Підводна блискавка. Креслення, опис

ДИТЯЧА НАУКОВА ЛАБОРАТОРІЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Дитяча наукова лабораторія

Підводна блискавка. Дитяча наукова лабораторія

Дитяча наукова лабораторія

Розповідають, що наприкінці 1940-х років минулого століття студент Льва Юткін перечікував грозу на березі озера. Несподівано блискавка вдарила у воду, піднявши до неба величезний фонтан, що обкотив юнака з голови до ніг. Дивне явище запам'яталося. Шкільний вчитель дав Леві невелику електростатичну машину, і студент не пошкодував кілька років, щоб експериментально відтворити побачене.

Здавалося б все просто: один провід кинути в посудину з водою, інший піднести до її поверхні та покрутити ручку машини. Але і перша, і сота іскра ніякого ефекту не дали...

А потім вийшло. Невеликий акваріум раптом розколовся на кілька великих шматків, і вода ринула в кімнату. Цей успіх і визначив подальше життя Юткіна-винахідника.

Підводна блискавка

Виявилося, якщо правильно провести електричний розряд у воді та ще й використовувати для цього джерело енергії потужніше, ніж шкільна електростатична машина, то виходив потужний вибух. Його сила руйнувала будь-які матеріали. Все говорило про тиски у тисячі та десятки тисяч атмосфер. Не дивно, що у 1950 р. оду Л.А.Юткин разом із дружиною Лідією Олександрівною Гольцовой подає заявку на " Спосіб отримання високих і надвисоких тисків " . Заявка увінчалася авторським свідченням, щоправда, через сім років... (Згодом Л.А.Юткін та Л.А.Гольцова зробили ще близько 150 винаходів!)

Під час електричного розряду у питній воді відбуваються складні процеси. На першій його стадії, мікросекунди, що триває, утворюється плазмовий канал з температурою до 40000° С. Плазма розширюється зі швидкістю, порівнянною зі швидкістю звуку у воді (1410 м/с). Так утворюється перша ударна хвиля і порожнина, наповнена розпеченою парою і газом, яка поступово закінчує своє розширення, потім починає пульсувати і зрештою хлопається.

Виникає кумулятивний ефект, схожий на те, що використовується у бронебійних снарядах. Тиск, що виникає на цій стадії, за оцінками вчених, може досягати 450 тисяч атмосфер. Не дивно, що немає матеріалів, здатних встояти у воді перед електричною іскрою.

Зазначимо, що електричні розряди у воді спостерігали ще у ХІХ столітті. Але вчені не побачили в них нічого примітного. А Л.А.Юткін виявив багато цікавого. Тому коло явищ, пов'язаних з електричним розрядом у воді та інших рідинах, прийнято називати електрогідравлічним ефектом (ЕГЕ), або ефектом Юткіна.

У ЕГЭ до 30-80% електричної енергії перетворюється на механічну роботу, а тепла часом виділяється значно, 2-3 разу, більше. Причина - у процесах, що відбуваються в моменти схлопування порожнини. На жаль, ми мало про них знаємо. Основна їх частина відбувається, коли порожнина зменшується до розмірів, не помітних в жодному мікроскопі. До того ж і триває найцікавіший етап схлопування набагато менше, ніж мільярдна частка секунди. Проте недолік теоретичних знань не заважає практичному застосуванню ефекту Юткіна.

Насамперед, це дроблення різних матеріалів, починаючи від простого перетворення кам'яних брил на щебінь. Так, при реконструкції одного з мостів у Москві старі бетонні деталі за допомогою електричних розрядів перетворили на крихту, яку пустили на виготовлення нових.

Але є процеси дроблення тонші. На поверхні сталевих деталей, що відливаються в земляну форму, залишається шар землі і окалини, що міцно в'ївся в неї. Видалення його вкрай трудомістке, якщо не застосовувати ЕГЕ. А якщо ним скористатися, то процес виявляється вкрай простим. Деталі кладуть у ванну, кілька ударів підводної блискавки – і їхня поверхня чиста.

Ефект Юткіна дозволяє не тільки трощити, а й бачити. Ось як, наприклад, з його допомогою штампують деталі із металевого листа. Спочатку роблять матрицю – деталь, обернену за формою тієї, яку хочуть отримати. Її поміщають на дно ванни, зверху міцно притискають листок металу і відкачують з-під нього повітря. Потім зверху наливають воду і в ній виробляють розряди. Аркуш металу прогинається і точно заповнює всю поверхню матриці.

Треба сказати, що листове штампування можна робити і безліччю інших способів, наприклад, тиском олії або ударом молота по шару гуми. Але тут потрібно використовувати особливо пластичний і м'який метал, отже, деталь виходить неміцною. Ефект Юткіна дозволяє штампувати деталі із крихких та міцних металів, і деталь виходить дуже міцною.

Здатний ЕГЕ та бурити. Бур Юткіна складається з пластмасового стрижня з електродом усередині та коронки з будь-якого металу, наприклад, міді. І коронка, і стрижень нерухомі, обертається лише легкий дротяний електрод. Через ще один із каналів у стрижні подається вода. При кожному повороті електрода зубці нерухомої коронки оббігає безліч іскор, що подрібнюють в пил породу, що лежить внизу, а вода відносить її на поверхню. І немає порід, які можуть устояти перед таким бурем.

Одного разу Л.А.Юткин і Л.А.Гольцова піддали ЕГ-ударам звичайний ґрунт, продуючи через неї повітря. Справа в тому, що мінеральні солі, що містяться в ній, надходять до коріння рослин, в основному, з поверхні її частинок. Мікроблискавки роздробили їх, поверхня збільшилася, і більша частина солей, що містяться в грунті, стала доступна корінням рослин. Більше того, азот, що міститься в повітрі, перейшов у форму хімічних сполук, доступних рослинам. Звичайна земля перетворилася на чудове екологічно чисте добриво!

Підводна блискавка

Про ефект Юткіна можна говорити ще довго, але краще спробувати його своїми руками. Головне - джерело високої напруги, здатне створювати різкі, швидко наростаючі імпульси. У промислових установках при цьому застосовується високовольтний трансформатор на 30-60 кВ, який через випрямляч заряджає конденсатор. Однак зробити таке джерело живлення дуже важко, та й працювати з ним небезпечно.

Найпростіший спосіб - це зробити так само, як і сам Юткін: почати досліди з невеликою шкільною електростатичною машиною, яка може дати близько 30000 В. З нею вам належить зібрати ланцюг, що складається з двох повітряних розрядників та електродів, укріплених на дні ванни. Але спочатку потрібно привести в повний порядок саму електростатичну машину – розібрати та ретельно очистити від пилу.

Увага! Усі роботи з електричною машиною небезпечні! Їх можна вести лише у присутності дорослих!

Для нас дуже важливі два високовольтних конденсатори типу "лейденська банка", що стоять на її підставці. Вони є склянки, обклеєні фольгою. Їх слід очищати від пилу особливо ретельно, намагаючись при цьому не пошкодити фольгу, яка є обкладкою конденсаторів: пил при високих напругах непоганий провідник. Замикаючи струм, що виробляється машиною, вона не дозволить набрати високу напругу.

Слід звернути увагу на маленькі мідні щіточки - струмознімачі. Їх потрібно очистити від темного нальоту оксидів. І нарешті, електростатичну машину потрібно добре просушити. Для цього поставте її на день біля гарячого калорифера. Після цього вона почне так працювати, що ви її не впізнаєте. Іскри будуть великі, дзвінкі та часті. Тепер приступаємо до одержання електрогідравлічного ефекту.

Вам знадобиться ванна із прозорими стінками. Скляний посуд не годиться - він не витримає гідравлічний удар. Краще взяти нижню частину від п'ятилітрової пластикової пляшки.

Її слід з'єднати з електростатичною машиною за допомогою високовольтного дроту, на зразок того, що застосовується в системі запалювання автомобіля. Для формування імпульсу необхідно зробити два розрядники. Кожен із них є укріплені на шматку пластмаси кульки діаметром по 15-20 мм. Їх можна знайти серед старих шкільних приладів. Розрядники відрегулюйте так, щоб відстань між кулями дорівнювала 15-20 мм.

На дні ванни зміцніть розрядні електроди. Їхню роль виконують зачищені кінці високовольтного дроту. Відстань між ними 50-80 мм. Після цього наливаєте у вашу ванну воду – і починайте експерименти.

Автор: А.Ільїн

Рекомендуємо цікаві статті розділу Дитяча наукова лабораторія:

▪ Атмосферна рефракція

▪ Найпростіший барометр

▪ Чому небо синє?

Дивіться інші статті розділу Дитяча наукова лабораторія.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву

Світлодіоди для вуличного освітлення 01.12.2007

Світлодіоди стали відомі широкому споживачеві в 70-х роках минулого століття, коли у продажу з'явилися перші кишенькові калькулятори та електронні наручні годинники. Тоді вони світили тільки червоним і могли застосовуватися лише для індикації.

Зараз розвиток цих мініатюрних світловипромінюючих приладів дійшов до того, що їх починають застосовувати у вуличних ліхтарях. Світлодіоди економічні, довговічні, на відміну від вуличних ламп, що застосовуються зараз, не містять ртуті, не бояться ударів і не вибухають.

Манчестерський університет (Англія) та фірма, заснована одним із його студентів, розробляють особливо яскраві світлодіоди для вуличного освітлення. Вони будуть служити не менше 10 років, після чого яскравість зменшиться лише на 30%, що дозволить не міняти лампу ще роки два-три (людське око вловлює зменшення яскравості лише вдвічі).

Експериментальні ліхтарі на світлодіодах вже стоять на одній із вулиць німецького міста Регенсбург.

Інші цікаві новини:

▪ Відновлення зору за допомогою бездротових імплантів

▪ Постріли в печері визначать її розміри

▪ Вибухівку в радіусі 100 метрів знайде лазер

▪ Допоміжний чіп Intel Clover Falls

▪ 4 січня Земля максимально зблизиться із Сонцем

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Медицина. Добірка статей

▪ стаття Колись буде день, і загине священна Троя. Крилатий вислів

▪ стаття Чому кров найчастіше беруть із безіменного пальця? Детальна відповідь

▪ стаття Євгена. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Схема керування передавачем DTMF декодером. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Незрозуміла рівновага монети. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт