движения заряда. Ему было удобно сделать так, поскольку Ампер исследовал взаимодействия токов между собой и токов с магнитами. И чтобы каждый раз во время сообщения не упоминать, что в двух направлениях по одному проводнику движутся два потока противоположного заряда.

Ампер предложил просто принять за направление тока направление движения положительного электричества, и все время говорить о направлении тока, имея ввиду движение положительного заряда. С тех пор предложенное Ампером положение о направлении тока принято повсеместно, и используется до сих пор.

Когда Максвелл разрабатывал свою теорию электромагнетизма, и решил применять правило правого винта для удобства определения направления вектора магнитной индукции, он также придерживался этого положения: направление тока — это направление движения положительного заряда.

Фарадей в свою очередь отмечал, что направление тока условно, это просто удобное средство для ученых, чтобы однозначно определять направление тока. Ленц, вводя свое Правило Ленца (смотрите - Основные законы электротехники), также оперировал термином «направление тока», имея ввиду движение положительного электричества. Это просто удобно.

И даже после того как Томсон в 1897 году открыл электрон, условность направления тока все равно сохранилась. Даже если в проводнике или в вакууме реально движутся только электроны, все равно за направление тока принимается противоположное направление — от плюса к минусу.

Спустя уже более века с момента открытия электрона, несмотря на представления еще Фарадея об ионах, даже с появлением электронных ламп и транзисторов, хотя и появились трудности в описаниях, все равно привычное положение дел сохраняется. Так просто удобнее оперировать с токами, ориентироваться в их магнитных полях, и никаких реальных трудностей это, похоже, ни у кого не вызывает.

Цікаві досліди з фізики

На уроках фізики у школі вчителі завжди говорять, що фізичні явища оточують нас всюди. Однак потім ми частенько про це забуваємо. Дивовижне поруч! Не думайте, що для проведення фізичних дослідів вдома вам знадобиться щось надприродне. Ось вам кілька доказів ;)

Магнітний цвях

Що необхідно приготувати?

·         Батарейку.

·         Товстий цвях.

·         Мідний ізольований дріт діаметром 0,2–0,3 мм і довжиною кілька метрів (чим більше, тим краще).

·         Скотч.

Проведення досліду

Намотайте дріт впритул виток до витка на цвях, не доходячи до його країв по 1 см. Закінчився один ряд — намотуйте другий зверху у зворотній бік. І так, поки не закінчиться увесь дріт. Не забудьте залишити два кінці дроту по 8–10 см. Щоб витки після намотування не розмотувались, закріпіть їх скотчем. Зачистіть вільні кінці дроту та приєднайте їх до контактів батарейки.

Що відбулося?

Ми отримали магніт! Піднесіть до нього маленькі залізні предмети — скріпку, шпильку. Притягуються!

Володар води

Що необхідно приготувати?

·         Паличку з оргскла (наприклад, учнівську лінійку або звичайний пластмасовий гребінець).

·         Суху ганчірку з шовку або вовни (наприклад, вовняний светр).

Проведення досліду

Відкрийте кран, щоб текла тонка цівка води. Сильно потріть паличку або гребінець ганчіркою. Швидко піднесіть паличку до струменя води, не торкаючись його.

Що відбудеться?

Струмінь води зігнеться дугою, притягуючись до палички. Спробуйте те ж саме зробити з двома паличками і подивіться, що станеться.

Дзиґа

Що необхідно приготувати?

·         Папір, голку і гумку.

·         Паличку і суху вовняну ганчірку з попереднього експерименту.

Проведення досліду

Керувати можна не тільки водою! Виріжте смужку паперу шириною 1–2 см і довжиною 10–15 см, зігніть по краях і посередині. Застроміть голку гострим кінцем у гумку. Врівноважте заготовку-дзигу на голці. Підготуйте «чарівну паличку» (з попереднього досліду), потріть сухою ганчіркою і піднесіть до одного з кінців паперової смужки збоку або зверху, не торкаючись її.

Що відбудеться?

Смужка стане розгойдуватися вгору вниз, як гойдалка, або буде крутитися, як карусель. А якщо ви зможете вирізати з тонкого паперу метелика, то експеримент буде ще цікавішим.

Лід і полум'я

(експеримент проводиться в сонячний день)

Що необхідно приготувати?

·         Невелику чашку з круглим дном (можна піалу).

·         Шматочок сухого паперу.

Проведення досліду

Налийте в чашку воду і поставте в морозильну камеру. Коли вода перетвориться на лід, вийміть чашку і поставте в ємність з гарячою водою. Через деякий час лід відокремиться від чашки. Тепер вийдіть на балкон, покладіть шматочок паперу на кам'яну підлогу балкона. Шматком льоду сфокусуйте сонце на папірці.

Що відбудеться?

Папір має обвуглитися, адже в руках уже не просто лід... Ви здогадалися, що зробили лупу?

Неправильне дзеркало

Що необхідно приготувати?

·         Прозору банку з кришкою, яка щільно закривається.

·         Дзеркало.

Проведення досліду

Налийте в банку води з надлишком і закрийте кришкою, щоб всередину не потрапили бульбашки повітря. Приставте банку до дзеркала кришкою вгору. Тепер можна дивитися в «дзеркало».

Подивіться всередину. Там буде зменшене зображення. Починайте нахиляти банку вбік, не відриваючи від дзеркала.

Що відбудеться?

Відображення вашої голови у банці, звісно ж, теж буде нахилятися, поки не стане перевернутим униз, при цьому ніг так і не буде видно. Підніміть банку, і відображення знову перевернеться.

Коктейль з бульбашками

Що необхідно приготувати?

·         Склянку з міцним розчином кухонної солі.

·         Батарейку від кишенькового ліхтарика.

·         Два шматочки мідного дроту довжиною приблизно по 10 см.

·         Дрібний наждачний папір.

Проведення досліду

Зачистить кінці дроту шматочком наждачного паперу. Підключіть до кожного полюсу батарейки по одному кінцю дротів. Вільні кінці дротиків опустіть у склянку з розчином.

Що відбудеться?

Біля опущених кінців дроту будуть підніматися бульбашки.

Батарейка з лимона

Що необхідно приготувати?

·         Лимон, ретельно вимитий і насухо витертий.

·         Два шматочки мідного ізольованого дроту приблизно 0,2–0,5 мм завтовшки і довжиною 10 см.

·         Сталеву скріпку для паперу.

·         Лампочку від кишенькового ліхтарика.

Проведення досліду

Зачистіть протилежні кінці обох дротів на відстані 2–3 см. Вставте в лимон скріпку, прикрутіть до неї кінець одного з дротиків. Застроміть в лимон в 1–1,5 см від скріпки кінець другого дротика. Для цього спочатку проткніть лимон у цьому місці голкою. Візьміть два вільних кінці дротів і прикладіть до контактів лампочки.

Що відбудеться?

Лампочка зажевріє!

Цікаві задачі з фізики.

1.Чи змінюється тиск людини на землю, коли вона йде і стоїть?

2. Чи завжди в киплячій воді можна зварити м'ясо?

3. Чому горобці в холодну погоду сидять, розпушивши пір’я?

4. У польоті в одного з пасажирів літака з авторучки витекло чорнило. Чому?

       

5. Чому в холодну погоду багато які тварини сплять, згорнувшись клубком, а коли тепло – „розкинувшись”.     

6. У якому місті Корольов закінчив будівельну профшколу?

        

7. Навіщо в цехах текстильних фабрик зволожують повітря спеціальними пульверизаторами, а підлогу стелять з провідного матеріалу?

8. Товстий цвях щільно обгорнутий смужкою паперу і його вносять в полум’я свічки. Папір не горить. Поясніть це явище.

       

9. Яка речовина отримує іншу назву при переході з рідкого стану в твердий?

     

10. Чи буде танути лід або ж замерзати вода в кімнаті, де підтримується температура 0 °С?

       

11. Чи буде електрично заряджена ебонітова паличка притягувати чи відштовхувати полюси компасної стрілки?

       

12. Яке справжнє прізвище Корольова?

       

13. Чому синтетичні тканини, якими часто оббивають сидіння автомобілів, швидко забруднюються?

        

14. Чи можна на кінцях ебонітової палички одночасно мати два різнойменні заряди?

        

15. В Антарктиці під час снігових бур часто можна бачити електричні іскри в повітрі, довжина яких досягає 50 см. Чому вони утворюються?

         

16.  Чи можна розплавити олово гарячою водою, якщо його температура плавлення 232 °С?

        

17. Чому в дуже великий мороз полозки саней погано сковзають по снігу?

         

18. Чому блискавка влучає у високі предмети значно частіше, ніж у низькі?

19. Чому лось може порівняно легко бігати по болотах?

        

20. Чому греблю будують так, що її профіль розширений до низу?

       

21. Відомо, що надмірне випаровування вологи з ґрунту призводить до його висихання і зниження врожайності. Проте без випаровування неможливо уявити розвиток рослин. Чому?

        

22. Маємо вісім однакових за розміром кульок, але в одній із них порожнина. Визначте в якій кульці є порожнина за допомогою  терезів, провівши два зважування.

         

23. Як покласти в банку кульку, не торкаючись її руками і не підкочуючи до краю столу?

         

24. Де працював Корольов після закінчення Вищого технічного училища в м. Москва?

    

25. Навіщо на підприємствах, що виготовляють порох, зерна пороху обволікають, графітовим порошком?

        

26. Бували випадки, що внаслідок швидкого піднімання аеростат загорявся в повітрі. Як це пояснити?

        

27. Чи прискориться танення льоду в теплій кімнаті, якщо його вкрити шубою?

         

28. Якщо в блюдце налити окріп, а потім поставити на нього вверх дном склянку, вода із блюдця підніметься в склянку. Поясніть це явище.

      

29. Чому удар блискавки розщеплює дерево?

        

30. Чому блискавка найчастіше вдаряє біля берегів річок, боліт і ставків?

        

31. Ящірки і деякі інші плазуни пустелі у найжаркіший час дня часто залазять на верхівки кущів. Як пояснити таку дивну поведінку?

       

32. Чому коли глибинну рибу піднімають з великої глибини на поверхню води, вона роздувається, а іноді навіть розривається?

       

33. Яким чином можна покласти вантаж на аркуш паперу, що стоїть на двох опорах, щоб він не впав.

      

34. На аркуші паперу поставлено вантаж. Якщо повільно тягнути папір, вантаж рухається разом з ним. Якщо різко – вантаж лишається на місці. Поясніть це явище.

       

35. На склянку поставлено масивне тіло. Якщо по цьому тілу вдарити молотком, то склянка лишається цілою. Чому?

        

36. В якому місті народився Сергій Павлович Корольов?

     

37. В якому місті Корольов вперше побачив літак та «захворів» небом?

Загадки від Василька.

1.     Минулого тижня, - розказує Василько, я виключив світло і встиг добратися до ліжка швидше, ніж в кімнаті потемніло. Від вимикача до ліжка - 3 м. Як мені це вдалося? 

2.     Коли моя тітка приїжджає до мене в гості, вона завжди виходить з ліфта на 7 поверхів нижче, і далі іде пішки. чому вона так поступає?

3.  Одного разу мій дядько читав цікаву книжку. Тітка виключила світло, а дядечко продовжував читати книгу, хоча у кімнаті була цілковита темрява. Чи можливо це?

4.     Вчора мій сусід попав під шалений дощ. Але він не маючи шапки, парасолі або будь-якого іншого накриття, зумів прийти додому, не намочивши жодного волоска. Як швидко він рухався?

5.     Одного разу у моєї племінниці сережка впала у чашку повну кави. Проте вона витягнула сережку не намочивши пальці. Як таке могло статися?

6.     Два космічних кораблі  рухаючись по прямій наближаються один до одного. Один летить зі швидкістю 8 км/хв, інший - зі швидкістю 12 км/хв. В початковий момент спостереження відстань між ними становила 5 000 км. На якій відстані вони будуть знаходитись один від одного за одну хвилин до зіткнення?

7.     У хлопчика не вистачає на морозиво 7 копійок, а в дівчинки - однієї. Хлопчик запропонував скласти їхні гроші і купити одне морозиво. Але їм все одно забракло грошей.  Скільки коштує морозиво?

8.     Чому долари 1976 та долари 1977 ціняться неоднаково?

9.     Чи може кожен заставити горіти сірник під водою?