ГворгШпрокхоф
Эксперимент
по курсу
ЭЛЕМЕНТАРНОЙ
фИЗИКИ
ЧАСТЬ
4

Порг Шпрбкхоф
э
КСПЕрИМЕНТ
по курсу
ЭЛЕМЕНТАРНОЙ
<ризики
часть
4
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
(вводный курс)
ПЕРЕВОД С НЕМЕЦКОГО
Л.Л.Ломана
ПОД Р ЕДАКЦ И Е И
upof. ST.Л.Знаменского
npocb. Л.Л. РымкеНича
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
УЧЕБНО~ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РСФСР
<Моск$а • t g в 1

GEORG SPROCKHOFF
PHYSIKALISCHE SCHULVERSUCHE
Ein hilfsbuch fur die hand des lehrers
EINFURUNG IN DIE ELEKTRIZITATSLEHRB

СОДЕРЖАНИЕ
От редакторов перевода 10
Введение 12
Глава I. Оборудование и общие указания
для проведения экспериментов по электричеству
§ 1. Общие замечания 15
§ 2. Источники тока * 17
1. Ступени напряжения , 17
2. Аккумуляторы 17
3. Гальванические элементы 20
4. Электрические батареи 20
5. Автономные агрегаты питания 21
6. Стационарные электрораспределительные щиты 22
7. Выпрямители 23
8. Делители напряжения 24
9. Трансформаторы 25
§ 3. Детали электрических цепей. Сборка электрических
цепей 26
1. Контакты 26
2. Выключатели и переключатели 27
3. Провода 28
4. Сборка электрических цепей 28
§ 4. Сопротивления • « . . • 29
1. Материалы для изготовления сопротивлений . . 29
2. Технические сопротивления , 29
3'. Измерительные сопротивления .,%.... 30
§ 5. Приборы для измерения величины тока и напряжения 31
1. Классификация токопроводящих измерительных
приборов . . • 31
2. Зеркальный гальванометр , 32
3. Указания к пользованию токопроводящими
электроизмерительными приборами • 34
4. Электростатические измерители напряжения ¦ • 36
3

6, Электродвигатели 36
1. Электродвигатель с приводным устройством. . . 36
2. Технические электродвигатели 36
3. Модели электродвигателей 37
§ 7. Основные правила проведения работ с электрическими
приборами. Предупреждение несчастных случаев ... 38
1. Выдержка из правил 38
2. Обеспечение безопасности проводки 38
3. Первая помощь при поражении током 39
§ 8. Хранение и уход за электрическими приборами и
приспособлениями. Некоторые вспомогательные работы . . 40
1. Хранение соединительных проводов, проволоки
и фольги 40
2. Хранение магнитов 41
3. Восстановление магнитных свойств постоянных
магнитов 41
4. Хранение приборов, имеющих детали из эбонита 42
5. Удаление изоляции с проводов 42
6. Паяние медной проволоки 43
7. Обработка изоляционного материала и пластмасс 43
8. Зачистка контактов 44
§ 9. Условные обозначения на электротехнических схемах 44
Глава II. Основные понятия и основные признаки
электрического тока
§10. Методическая записка 48
§11. Основные понятия учения об электричестве .... 52
1. Предварительный эксперимент по составлению
электрической цепи от штепсельной розетки 52
* 2. Основной эксперимент, знакомящий с
электрической цепью, используя низковольтную батарею
элементов или аккумуляторов1 54
* 3. Различие между проводниками и непроводниками
электрического тока 55
4. Напряжение как одно из основных условий
существования тока 56
5. Включение в электрическую цепь
измерительных приборов 58
6. Моделирование электрической цепи 60
* 7. Демонстрация наличия направления постоянного
электрического тока 64
* 8. Исследование полярности выходных зажимов
источника тока 65
9. Предварительный эксперимент, создающий
представление о переменном токе 67
10. Наблюдение за постоянным и переменным током 67
1 Эксперименты, отмеченные звездочкой (*), могут быть предложены
учащимся в качестве самостоятельных лабораторных работ или работ, включенных
в практикум.—Л. Л.
4

§12. Тепловое действие электрического тока 70
* 11. Нагревание проволоки при прохождении
электрического тока 70
* 12. Раскаливание проволоки при прохождении
электрического тока 73
13. Демонстрация действия электрозажигателя,
имеющего спираль, по которой пропускается
электрический ток 74
14. Нагревание раствора поваренной соли при
прохождении электрического тока 75
15. Сопоставление яркости свечения проволок —
прямолинейной и свернутой в спираль . . . • 75
* 16. Моделирование различных схем включения
электрического тока 76
* 17. Предварительный эксперимент, знакомящий с
дуговой лампой 79
18. Модель простейшей дуговой лампы ...... 79
19. Модель «свечи Яблочкова» 82
20. Сварка в пламени электрической дуги . . , , 83
* 21. Эксперимент, моделирующий действие плавких
предохранителей 84
* 22. Модели автоматических предохранителей
электрической цепи 85
§ 13. Химическое действие электрического тока 90
23. Электропроводимость жидкостей 90
24. Электролиз воды, подкисленной серной
кислотой 91
* 25. Получение гальванокопии юбилейной медали или
другого барельефа. Гальванопластика . . . , 94
* 26. Демонстрация формовки кислотного
аккумулятора . 95
* 27. Определение полюса источника постоянного адка
по изменению окраски раствора 96
* 28. Определение полярности источника тока при
помощи полюсиндикаторной бумаги 98
Глава III. Основные законы электрических цепей
§ 14. Методическая записка , 100
§ 15. Закон Ома г . 107
29. Предварительный эксперимент, знакомящий с
электрическим сопротивлением ....... 107
* 30. Изготовление и исследование условных эталонов
сопротивления (УЭС) 107
* 31. Исследование закона Ома при помощи доски
сопротивлений 109
* 32. Исследование закона Ома при помощи ламп
накаливания 113
* 33. Исследование закона Ома при помощи
нагревательной спирали 115
* 34. Определение сопротивления как величины,
измеряемой отношением напряжения к величине
тока 118
* 35. Исследование закона Ома для участков
последовательно соединенной цепи 120
5

* 36. Исследование закона Ома на жидкостных
сопротивлениях
121
§ 16. Законы сопротивления проводников. Зависимость
сопротивления от температуры 123
* 37. Зависимость сопротивления проводника от его
длины при постоянной площади поперечного
сечения 123
* 38- Зависимость сопротивления проводника от
площади поперечного сечения при постоянной длине 125
* 39. Зависимость сопротивления проводника от
материала 128
* 40. Исследование закона сопротивления
проводников различного поперечного сечения при
постоянной величине тока 129
* 41. Зависимость сопротивления проводника от его
температуры 134
42. Зависимость сопротивления угольного стержня
от температуры 135
43. Зависимость сопротивления стекла от
температуры . . • » 136
§ 17. Измерение сопротивления проводников 138
* 44. Определение сопротивления константановой,
манганиновой и железной проволок методом замены 138
45. Определение сопротивления электрической
плитки, лампочки накаливания и константановой
проволоки методом амперметра-вольтметра ... 140
* 46. Предварительный эксперимент, знакомящий с
мостиком Уитстона 143
* 47. Определение сопротивления проводника на
мостике Уитстона 144
* 48. Определение сопротивления при помощи омметра
и технического мостика сопротивлений .... 147
§ 18. Работа и мощность электрического тока 150
* 49. Зависимость мощности электрического тока от
напряжения и величины тока 150
* 50. Мощность и сопротивление нагревателя,
погружаемого в жидкость 153
* 61. Мощность тока и работа. Эксперимент на .модели
электрического двигателя * 156
§ 19. Неразветвленная электрическая цепь 157
* 52. Величина тока в неразветвленной электрической
цепи . 157
* 53. Электродвижущая сила и напряжение источников
тока при последовательном включении
потребителей 158
* 54. Падение напряжения на участках однородной
цепи , 160
* 55. Распределение напряжений при
последовательном включении потребителей электрического тока 161
* 56, Распределение напряжений при последовательном
включении лампочек накаливания 163

§ 20. Разветвленная электрическая цепь ........ 164
* 57. Параллельное включение потребителей .... 164
* 58. Распределение тока в разветвленной
электрической цепи 165
* 59. Распределение тока в разветвленной цепи
(используются лампы накаливания одинаковой и
различной мощности) . 168
* 60. Модель электрической проводки в жилой
комнате 168
* 61. Увеличение цены деления шкалы амперметра . • 171
* 62. Увеличение цены деления шкалы вольтметра . . 172
* 63. Влияние внутреннего сопротивления амперметра
на результаты измерений 173
* 6^. Влияние величины внутреннего сопротивления
вольтметра на результаты измерений 174
* 65. Уменьшение напряжения на зажимах источника
тока при включении нагрузки . 175
* 66. Делитель напряжения 176
Глава IV. Электромагнетизм
§ 21. Методическая записка . 179
§ 22. Свойства постоянных магнитов 184
67. Силовое воздействие постоянного магнита на
различные вещества 184
68. Демонстрация магнитного действия магнитного
железняка 185
69. Демонстрация взаимодействия между
постоянным магнитом и железом . 185
* 70. Намагничивание стального стержня 186
* 71. Исследование силового действия отдельных
участков постоянного магнита при помощи
железных опилок 187
* 72. Исследование силового действия отдельных
участков полосового магнита при помощи железных
гвоздей различной величины 188
* 73. Определение полюсов полосового магнита ... 188
74. Потеря внешнего силового действия магнита
при накладывании его полюсов друг на друга. 189
75. Определение направления магнитного меридиана
при помощи плавающего лезвия 191
76. Определение направления магнитного меридиана
при помощи магнитной стрелки 191
* 77. Изготовление простейших магнитных стрелок 192
* 78. Взаимодействие полюсов магнита 194
79. Эксперимент^ демонстрирующий взаимодействие
полюсов магнита 196
80. Магнитная «прозрачность» различных веществ. . 198
§ 23. Постоянное магнитное поле. Магнитная индукция . . 199
* 81. Демонстрация магнитного спектра постоянного
магнита при помощи железных опилок 199
* 82. Изготовление постоянного препарата магнитного
спектра при помощи парафинированной или
фотографической бумаги 200
7

83. Демонстрация магнитной индукции 201
84. Деление намагниченного стержня на части . . . 202
85. Моделирование процесса намагничивания . . . 203
86. Ослабление магнитных свойств магнита при
нагревании 203
87. Намагничивание стального стержня в
магнитном поле Земли. Явление индукции 204
* 88. Магнитный и географический меридианы.
Определение величины склонения в данной точке
Земли (деклинация) 205
89. Определение магнитного наклонения в поле
Земли (инклинация) 207
§ 24. Магнитное действие и магнитное поле постоянного
(прямого) тока 207
90. Отклонение магнитной стрелки в магнитном поле
прямого проводника, по которому проходит
постоянный ток. Опыт Эрстеда 207
91. Магнитное поле вокруг одного прямолинейного
проводника с током 209
92. Магнитное поле прямого проводника, состоящего
из нескольких жил 211
93. Определение направления силовых линий
магнитного поля прямолинейного проводника с
током. Эксперимент с магнитной стрелкой .... 213
94. Определение направления силовых линий
магнитного поля прямолинейного проводника.
Эксперимент с плавающей намагниченной спицей 214
* 95. Отклонение магнитной стрелки в петле из
проводника 216
* 96. Походный компас как самодельный гальваноскоп 217
* 97. Самодельный вертикальный гальваноскоп ¦ . . 218
* 98. Магнитное поле витков с током 219
99. Магнитное поле витка, состоящего из
параллельных жил 220
100. Магнитное поле соленоида из медной
проволоки 222
101. Магнитное поле двух соленоидов с токами,
направленными навстречу . . . , 223
102. Объемность магнитного поля катушки с
уплотненными витками 224
§ 25. Силовое взаимодействие магнитных полей двух
параллельно расположенных проводников • . • 226
103. Взаимное притягивание или взаимное
отталкивание двух прямолинейных проводников,
расположенных параллельно 226
104. Магнитное поле двух прямолинейных
проводников, расположенных параллельно 227
105. Магнитное поле между параллельными
участками проводников 229
106. Взаимодействие двух соленоидов с встречными
токами в них . . . л 231
107. Взаимодействие магнитного поля постоянного
магнита с полем тока в подвижном проводнике.
Обвивание магнитного стержня проводником, по
которому идет ток 232

§ 26. Электромагниты
233
108. Втягивание железного сердечника в соленоид. „ 233
109. Модель амперметра электромагнитной системы 234
ПО. Действие соленоида на магнитную стрелку . . . 235
111. Электромагнит 236
112. Магнитное поле электромагнита с П-образным
сердечником 237
113. Горшкообразный электромагнит. Модель
электромагнитного крана . , 239
114. Демонстрация явления остаточного магнетизма 239
§ 27. Техническое применение электромагнитов 240
* 115. Электрический звонок. Молоточек Вагнера • . 240
* 116. Модель аппарата Морзе 241
* 117. Модель откидного телефонного клапана-блинке-
ра 242
* 118. Модель микрофона 243
* 119. Модель электромагнитного реле, включающего
осветительную сеть 245
* 120. Модель электроизмерительных приборов
магнитоэлектрической системы 246
121. Взаимодействие двух железных стержней в поле
соленоида 247
122. Предварительный эксперимент, знакомящий с
принципом действия измерительных приборов
электромагнитной системы 247
* 123. Модель электроизмерительного прибора
магнитоэлектрической системы 248
§ 28. Электродвигатели постоянного тока 250
124. Поведение проводника с током в магнитном поле 250
125. Предварительный эксперимент, знакомящий с
действием электродвигателя постоянного тока. 253
* 126. Модели сериесного и шунтового
электродвигателей постоянного тока 254
* 127. Изменение направления вращения ротора
электродвигателя постоянного тока ,....•.. 256

ОТ РЕДАКТОРОВ ПЕРЕВОДА
Четвертая часть1 руководства посвящена методике и технике
демонстрационного и лабораторного эксперимента по вводному
разделу учения об электричестве.
В книге четыре главы:
Глава 1. Оборудование и указания к проведению экспериментов
по электричеству.
Глава 2. Основные понятия и основные признаки электрического
тока.
Глава 3. Основные законы электрических цепей.
Глава 4. Электромагнетизм.
Эта часть руководства, вышедшая в 1959 году, написана
коллективом учителей и методистов Германской Демократической
Республики. Ее авторы: Вольфганг Брунштейн, Йозеф
Фишер, д-р Отто Йеахим, Макс Либшер, Вольфганг Мантэй, Ганс
Рейхельт, Генрих Паукер, д-ф Эрнст Шнейдер, Георг Шпрок-
хоф и Курт Вебер. В книге сохранены методические взгляды
Рудольфа Гирке и использовано его наследие.
В настоящем издании руководству придано название
«Эксперимент по курсу элементарной физики», хотя в подлиннике оно
названо «Школьные физические эксперименты». Это изменение
объясняется тем, что рамки руководства значительно шире
названия, данного немецкими авторами, его материал относится не
только к курсу физики общеобразовательных школ, но и к
курсу специальных школ (школы профессионального обучения,
техникумы, технические и ремесленные училища разных профилей
и другие учебные заведения).
В основу руководства положено широкое применение
простейших самодельных приборов, доступных любой школе.
1 Четвертая часть соответствует шестому выпуску немецкого издания.
Часть 1 «Механика твердого тела» (вып. 1 и 2), часть 2 «Жидкости и газы»
(вып. 3, 4 и 5) и часть 6 «Геометрическая оптика» (вып. 7) вышли в русском
переводе в издательстве Учпедгиз в 1959—1960 гг. По мере выхода
соответствующих выпусков в Германской Демократической Республике
предполагается перевод и издание части 3 «Теплота», части 5 «Электричество»
(основной курс) и части 7 «Волновые процессы» и «Атомная физика», — Ред.
10

Особенностью построения этой части является новое
расположение материала в курсе «Электричество» по сравнению с принятым
в общеобразовательных школах РСФСР.
Вводная часть учения об электричестве в школах Германской
Демократической Республики начинается не с электростатики, а
с учения об электрическом токе. Раздел «Электростатика»
соединяется с тем разделом учения об электричестве, в котором
рассматривается электрическое поле, а этот раздел выходит за рамки
вводной части, изучаемой на первой ступени обучения.
Вряд ли в настоящем предисловии уместно говорить о
целесообразности или нецелесообразности подобного построения курса,
тем более, что этот вопрос дискутируется более тридцати лет.
Мы не склонны вносить изменений в построение руководства и
поэтому в русском издании посчитали возможным следовать за
авторами. Более того, последовательность демонстраций и
проведения лабораторных работ вовсе не диктуется расположением
материала в данном руководстве и учителя могут выбрать
соответствующие учебным планам эксперименты из числа тех, которые
описаны в настоящем издании по всем разделам элементарного
курса физики.
В книге дано описание 127 экспериментов.
Автор перевода стремился сохранить текст подлинника, однако
описание некоторых экспериментов пришлось несколько
переработать, приспосабливая его либо к оборудованию, выпускаемому
нашей промышленностью, либо уточняя места, изложенные слишком
схематично. Принципиальные расхождения оговорены.
Пришлось также пересмотреть терминологию авторов,
опустить ссылки на те или иные классы школ Германской
Демократической Республики и заменить ряд обозначений физических
величин принятыми в советской школе.
В руководстве, как и во всей научной литературе Германской
Демократической Республики и ряда других стран, для
обозначения единиц механической силы используются наименования:
понд (я), килопонд (кп) и мегапонд (мгп), заменяющие
прежние наименования грамм-сила (Г), килограмм-сила (кГ) и
тонна-сила (Т). Введение нового наименования для единицы
силы, принятое и в настоящем издании, устраняет путаницу в
единицах силы и массы.
Кроме того, нами сохранена применяемая авторами единица
давления — торр для обозначения давления в 1 мм рт. ст., а для
единицы силы света — кандела (от лат. candela — свеча)
вместо «Новая свеча 1948 года».
Большинство оригинальных экспериментов было
осуществлено авторов перевода на базе физических кабинетов 125 и 149
школ г. Ленинграда.
Проф. П. Л. Знаменский
Проф. П. А. Рымкевич
11

ВВЕДЕНИЕ
Эта часть руководства охватывает эксперименты по курсу
электричества, который изучают на первой ступени в
общеобразовательных школах и специальных учебных заведениях, и
поэтому она ограничена экспериментами, относящимися только к
этой ступени. Однако в некоторых параграфах, содержание
которых одинаково относится как к учебному плану младших, так
и старших классов, например в параграфах, рассматривающих
закон Ома, измерение сопротивления проводников,
разветвленную цепь и другие, невозможно было ограничиваться
экспериментами, относящимися только к младшим классам, не нарушая
целостности рассматриваемого вопроса. Исходя из принятого
систематического построения всего руководства, авторы считали
правильным привести в одном параграфе все эксперименты,
относящиеся к данному вопросу. Авторы надеятся, что такое
построение руководства отвечает интересам преподавателей и они
будут приветствовать предоставленную возможность
ознакомиться со всеми доступными экспериментами и увидеть, какое
развитие в старших классах получают эксперименты, проводимые в
младших классах. Такой предварительный обзор необходим для
понимания общего процесса преподавания. Это ни в какой мере
не указывает на необходимость расширения учебного плана.
Однако мы не видим большой беды в том, если сами учащиеся
младших классов будут проводить те или иные эксперименты,
используя настоящее руководство.
При построении руководства авторы сочли возможным
начинать введениев учение об электричестве с
изучения электрического тока. Эту мысль впервые высказал
Р. В. Поль в своей книге «Введение в учение об электричестве»,
которая вышла в 1927 году. В задачу настоящего руководства не
входит высказывание «за» или «против» этого методического
новшества. Хочется лишь отметить, что в настоящее время, как
и 30 лет назад, одной из актуальных проблем является: найти
путь, подводящий учащихся к пониманию основ учения об
электричестве с наименьшей затратой времени за счет сокращения
12

менее значительных разделов. К таким разделам, на наш взгляд,
относится, например, электростатика. Электростатика не
исключается из курса элементарной физики, но изучение этого раздела
значительно ограничивается и весь материал переносится на
старшую ступень обучения в раздел «Электрическое поле», а
последнее дается очень упрощенно.
Такое сокращение материала освобождает время для изучения
более важных тем, как например переменный ток, электрические
колебания и волны, физика атома.
При новом порядке построения курса электричества,
предложенном Р. Полем, появилась необходимость обеспечить его
соответствующими приборами. Ранее, при изучении электростатики,
большое место в опытах занимали: электрофэрная машина, электрофор
и лейденские банки. Вместо электрофорной машины уже входит
статитрон (ленточный электростатический генератор Ван-де-Граа-
фа. — А.Л.). Видимо, недалеко то время, когда и он будет
вытеснен приспособленным к школьным условиям высоковольтным
трансформатором, соединенным с высоковольтным выпрямителем.
Основными приборами и приспособлениями при изучении курса
электричества являются приборы по изучению тока. В этой области
школы достаточно хорошо обеспечены удобными приборами и
приспособлениями, а также сборными электрическими
конструкциями. Как показывает само название—«Электрические
конструкции»,— это готовые детали, из которых можно собрать
большинство установок. Этот принцип входит в практику преподавания
физики, особенно за последние 30 лет.
Авторы руководства уже много лет в своей работе применяют
электрические конструкции. Возможно поэтому в описании
экспериментов, приводимых в настоящем руководстве, в основу положено
использование сборных электрических конструкций. Рекомендовать
их удобно, потому что большинство школ уже имеют подобное
оборудование. Эксперименты могут быть проведены и на ином
оборудовании и прежде всего на аналогичных самодельных
приспособлениях, что оговорено в соответствующих местах текста.
В этой части руководства первая глава отведена описанию
оборудования и приспособлений, необходимых при проведении опытов
по электричеству.
Необходимо сделать еще несколько общих замечаний:
1. Каждой главе предшествует методическая записка, в которой
высказываются общие замечания по методике проведения
экспериментов. Ссылка на соответствующую методическую записку
делается знаком «М. 3.» с указанием порядкового номера параграфа,
под которым она помещена в книге, например «М. 3.,§ 12, и. 1»
означает: «Методическая записка, § 12, пункт 1».
2. Описание любого эксперимента представляет собой
законченное целое. Ссылки на эксперимент даются в сокращенном виде.
Например, «Э — 24» означает: «Эксперимент 24». Если ссылка
дается на эксперимент, помещённый в другой части руководства, то
13

перед ссылкой на эксперимент цифрой указывается номер части,
например «2, Э—17» означает: «Часть 2, эксперимент 17».
3. Перед описанием каждого эксперимента дается перечень
необходимого оборудования, приборов и материалов. Для всех
экспериментов указывается источник питания и требуемое
напряжение.
4. В чертежах, описаниях приборов и оборудования и
экспериментах все линейные размеры приведены в миллиметрах, и только
в тех случаях, когда расстояние превышает 1000 мм, оно дается
в метрах.
5. Ряд экспериментов сопровождается примечаниями,
относящимися к технике их проведения.

ГЛАВА I
ОБОРУДОВАНИЕ И ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ
§ 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Ни в какой другой области физики для успешного проведения
экспериментов перед преподавателем не встает такая острая
необходимость точного знания ряда физико-технических приборов и
умения обращаться с ними, как в области электричества. В то же
время, для того чтобы предохранить экспериментатора от
поражения током и сохранить приборы, следует прежде изучить
подробности и детали ряда экспериментов. Это имеет особое значение для
начинающих учителей (и лаборантов. — АЛ.).
1. Серьезным вопросом, стоящим перед каждым учителем,
проводящим эксперимент по электричеству, является правильный
выбор источника тока1. Едва ли найдутся теперь такие
школы, которые не были бы подключены к сети переменного и в
отдельных случаях трехфазного тока с напряжением 220 или 127 в.
Но такое напряжение мало пригодно для школьных экспериментов.
Обычно требуется напряжение в 2 — 4 в, иногда 20—36 в.
Следовательно, необходимо иметь приборы, понижающие напряжение.
до указанных пределов.
Однако в практике преподавания не исключены случаи, когда
желательно использовать источники не только переменного тока, но
и источники постоянного тока, не прибегая, по методическим
соображениям, к сложным устройствам. В этом случае надо
использовать батареи аккумуляторов.
Различные источники тока и их технические особенности
рассматриваются в § 2.
2. Выбор источника тока влечет за собой выбор
соответствующих приборов и приспособлений для электрических цепей.
1 Авторы руководства пользуются термином «источники
напряжения», — А. Л,
15

Сборка электрической цепи может показаться очень простой
задачей, но она должна быть хорошо изучена и тщательно выполнена.
В § 3 даются практические советы и приводятся соответствующие
описания приспособлений, обеспечивающих правильную сборку
электрической цепи. Одновременно с понятием электрической цепи
стоит понятие электрического сопротивления. Пользуясь
этим термином, необходимо знать два его значения. Во-первых,
сопротивлением называют электрическую величину, которая
характеризует свойство каждого проводника и непроводника ограничивать
величину тока1. Величина такого сопротивления измеряется
в омах. Во-вторых, под термином «сопротивление» надо понимать
специальное приспособление или деталь электрической цепи, с
помощью которых можно ограничивать величину тока. В некоторых
моделях при помощи скользящего контакта или перекидной
рукоятки можно менять величину сопротивления. Такие сопротивления
называют регулируемыми. Подробное описание сопротивлений
приводится в § 4. В физическом кабинете школы надо иметь
регулируемое сопротивление со скользящим контактом.
В том случае, если величина сопротивления известна
достаточно точно, его можно использовать для измерения сопротивления
других участков цепи путем сравнения.
Сопротивления, подготовленные для подобных целей, называют
измерительными сопротивлениями, или реостатами.
Измерительные сопротивления снабжают рычажным устройством переключения
или штепсельными гнездами (в последнем случае их называют
магазинами сопротивлений. — А. Л.). При пользовании реостатами
необходимо знать, на какую предельную величину тока
рассчитан данный прибор. Если через измерительный реостат
пропустить ток, величина которого больше предельной, это приведет к
изменению его сопротивления настолько, что прибор будет
испорчен. Ни в коем случае нельзя измерительный реостат
использовать как регулировочный.
3. Особое значение в преподавании физики имеют приборы
для измерения величины тока и напряжения. В набор приборов
для кабинета физики должны входить амперметры и
вольтметры, описание которых дано в § 5.
Заметим здесь, что ряд учителей отдает предпочтение
приборам электромагнитной системы, так как при помощи таких
приборов можно проводить измерения величины тока и напряжения
в цепи как постоянного, так и переменного тока. Однако у
приборов электромагнитной системы нелинейная шкала. Точность
снимаемых показаний прибора, особенно в первых от нуля делениях,
небольшая, вследствие чего при положении стрелки в начале
1 В учебной, методической и технической литературе Германии до сих
пор пользуются термином «сила тока» и в отдельных случаях «расход
электричества» или «расход тока». В нашей литературе в последнее время
установился термин «величина тока». — Ред. пер.
16

шкалы измерения будут недостаточно достоверными. На эгом
основании на первой ступени изучения курса электричества едва
ли их можно рекомендовать. Поэтому приборы
магнитоэлектрической системы, имеющие линейную шкалу, не могут быть
исключены из обязательного оборудования кабинета физики.
4. Широкое применение электродвигателей для
приведения в движение вращающихся частей многих установок,
используемых в процессе преподавания, заставило нас в этом
руководстве, в § 6, рассмотреть некоторые наиболее существенные
вопросы их эксплуатации.
5. Большое значение имеют вопросы, рассмотренные в § 7. В
этом параграфе разбираются важнейшие инструкции по технике
безопасности при работе с электрическим током. Каждый
преподаватель должен тщательно с ними ознакомиться, выполнять их
и довести до сведения учащихся.
6. В заключение главы, в § 8, рассматриваются вопросы хра-
ненияи ухода за электрическими приборами и
вспомогательным оборудованием. В этом же параграфе даются указания
к проведению ряда работ и к приобретению определенных
навыков, связанных со сборкой электрической цепи. Каждому
преподавателю физики (и лаборанту) желательно освоить ряд практических
навыков, для этого необходимо было бы подробно ознакомиться
с работой электромонтеров, прошедших специальное обучение, и
пройти под их руководством практику электромонтажных работ,
тем самым расширяя свои познания в этой области.
§ 2. ИСТОЧНИКИ ТОКА
1. Ступени напряжения. В технике различают
следующие ступени напряжений:
Малое напряжение: от 0 до 42 в относительно Земли (по
нормам Германии) или от 0 до 36 в (по нормам СССР);
низкое напряжение: от 42 до 250 в относительно Земли;
высокое напряжение: выше 250 в относительно Земли.
В школах всех типов обычно ограничиваются низким и малым
напряжением, вот почему учителя проявляют наибольший
интерес к источникам низкого и малого напряжения.
2. Аккумуляторы. Аккумуляторы являются
источниками постоянного тока. Их применяют в физических
экспериментах, в которых при изменении сопротивления внешней цепи
необходимо сохранить постоянное напряжение на зажимах
источника тока. Максимальная величина разрядного тока обычно
указывается в паспорте аккумулятора. У отдельных типов
аккумуляторов допускается кратковременно ток короткого
замыкания. Несмотря на это, не следует забывать о включении во
внешнюю цепь аккумулятора хотя бы незначительного
сопротивления. Таким сопротивлением может быть угольный стержень
17

из старой батарейки элементов карманного фонарика,
сопротивление которого составляет около 0,5 ом.
Аккумуляторы бывают: кислотные (свинцовые) и щелочные
(никелево-стальные или никелево-кадмиевые). Ниже
сообщаются основные сведения об эксплуатации и уходу за ними.
а) Кислотные аккумуляторы. Для зарядки
аккумуляторов нужен источник постоянного тока. Могут быть
использованы и специальные зарядные выпрямители. Источник тока
желательно иметь с автматической регулировкой напряжения.
Если такого нет, то параллельно источнику тока следует
включить делитель напряжения1 и с него снимать ток на
аккумулятор (см. рис. 5).
Перед зарядкой необходимо проверить количество
электролита (раствор серной кислоты) в аккумуляторе и при помощи
ареометра определить его плотность. Уровень раствора серной
кислоты должен быть выше верхнего края пластин
аккумулятора примерно на 10 мм. Плотность раствора серной кислоты в
разряженном аккумуляторе должна быть от 1,16 г-см~ъ до
1,18 г -см-3 (при 15°.—А. Л.). В большинстве случаев для
аккумуляторов, работавших ранее, бывает достаточным добавить
дистиллированную воду. При зарядке аккумуляторов
выделяющиеся газы должны выходить из сосуда, поэтому все пробки на
это время надо вынуть.
Во избежание взрыва газов в помещении, где происходит
зарядка аккумуляторов, нельзя курить, нельзя пользоваться
светильниками с открытым пламенем.
Чтобы зарядить аккумулятор, необходимо положительный
полюс аккумулятора соединить с положительным полюсом
источника тока и соответственно отрицательный полюс
аккумулятора— с отрицательным полюсом источника тока.
Вскоре после начала зарядки э. д. с. аккумулятора
вследствие поляризации возрастает до 2,1 е. В это время следует
проверить величину зарядного тока, для чего в зарядную цепь
должен быть включен амперметр.
Для каждого аккумулятора существуют предельные зарядные
и разрядные токи, указываемые в прилагаемом к аккумулятору
паспорте.
Величина зарядного тока не должна превышать значения,
указанного в паспорте аккумулятора.
Затем, во время многочасовой зарядки, э. д. с. медленно
возрастает до 2,2 в. В это время вести наблюдения за величиной
тока нет надобности.
К концу зарядки э. д. с. аккумулятора быстро возрастает до
2,7 в. Величина тока при этом вновь изменяется. Начинается энер-
1 Делитель напряжения часто называется потенциометром. В
настоящем издании мы этим термином не пользуемся. — Ред. пер,
18

гичное выделение газов, аккумулятор «кипит». Это является
признаком окончания зарядки аккумулятора.
По окончании зарядки вновь измеряют плотность серной
кислоты и при надобности корректируют. Плотность серной кислоты
для разного типа кислотных аккумуляторов колеблется в
пределах от 1,20 г-см~г до 1,24 г-смГъ.
В начале работы аккумулятора э. д. с. быстро падает до 2,1 в,
но в дальнейшем падение напряжения происходит достаточно
медленно. Когда э. д. с. составит только 1,8 в, снятие тока с
такого аккумулятора следует прекратить, чтобы не вызвать
разрушения пластин.
При уходе за аккумулятором следует наблюдать за следующим:
1) При перегрузке и достаточно длительном пользовании
аккумулятором с его пластин отлетают мелкие частицы, которые,
падая на дно, образуют осадок. Это может привести к саморазрядке
аккумулятора. Такой осадок надо периодически удалять при
смене электролита. Перед новым наполнением аккумулятора
кислотой его следует ополоснуть дистиллированной водой.
2) В качестве электролита следует употреблять раствор чистой
серной кислоты в дистиллированной воде или специальную
аккумуляторную кислоту. Применение загрязненной кислоты и воды
из водопровода или из природных источников приводит к
отложению на пластинах аккумулятора слоя солей и к его порче.
3) При длительном хранении аккумулятора без употребления
на его пластинах отлагается кристаллический сульфат свинца. Этот
процесс сульфатации протекает особенно интенсивно в
незаряженных аккумуляторах и приводит к уменьшению их емкости.
Поэтому каждый неиспользуемый аккумулятор примерно через 4—5
недель следует подзаряжать. Подзарядку не следует прерывать до
тех пор, пока аккумулятор «не закипит». О наступлении
сульфатации можно судить по образованию белого налета на пластинах
аккумулятора. Слой сульфата может быть удален либо
осторожным соскабливанием его, либо многократной разрядкой и
зарядкой при повышенной величине тока, но при этом обычно
происходит некоторое разрушение пластин.
4) Контактные клеммы аккумуляторов следует покрывать
тонким слоем жира, чтобы предотвратить их разрушение под
действием кислоты. При подключении проводов место контакта нужно
очистить от жира.
б) Щелочные аккумуляторы. У никелево-стальных
аккумуляторов электроды представляют собой никелированные
стальные рамки, в которых для помещения активной массы имеются
карманчики из дырчатой стали. На положительном электроде
активная масса состоит из солей никеля, на отрицательном— из
железных или кадмиевых солей1.
1 Обычно на положительном электроде находится гидроокись никеля и
графит, а на отрицательном — губчатое железо с губчатым кадмием. — А. Л.
19

В качестве электролита применяется примерно 20% калиевая
или натриевая щелочь (с незначительным добавлением гидроокиси
лития. — А. Л.).
Эти аккумуляторы более устойчивы, чем кислотные, на
воздействие механических и электрических нагрузок. Наибольшая э.д.с.
при зарядке—1,8 в, средняя э.д.с. при разрядке—1,2 в. При
э.д.с. аккумулятора ниже 1 в разрядку прекращают.
Уход за щелочными аккумуляторами требуется такой же, как
и за кислотными аккумуляторами. Некоторые особенности в уходе
за аккумулятором обычно указываются в инструкциях, прилагаемых
заводом. Однако можно отметить, что никелево-стальные
аккумуляторы менее требовательны к уходу за собой, чем кислотные:
они могут долгое время оставаться незаряженными и переносить
кратковременные короткие замыкания.
При эксплуатации надо следить за точностью приготовления
электролита. Плотность электролита при разрядке и зарядке
меняется незначительно и поэтому не может служить показателем для
окончания зарядки.
3. Гальванические элементы. В настоящее время
гальванические элементы как источники тока при проведении
экспериментов используются редко. Они служат главным образом учебным
пособием для пояснения принципа действия сухих элементов. Тем
не менее в технических кружках или в процессе технического
обучения можно поручить учащимся изготоеить цинково-угольный
элемент и использовать его как источник тока в опытах, проводимых
учащимися. Однако в последнем случае лучше применять сухие
элементы, например батарейки от карманного фонаря.
Цинково-угольный элемент с жидким электролитом, а также
его модификация в сухой элемент имеют э.д.с. около 1,5 в.
Внутреннее сопротивление таких элементов при работе, вследствие
поляризации, возрастает, поэтому разность потенциалов на полюсах
элемента резко падает. Длительное снятие с подобных элементов
значительного по величине тока нежелательно.
Цинково-медный элемент с электролитом из водного раствора
серной кислоты может быть использован как вспомогательный
эталон э.д.с. Его э.д.с. очень близка к 1 в. При нагрузке напряжение
на его зажимах резко падает.
В старших классах желательно иметь нормальный элемент Ве-
стона1. Нормальный элемент можно применять только в
электроизмерительных схемах, заменяя этим элементом только на время
измерения другой работающий элемент.
4. Электрические батареи. Электрические батареи
представляют собой соединение нескольких аккумуляторов или
нескольких гальванических элементов. В большинстве случаев
аккумуляторы или гальванические элементы соединяют последовательно,
1 Элемент Вестона — один из видов нормальных элементов. — Ред.
20

чтобы э.д.с. батареи была равна сумме э.д.с. источников,
составляющих батарею. Рекомендуется аккумуляторы и элементы
соединять между собой короткими проводами с однополюсными вилками.
Чтобы от электрической батареи можно было получить несколько
значений э.д.с, на ящике, в который помещают аккумуляторы или
элементы, укрепляют штепсельные гнезда, соединенные с
полюсами аккумулятора или элемента. Если есть необходимость получить
от батареи больший ток, следует несколько аккумуляторов или
элементов соединить параллельно. В этом случае аккумуляторы или
элементы должны иметь одинаковые э.д.с, а их внутренние
сопротивления должны быть равны, иначе возникнут потери энергии при
выравнивании напряжения на отдельных аккумуляторах/
При параллельном соединении одинаковых аккумуляторов или
одинаковых батарей общая э.д.с равна э.д.с. одного
аккумулятора или одной батареи.
Рис. 1. Автономные агрегаты питания:
а — малая модель, в — большая модель.
5. Автономные агрегаты питания. Для проведения
многих опытов по физике в качестве источника тока применяют
специальные устройства, изготовленные фирмой VEB Elektro-
Mechanik (Берлин). Они бывают двух конструкций, которые
называются: «малый агрегат питания» и «большой агрегат
питания».
Малый агрегат питания (рис 1, а) со ступенчатым
трансформатором и полупроводниковым выпрямителем рассчитан на получение
от него переменного и постоянного тока от 2 до 20 в ступенями по
два вольта. Нагрузочный ток не должен превышать 6 а, что вполне
достаточно для проведения почти всех школьных экспериментов.
Чтобы не допускать перегрузки агрегата, он должен иметь
автоматический выключатель.
В том елучае, если необходимо снять больший по величине ток,
например для получения сильного магнитного поля, следует вос-
21

пользоваться другим источником питания, например батареей
аккумуляторов (см.Э—91).
Малый агрегат питания даже при переменных нагрузках
должен поддерживать напряжение постоянным. Однако
целесообразно при переменных нагрузках пользоваться специальной
приставкой к прибору — делителем напряжения, с которого снимать
нужное для эксперимента напряжение.
Большой агрегат питания (рис. 1, Ь). В физическом
кабинете желательно иметь хотя бы один большой агрегат
питания, обеспечивающий получение переменного и постоянного
токов высокого напряжения, а также ток высокой частоты.
Выпрямление переменного тока в таком агрегате производится при
помощи выпрямительных ламп. Для сглаживания пульсации
устанавливается фильтр. Снимаемое напряжение составляет от 0 до 800 в
ступенями по сто вольт, при величине тока в 0,1 а.
Одновременно такой агрегат должен обеспечивать снятие малых токов и
токов низкого напряжения, например токов накала для различных
трубок и ламп, имеющих нить накала.
Малый и большой агрегаты питания имеют методическое
преимущество перед настенными распределительными щитами. Даже
в том случае, если такой агрегат будет дублировать настенный щит
кабинета физики, то и в этом случае пользование агрегатом надо
считать целесообразным, так как это позволит на каждом столе,
где проводят эксперимент, иметь отдельный источник тока.
В школах, где нет агрегатов питания, можно сделать
небольшие переносные щитки, на которых установить трансформатор
(например, от электрического квартирного звонка) и
соответствующий ему полупроводниковый (селеновый) выпрямитель. Такой
щиток должен обеспечить проведение экспериментов, для
которых требуется ток от 0,5 до 1,0 а.
Следует иметь в виду, что при применении выпрямителей с них
снимается пульсирующий ток. Однако это не влияет на проведение
большинства экспериментов. В тех же случаях, когда нужно
применить постоянный ток без пульсации, следует использовать
батареи аккумуляторов.
6. Стационарные электрораспределительные
щиты. Многие школы оснащены стационарными щитами,
укрепленными на стене. В такие щиты вмонтированы: трансформатор,
реостат со ступенчатым контактом и выпрямитель. Насколько
неоспорима практическая ценность такого щита, настолько
сомнительна его методическая ценность, в особенности если в
кабинете всего один такой щит. С одной стороны, он не дает
возможности вести наблюдение за сборкой цепей на отдельных столах,
с другой стороны, отвлекает внимание учащихся от
непосредственно собираемых ими схем. В настоящее время большинство
педагогов склонны к тому, чтобы ограничить использование
общего электрораспределительного щита проведением лишь
демонстрационных экспериментов. Во всех остальных случаях следует при-
22

менять индивидуальные источники тока, устанавливаемые на
каждом лабораторном столе.
Однако общий электрораспределительный щит необходим,
особенно в помещении, где проводятся лабораторные работы. Такой
щит, помимо обеспечения экспериментов, проводимых на
демонстрационном столе, должен являться распределительным щитом, от
которого ток подается к агрегатам или электрораспределительным
щиткам на лабораторные столы учащихся, и тем самым будут
устранены упомянутые недостатки общего щита. Ток нужно
подавать хотя бы на зажимы, укрепленные против столов учащихся,
с которых его можно снять либо на
агрегат, либо на щиток, либо в крайнем
случае непосредственно на собираемую
установку. На таких зажимах должен быть
указан вид тока, а для постоянного тока и
его полярность.
Понятно, что измерительные приборы
главного распределительного щита не
могут быть использованы для определения
величины тока или напряжения в
установках на рабочих столах учащихся.
Измерительные приборы главного щита
служат исключительно для того, чтобы
учитель во время проведения лабораторных
работ мог ориентироваться в общем
потреблении тока»
[Учебная промышленность РСФСР
выпускает электрораспределительный щит
на асбоцементной доске размером около
700 мм X 900 мм (рис. 2). На щите
устанавливается вольтметр переменного
тока до 200 в, амперметр до 20 а и
коммутатор от ступенчатого
трансформатора однофазного тока на 4 в, 8 в, 12 в, 40 в, ПО в,
150 в и 220 в. На щите установлены рубильники, из них два
трехполюсных, система предохранителей и сигнальные лампы.
В нижней части щита вмонтирован полупроводниковый
(селеновый) выпрямитель типа ВСА-5 и автотрансформатор мощностью
до 2 кет. — А. Л.]
7. Выпрямители. Для проведения ряда экспериментов
нужен постоянный ток. Желательно, чтобы на каждом лабораторном
столе был источник постоянного тока. При отсутствии достаточного
числа аккумуляторов или агрегатов питания можно использовать
выпрямители, устанавливаемые на лабораторных столах учащихся
или на специальных кронштейнах, если выпрямитель будет
обеспечивать группу лабораторных работ. В крайнем случае можно
подать постоянный ток на столы учащихся от одного выпрямителя,
укрепленного в корпусе главного электрораспределительного щита.
Рис. 2.
Электрораспределительный щит,
школьный (РСФСР.)
23

[В распоряжении школ РСФСР имеются следующие виды
выпрямителей: газотронные типа ВГ-2 или полупроводниковые
(селеновые) типа ВСА-5, ВСА-10 или ВСА-11.
Газотронный выпрямитель ВГ-2. Выпрямитель дает
пульсирующий ток одного направления от сети однофазного переменного
тока в 127 или 220 в (рис. 3). В нем применена лампа ВГ-176.
_Л 1
Рис. 3. Выпрямитель газотронный (РСФСР):
а — общий вид, Ь — электрическая схема устройства, / -— первичная обмотка
трансформатора, 2 — вторичная обмотка трансформатора (для накала
газотрона), 3 — вторичная (анодная) обмотка, 4 — лампа, 5 — переключатель
напряжения, 6 — предохранитель.
Выпрямленный ток снимается через переключатель. Снимаемое
напряжение от 6 до 24 е. Максимальная величина снимаемого тока
около 6 а. Принципиальная схема газотронного выпрямителя
приводится на рисунке 3, Ъ.
Полупроводниковый (селеновый) выпрямитель ВСА-5
является однофазным двухполупериодным выпрямителем с плавной
регулировкой выпрямленного тока до 24 в (рис. 4). Величина
снимаемого тока от 0 до 12 а. Работает от сети 127 или 220 в на токе с
частотой в 50 гц. — A. JI.]
8. Делители напряжения. В целях снятия с
электрораспределительного щита напряжения, ниже подаваемого, и
поддержания его неизменным во время эксперимента щит должен быть
оснащен делителем напряжения. Такой делитель напряжения
представляет собой рычажный или ползунковый реостат, включенный
параллельно источнику тока по приведенным на рисунках 5, 6 и
7 схемам.
Вне зависимости от распределительного щита делитель
напряжения может быть применен для снятия меньшего напряжения от
любого источника тока. Делитель напряжения, как учебное
пособие, рассматривается в эксперименте Э—66.
24

9. Трансформаторы. При работе с переменным током
можно получить как понижение, так и повышение
напряжения при помощи трансформаторов. Наиболее удобными для
этой цели являются ступенча- - ¦
тые трансформаторы,
позволяющие снимать ток напряжением
до 20 в ступенями по два вольта.
Рис. 4. Выпрямитель селеновый (РСФСР):
а — общий вид, Ь — электрическая схема устройства^
Для ряда самостоятельных работ учащихся можно применить
трансформатор от электрического квартирного звонка,
смонтировав его на небольшой дощечке. Первичная обмотка трансформа-
-0 0.
Рис. 5. Схема установки для снятия
заданного напряжения при помощи
делителя напряжения»
Рис. 6. Схема установки для снягия
заданного напряжения при помощи
делителя напряжения с грубой и
точной регулировкой.
25

тора при помощи соединительного шнура с вилкой включается в
штепсельную розетку от городской сети; вторичная
присоединяется к контактам, укрепленным на общей с
трансформатором доске. Контакты
должна 0-
V-a-*
у*
ЧШЗШП
Потребитель
1Г
H-S
Рис. 7. Схема установки для снятия
токов малых напряжений при помощи
двух делителей напряжений.
иметь 750, 1500 или даже 15000
ние в сеть 127 или 220 в.
ны иметь штепсельные гнезда,
с которых однополюсными
вилками-штекерами снимают ток на
собираемую установку.
С таким же успехом можно
воспользоваться и
трансформатором, применяемым в
радиоконструкциях. Такие
трансформаторы дают со вторичной обмотки
напряжения в 4 в, 6 в, 10 в,
400 в. Напряжения в 4 в, 6 в
и 10 в и должны быть
использованы при проведении работ,
позволяя при помощи
полупроводниковых выпрямителей
получить соответствующий
выпрямленный ток.
Во многих случаях можно
в процессе преподавания
использовать демонстрационный
трансформатор, собираемый из
готовых деталей
«Электроконструктора». Первичные катушки
таких трансформаторов должны
витков и рассчитаны на включе-
§ 3. ДЕТАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. СБОРКА
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
1. Контакты. При проведении экспериментов с
электрическими приборами следует применять контакты, сопротивление
которых можно было бы не учитывать. Для этой цели особенно удобны
винтовые контакты, под которые плотно прижимают зажатые
между двумя шайбами концы проводника. При этом желательно,
чтобы проводник имел контактный наконечник в виде вилочки.
Для легко разбираемых соединений применяются так называемые
«банановые штекеры» — однополюсные штекеры с пружинящим
контактом за счет прорези в наконечнике. Банановые штекеры
применяются в сочетании со штепсельными гнездами.
Хороший контакт создает пружинный штекер — «пружинящий
нож», изображенный на рисунке 8. Очень удобен и «крокодил» —
контактный зажим (см. рис. 32), одеваемый на однополюсный штекер
26

Рис. 8. Пружинный штекер —
«пружинящий нож»:
а — гильза, Ь — плоская пружина,
с — контактный нож»
или используемый отдельно. При помощи «крокодила» контакт
осуществляется через раздвижные зубчатые челюсти, в которые
вставляют проводник, что позволяет легко собирать и разбирать
установки, прерывать или
восстанавливать контакт. Если в цепь
включают высокочувствительные приборы,
надо следить, чтобы для соединения
цепи не использовались проводники
из различного материала, в противном
случае могут возникнуть контактные
термотоки.
Для улучшения контакта со
штепсельным гнездом штекер следует
слегка повернуть. Штепсельные гнезда целесообразно протирать
тряпкой, пропитанной каплей машинного масла.
Очень удобно иметь панель со штепсельными гнездами (для
однополюсных штекеров) или винтовыми зажимами. Для
соединения между собой штепсельных гнезд или
винтовых зажимов служит металлическая
планка, на которой они укреплены. Панель
закрепляют на верхнем конце изолирующей
подставки с утяжеленным основанием при
помощи винта (рис. 9). Такая панель с зажимами
на изолирующей подставке особенно удобна
для составления разветвленных цепей и при
описании некоторых экспериментов ссылки на
нее будут даваться без объяснения устройства.
2. Выключатели и
переключатели. В каждой электрической цепи
необходимо предусмотреть возможность ее
быстрого включения и выключения. Для этой
цели служат выключатели.
Двухполюсные выключатели, которые
одновременно включают и выключают оба
токонесущих провода, применяют для
электропроводки в помещениях.
Рубильники, звонковые кнопки и ключи
Морзе применяют в тех случаях, когда
электрический ток будет включаться на короткое
время.
Можно изготовить самодельный выключатель из куска
стальной пружины, укрепленной при помощи винта на изолирующем
основании. Контактом может служить винт с плоской широкой
головкой (рис. 10,а). Желательно на таком основании
укрепить два зажима для включения его в электрическую цепь
тока.
Для изменения направления тока в цепи служат
однополюсные и двухполюсные переключатели (рис. 11). Двухполюсный пере-
Рис. 9. Панель со
штепсельными
гнездами для штекеров,
укрепленная на
изолирующей подставке с
утяжеленным
основанием.
27

ключатель состоит из двух рычажных рубильников,
соединенных между собой перемычкой из изолирующего материала.
Такая перемычка обеспечивает одновременное перемещение обоих
ножей с одних контактных клемм на другие. Расположение клемм
переключателя показано на рисунке 11. Можно применять
барабанный переключатель заводского изготовления. В таком
переключателе изменение направления тока осуществляется
поворотом барабана.
Рис. 10. Выключатели однополюсные: Рис. 11. Переключатель
а — с пружинящим контактом (самодель- ДВуХПОЛЮСНЫИ.
ный), Ъ — с контактным ножом
(рубильник однополюсный).
3. П р о в о д а. Для проведения школьных экспериментов
наиболее удобными являются провода (0 2—2,5 мм), изготовленные
из гибких медных жил с резиновой изоляцией и защитным
покровом в виде цветной лакированной оплетки. Менее удобны
медная или алюминиевая проволоки. Провода надо заранее
подготовить, нарезав их отрезками в 100 мм, 200 мм, 500 мм, 1000 мм
и 2000 мм. Концы таких проводов целесообразно заделать
однополюсными банановыми или простыми штекерами. Благодаря
различной окраске таких проводов (белая, красная, синяя, желтая),
можно выделять отдельные детали собираемой электрической
цепи.
4. Сборка электрических цепей. Прежде чем собирать
ту или иную электрическую установку, особенно при сложной
и разветвленной цепи, следует, пользуясь принятыми условными
обозначениями, составить принципиальную схему, а в некоторых
случаях и монтажную. Такая схема должна быть тщательно
проверена (при составлении ее учащимися она проверяется учителем. —
Л.с/Z.). Собирать установку, как правило, должен один ученик.
Начинать сборку цепи надо с такого участка, все составные
28

части которого должны включаться последовательно. В этом случае
один из зажимов источника тока соединяют с выключателем,
который должен стоять в положении «выключено», и затем
последовательно соединяют между собой остальные приборы
этого участка цепи, доводя ее до второго зажима источника
тока.
Соединив между собой все последовательные части цепи,
подключают к ней параллельные ответвления, то есть производят ее
дальнейшее усложнение. После того как установка собрана, ее
еще раз сверяют с принципиальной электрической схемой.
Особое внимание должно быть обращено на правильное включение
измерительных приборов. При постоянном или выпрямленном
токе провод, идущий от положительного полюса источника тока,
должен быть присоединен к зажиму прибора, отмеченному
знаком « + ».
Только после разрешения руководителя работ включается
рубильник или выключатель и на установку подается ток.
Одновременно надо следить за показанием измерительных приборов.
В том случае, если после включения тока приборы не
показывают его наличие в цепи или наблюдается колебание величины
тока, следует прежде всего проверить все места контактов.
§ 4. СОПРОТИВЛЕНИЯ
1. Материалы для изготовления
сопротивлений. Наиболее распространенными материалами для
изготовления сопротивлений являются манганин, константан, нихром и
никелин. Преимущество манганцна перед константаном
заключается в том, что он в паре с медью дает очень незначительную
термоэлектродвижущую силу, а это уменьшает ошибку при
измерении небольших сопротивлений или слабых токов. Нихромовые
сопротивления, благодаря высокой прочности на износ,
применяются для изготовления обмоток ползунковых реостатов и в
нагревательных сопротивлениях (реостатах накала).
Большое сопротивление можно получить за счет слоя
графита, нанесенного на изолятор, или
применяя силйтовое сопротивление. В 3# ?
качестве высокоомных сопротивлений при- 1
меняются фарфоровые сопротивления, !j*~~i Уг~^г
покрытые слоем углерода, получившие Рис 12 Схема
название «поверхностных углеродистых устройства ползункового
непроволочных сопротивлений»; они обла- реостата,
дают сопротивлением до 105 мегомов.
2. Технические сопротивления. Ползунковые или
рычажные регулировочные реостаты имеют три зажима (рис. 12).
Они могут быть использованы как постоянные
сопротивления, если в электрическую цепь их включить через зажимы
1 и 2\ как переменные сопротивления при включении их в цепь
29

тока через зажимы / и 3 или 2 и 3. В том случае, если
напряжение будет подано на зажимы / и 2, а сниматься с зажимов
/ и 5, реостат будет использован как делитель напряжения.
В этом случае необходимо следить, чтобы часть реостата, на
которую подается напряжение, не оказалась перегруженной.
Добавочные сопротивления и шунты предназначены только
для изменения цены делений шкал измерительных приборов. Они
не должны использоваться в качестве нагрузочных сопротивлений.
Даже незначительные перегрузки
добавочных сопротивлений и шунтов
Рис. 13. Реостат декадный Рис. 14-JPeocTaT
со скользящим контактом декадный (полу-
(общий вид). схема).
3. Измерительные сопротивления. Измерительные
сопротивления выпускаются как одиночными, так и собранными в
блоки—магазины сопротивлений. Такие сопротивления при
длительном по времени включении выдерживают нагрузку, не
превышающую указанной в таблице /. Отдельные, различные по величине
сопротивления соединяются в магазинах сопротивлений
последовательно. Включение того или иного сопротивления достигается
изъятием соответствующего штепсельного ключа.
Измерительными сопротивлениями являются также и
декадные реостаты с десятью одинаковыми
сопротивлениями—катушками, включение которых достигается перемещением по кругу
ползунка (рис.13). При всех перемещениях ползунка необходимо
следить за соблюдением хорошего контакта между ползунком и
соответствующей контактной кнопкой.
В школах целесообразно пользоваться декадными реостатами
ка вертикально установленной панели с расположенными одна над
другой (или одна возле другой. — АЛ.) катушками
сопротивлений. Это обеспечивает возможность наблюдения за ходом
включения сопротивлений. В таких реостатах концы катушек выводятся
на одиннадцать контактных кнопок (рис. 14), которых по очереди
30

касается скользящий ползунок при его перемещении по
направляющей штанге.
Само собой понятно, что можно на одной панели укрепить
несколько декадных реостатов, отличающихся сопротивлением их
катушек.
При пользовании декадными реостатами надо иметь в виду,
что для каждого из них существуют определенные границы
допустимого тока нагрузки (см. таблицу).
Таблица 1
Величина предельного тока нагрузки в декадных реостатах
Сопротивления
декадных реостатов (в омах)
Величина тока
нагрузки (в ма)
10 по
0,1
2000
10 по
1
750
10 по
10
250
10 по
100
75
10 по
1000
25
10 по!
10000
7,5
§ 5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ТОКА
И НАПРЯЖЕНИЯ
1. Классификация токопроводящих
измерительных приборов. Наиболее распространены
следующие системы токопроводящих измерительных приборов
(амперметры, вольтметры): магнитоэлектрическая (с подвижкой
катушкой), электромагнитная (с подвижным железным сердечником)
и тепловая.
Приборы магнитоэлектрической системы предназначены
исключительно для измерений в цепи постоянного тока.
Вследствие большой величины магнитного поля в воздушном зазоре
прибора внешние магнитные поля оказывают незначительное
влияние на работу приборов магнитоэлектрической системы.
Приборы электромагнитной системы можно включать в цепь
как постоянного, так и переменного тока. Колебания частоты
переменного тока в пределах до 100 гц не оказывают заметного
злияния на положение указателя. Показания прибора,
имеющего пластмассовый футляр, сильно зависят от внешних
магнитных полей. Для защиты от указанных влияний приборы
снабжают ферромагнитными экранами.
Приборы тепловой системы пригодны для измерений в цепи
как постоянного, так и переменного тока. Показания прибора
не зависят от частоты переменного тока. Для технических целей
используются редко, так как очень чувствительны к
перегрузкам.
По точности измерения все электроизмерительные приборы
делятся на пять классов., обозначаемых числами 0,2; 0,5; 1,0; 1,5
и 2,5. Эти числа указывают допустимую ошибку показаний
указателя прибора в процентах к наибольшему значению измеряе-
31

мой по шкале величины. Наиболее точными являются приборы,
относящиеся к классам 0,2 и 0,5. Настенные приборы и приборы
для электрораспределительных щитов имеют 1,5 или 2,5 класса
точности.
Разностороннее применение находят конструктивно
объединенные измерительные приборы, как например многопредельный
вольт-амперметр —«мультицет».
Такой прибор позволяет путем
переключения рукоятки менять пределы
и характер измерений. В
большинстве случаев такие приборы
предназначены для измерения величины
тока и напряжения в цепи как
постоянного, так и переменного тока.
[Другим конструктивно
объединенным электроизмерительным
прибором является так называемый аво-
метр (ампер-вольт-омметр). Авомет-
ром можно измерить величину тока,
напряжение на участке цепи и
сопротивление участка цепи. —А. Л.]
Такие приборы применяются учи-
Рис. 15. Амперметр демонстра- телем в первую очередь как конт-
ционный (РСФСР): рольные приборы, но их можно
/ - шунт, 2 - шкала, з - штекер, рекомендовать учащимся старших
классов общеобразовательных школ
и школ специального обучения для
проведения лабораторных работ. Для классного
демонстрационного эксперимента они малопригодны, так как шкала в
таких приборах имеет небольшие размеры.
Для демонстрационных экспериментов применяют
специальные демонстрационные приборы, установленные вертикально
(рис. 15).
Предпочтение должно быть отдано приборам, у которых
нулевое деление размещается посередине шкалы, или таким, в
которых нулевое положение указателя может быть по желанию
установлено либо в начале шкалы слева, либо в ее середине.
Чтобы расширить пределы измерений приборов, присоединяют
шунты или добавочные сопротивления, которые обычно входят
в комплект прибора.
2. Зеркальный гальванометр. Зеркальный
гальванометр является высокочувствительным измерительным
прибором магнитоэлектрической системы.
[В таком приборе катушка, по которой проходит измеряемый
ток, подвешивается между полюсами постоянного магнита на
тонкой металлической нити, не проводящей ток. Указателем
служит луч света, отражающийся от укрепленного на катушке
зеркальца на шкалу, помещенную вне прибора. Внешний вид
32

прибора и его установка показаны на рисунке 16, а схема его
устройства на рисунке 17. —А. Л.]
При работе с зеркальным гальванометром следует знать его
характеристику: минимальный период свободных колебаний,
чувствительность и постоянную гальванометра. Минимальным
периодом колебания называется период свободного колебания
Рис. 16. Зеркальный^гальванометр (РСФСР).
Общий вид установки.
зеркальца (а значит и светового луча). Период свободного
колебания катушки зависит от момента инерции подвижных частей
прибора, а период колебания катушки гальванометра под током
зависит от сопротивления внешней цепи: чем больше
сопротивление внешней цепи тем меньше период колебания, и наоборот.
Если внешнее сопротивление будет большим, гальванометр следует
шунтировать.
Чувствительность гальванометра по току определяется
величиной тока, вызывающей отклонение светового луча на 1 мм
по шкале, отстоящей от зеркала на расстоянии в 1000 мм. При
определении чувствительности гальванометра по напряжению
исходят из чувствительности прибора по току и при расчетах
принимают во внимание сопротивление всей цепи (внутренней и
внешней).
Постоянной гальванометра по току называется величина
отклонения (в миллиметрах) светового луча по шкале, отстоящей
от зеркальца на расстоянии 1000 мм при изменении тока на 1 мка.
В некоторых случаях постоянную гальванометра по току
называют «чувствительностью гальванометра по току», это приводит
к смешению двух понятий.
Баллистический гальванометр. Этот гальванометр имеет
большой период свободного колебания — от 25 до 30 сек. Баллисти-
33

ческий гальванометр служит для измерения импульсов тока
(It = q)1. Угол максимального отклонения (отброса) стрелки
пропорционален импульсу тока или, что то же самое, количеству
кратковременно прошедшего через гальванометр электричества.
Чувствительность по току такого гальванометра дается в кулонах
на 1 деление шкалы.
В преподавании элементарного курса физики баллистический
гальванометр применяют для изучения кратковременных разрядов,
например разрядов конденсаторов, и
при определении емкости
конденсатора. Баллистический гальванометр
большей частью имеет две шкалы:
одну отградуированную на
ампер-секунды или вольт-секунды и
параллельную ей —шкалу, разделенную
на градусы.
3. Указания к
пользованию токопроводящи-
ми
электроизмерительными приборами. Во
избежание повреждения осей вращения
и смещения положения отдельных
деталей в измерительных приборах
их следует предохранять от ударов
и сотрясений. Приборы необходимо
располагать в положении,
указанном на щитке прибора
(вертикальном, горизонтальном или наклонном).
Чтобы предотвратить взаимовлияние
одного прибора на другой, их
размещают на расстоянии 100—200 мм
друг от друга. Если прибор
предназначен для измерения на нескольких
ступенях, то вначале включают
зажимы шкалы, работающей на
наибольшем значении измеряемой
величины. Для приборов, рассчитанных на измерения в
цепях как переменного, так и постоянного тока, следует
предварительно переставить переключатель на тот вид тока, который
предстоит измерить. Если требуется включить шунт или
добавочное сопротивление, особое внимание следует обратить на
соблюдение хорошего контакта на зажимах. Если измерительный
прибор требует соединительного кабеля, то нужно пользоваться
Рис. 17. Устройство
зеркального гальванометра:
/ — пластмассовый корпус, 2
—магнит подковообразный, 3 —
наконечники магнита, 4 — катушка, 5 —
тонкая .металлическая упругая нить
для подвеса катушки, 6 —
токонесущая спираль, 7 — зажимы, 8 —
корректор, 9 — арретир, 10 —
отражающее зеркало, 11 — отвес, 12 —
установочные винты.
1 В учебной и технической литературе Германии для весьма
кратковременно протекающих количеств электричества применяется термин
St rom —Spannungsstop — удар тока или удар напряжении. См.
наши замечания в ч. 1 на стр. 177. — А. Л.
М

только указанным, так как в противном случае показания
прибора могут оказаться недостаточно точными.
Перед началом измерений, проводимых на приборах магнитол
электрической системы, следует обратить внимание на
совпадение стрелки указателя с нулевым делением шкалы и в случае
необходимости осторожным вращением корректирующего винта,
связанного с катушкой прибора, вывести стрелку на нулевое
деление шкалы. В некоторых случаях для облегчения вывода
указателя на нуль шкалы целесообразно в приборе иметь
подвижную шкалу и ее перемещать относительно стрелки
указателя.
Высокочувствительные приборы надо закреплять на
постоянно отведенных для них местах на стойках и кронштейнах. При
установке приборов магнитоэлектрической системы высокого
класса точности следует наблюдать за показанием камерного
уровня1, укрепленного на приборе, и по нему вести установку
прибора. Нужно обратить внимание на положение катушки,
укрепленной на латунной спирали прибора; катушка должна
свободно висеть между наконечниками полюсов магнита.
Рис. 18. Электрометр Рис. 19. Электростатический
Брауна. вольтметр (без футляра).
замкнуть проводником накоротко. При пользовании
гальванометром целесообразно установить добавочное регулируемое
защитное сопротивление.
Чувствительность некоторых приборов, а также цена делений
шкалы может быть изменена подключением шунтов и добавочных
сопротивлений (см. Э—61 и Э—62).
1 Описание самодельного камерного уровня см. ч. 2, стр. 39. — Л. Л
35

4. Электростатические измерители
напряжения. Электростатическими измерителями напряжения
называют приборы, в которых отклонение указателя происходит
под воздействием силы, возникающей в электростатическом
поле между двумя телами, заряженными до разных
потенциалов.
Электроскоп с листочками достаточно знаком и поэтому не
требует особого описания. Электроскоп, снабженный шкалой,
называется электрометром. Шкала электрометра может быть
разбита на вольты, гекта-или киловольты. Простейший
электрометр — электростатический вольтметр —электрометр Брауна
(рис. 18). В нем тонкий металлический, большей частью алюмит
ниевый лепесток, получив заряд, отклоняется на некоторый угол,
измеряемый по шкале. Пределы измерений лежат от 0,1 до
10 кв.
Современный электростатический вольтметр представлен на
рисунке 19. Такой прибор обеспечивает проведение большинства
экспериментов по электростатике при разности потенциалов до
220 в.
§ 6. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
1. Эле
р о й с т в о
установки электродвигателя с
ктродвигатель с приводным у с т-
м. На рисунке 20 приводится один из вариантов
приводным устройством,
предназначенной для целей физического
эксперимента.
Двигатель смонтирован так,
чтобы при помощи штатива его
можно было бы устанавливать в
любом, необходимом для данного
эксперимента положении.
Двигатель работает от источника как
постоянного, так и переменного
тока на 127 в и 220 е.
Желательно иметь специальный
переключатель для получения двух
или трех ступеней частот
вращения. Для того чтобы число оборотов
в пределах каждой ступени
можно было регулировать, двигатель
включают через делитель
напряжения (рис. 21). Изменения
направления вращения ротора
достигаются переключением контактов на
зажимах (рис. 22).
электродвигатели. В том
технические электродвигатели,
Рис. 20. Электродвигатель с
приводным устройством для
проведения физических экспериментов.
2. Технические
случае, если в школе имеются
они могут быть использованы в учебных целях. Однако следует
36

иметь в виду, что двигатели с последовательным возбуждением
(сериесные двигатели) имеют существенный недостаток: при
значительном уменьшении нагрузки число оборотов за короткое
время резко возрастает до значения, опасного для механической
целостности двигателя, а это может привести к аварии. Двигатели
200
500 1000 Q
4 О
WW1
Рис. 21. Схема включения
электродвигателя.
r-^fco^—¦i
/ F А В
6 ?_j> О
и
г-ф^зф—\
Е F U в
LT7
Рис. 22. Схема переключения для
изменения направления вращения
ротора электродвигателя:
а — левое вращение, Ъ — правое
вращение.
с параллельным возбуждением (шунтовые двигатели) более
удобны. Но для физического кабинета можно рекомендовать
двигатель со смешанным возбуждением —компаундныи двигатель,
скорость вращения ротора которого не зависит от
нагрузки.
3. Модели электродвигателей. Такие модели
могут быть собраны учащимися из готовых деталей
«электроконструкторов». Хорошо собранная
модель может служить в отдельных
случаях и двигателем при проведении
ряда экспериментов.
Модели двигателей лучше собирать
по схеме с параллельным возбуждением
(шунтовой двигатель), применяя для
статора две катушки с 750-ю витками
или соответственно с 1500 витками.
Такие модели включают в цепь
постоянного или переменного тока с
напряжением около 20 в (рис. 23). Подробнее
см. М. 3. § 21, п. 4 и Э—126 и
Э—127.
[Учебной промышленностью РСФСР
выпускаются также готовые модели
асинхронных двигателей. —• А. Л Л
Рис. 23. Схема
действующей модели шунтового
электродвигателя,
собранной из деталей
«Электроконструктора».
37

§ 7. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ
С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ
1. Выдержка из правил. Необходимо помнить, что
касание проводов или деталей приборов, находящихся под
напряжением свыше 36 в, может быть опасным для жизни человека.
При проведении экспериментов с электрическим током свыше
36 в необходимы специальные, достаточно свободные помещения
с широким выходом.
Ответственность за проведение экспериментов несет
учитель или инструктор, проводящий занятие. Внимание учителя
должно быть сосредоточено не только на работах, которые
выполняют учащиеся на демонстрационном столе, но и на работах,
выполняемых учащимися самостоятельно на лабораторных столах.
2. Обеспечение безопасности проводки.
В помещении, где проводятся эксперименты, нулевой провод
в сети переменного тока необходимо заземлить. Тогда между
нулевым проводом и землей напряжения не будет.
Большое внимание следует обратить на фазовый провод. Так
как наше тело всегда соединено с землей, то касание фазового
провода может вызвать опасный для жизни электрический удар.
Во избежание этого в помещении, где проводится эксперимент,
желательйо фазовый провод и соответствующие гнезда
штепсельных розеток и зажимы рубильников на распределительных
щитах маркировать, окрасив их, например, красной краской.
Кроме того, во всех штепсельных розетках и выводах на щите
фазовый провод необходимо присоединять к одной и той же стороне
розетки или рубильника, например к правой. Идущие от
фазового гнезда или зажима провода должны быть окрашены в тот же
цвет. Фазовый провод легко обнаружить при помощи лампы
тлеющего разряда или фазоискателя.
Кроме того, следует выполнять следующие правила:
а) Никогда не подавать ток на неполностью собранные
электрические цепи. Первое включение проверенной схемы можно
производить только в присутствии учителя.
б) Каждая электрическая установка должна иметь
выключатель или рубильник. Прерывать ток в цепи можно только
выключателем или рубильником. Вынимать для этой цели штекеры из
штепсельной розетки не рекомендуется.
в) Штекеры, кроме самого ножа, должны быть покрыты
изолирующим материалом.
г) Все изменения в собранных установках можно производить
только после того, как установка отключена от источника тока.
д) Токонесущие части установки не должны располагаться
вблизи газо- и водопровода, паровых или водонагревных труб и
металлических заземленных конструкций, так как в этих случаях
особенно велика опасность поражения человека током.
38

е) Токонесущие части установок не должны размещаться по
краю стола, на котором проводится эксперимент, чтобы
проходящие мимо не были поражены током. По той же причине
расстояние между столом экспериментатора и первым рядом столов или
парт учащихся должно быть не менее 1,2 м.
ж) Желательно между собираемой установкой и питающей ее
сетью помещать трансформатор с отношением витков 1:1. В
этом случае между установкой и питающей ее сетью имеет место
так называемый гальванический разрыв.
з) Перед деталями установки, которые находятся под
высоким напряжением, следует помещать специальный указатель
с яркой красной стрелкой, изображающей молнию —знак
опасности для жизни.
и) Желательно, чтобы все эксперименты с токрм, напряжение
которого выше 36 в, проводил только преподаватель1.
3. Первая помощь при поражении током.
Поражение электрическим током может вызвать легкую
конвульсию, явление паралича, а в особо тяжелых случаях —смерть
человека. Смертельный исход несчастного случая зависит от
электрического сопротивления тела человека. Величина
сопротивления определяется характером соединения токонесущих деталей
с кожей человека. В том случае, если тело человека соединяется
с участками токонесущих проводов, имеющими небольшое
сопротивление, то и при низком напряжении тока возможно явление
паралича. Решающее значение имеет путь, по которому пройдет
ток. Особенно велика опасность для жизни человека, если
электрический т^ок проходит через тело на землю.
Даже при соблюдении всех мер предосторожности при
проведении экспериментов с электрическим током не исключена
возможность несчастного случая. При всех несчастных случаях прежде
всего необходимо освободить человека от дальнейшего воздействия
на него электрического тока. Первоочередным является проведение
искусственного дыхания и наблюдение за деятельностью сердца.
Немедленно следует вызвать врача!
Если появившееся естественное дыхание вновь исчезает,
следует немедленно начать повторное искусственное дыхание, как
бы долго это ни продолжалось. При отсутствии признаков жизни
искусственное дыхание может быть прекращено только по
указанию врача.
Легкие конвульсии и паралич проходят обычно сами без
всяких осложнений и последствий.
1 Вряд ли можно согласиться с таким пожеланием авторов
руководства, так как учащиеся в быту пользуются электрическими приборами,
начиная от лампочки накаливания, находящимися под напряжением в 127 в и
220 в. — А. Л.
39

S 8. ХРАНЕНИЕ И УХОД ЗА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ
И ПРИСПОСОБЛЕНИЯМИ,
НЕКОТОРЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
1. Хранение соединительных проводов,
проволоки и фольги. В процессе преподавания очень
часто применяются соединительные провода и проволока.
Некоторые простейшие устройства облегчают их хранение и позволяют
иметь их всегда готовыми к применению.
а) Соединительные провода лучше всего хранить на
специальных консолях, укрепленных на стене вблизи стола,
предназначенного для эксперимента. Консоль изготовляют из широкой доски
Рис. 24. Консоль для хранения Рис. 25. Приспособле-
соединительных проводов. ние для хранения
длинных проводов.
500 мм х 100 мм X 20 мм и двух треугольных дощечек,
выполняющих роль кронштейна. В доске делают прорези глубиной
около 60 мм и шириной 4 мм, в которые помещают
соединительные провода, штекерами и вилками вверх (рис. 24). Провода
следует размещать в зависимости от их длины.
Для подвешивания длинных соединительных проводов можно
на внутренней стороне дверцы лабораторного шкафа укрепить
специальную полочку-подвес из куска дерева, к которому
шурупами прикрепить несколько большего размера дощечку,
предохраняющую подвешенные провода от падения (рис. 25).
б) Проволока обычно наматывается на деревянную катушку.
Для очень тонкой проволоки годятся катушки из-под ниток. Для
толстой проволоки следует применять большие катушки. Такие
катушки надеваются на специальный штырь, укрепленный на
40

подставке в горизонтальном положении. При таком закреплении
катушки облегчается наматывание и разматывание проволоки.
С внешней стороны в катушку ввинчивается винт, под головку
которого поджимается конец проволоки (рис. 26).
в) Фольга. Тонкую фольгу —станиоль, лепестки золота,
алюминиевую фольгу —следует хранить между листами
папиросной бумаги в папке из толстого картона. Лепестков золота
касаться пальцами вообще нельзя, так как они пристают к коже и
могут быть разорваны. Если нужно отрезать полоску золотой
фольги, то ее следует вырезать вместе с папиросной бумагой.
Толстую фольгу следует хранить намотанной на катушку или
в рулонах.
Рис. 26. Деревянная рИс. 27. Хранение полосовых
катушка для хранения постоянных магнитов.
проволоки.
2. Хранение магнитов. Магниты сохраняются
намагниченными долгое время только при соблюдении
определенных правил хранения.
а) Подковообразные магниты можно сохранить намагниченными,
замкнув их полюса достаточно массивной полоской из мягкого
железа. При этом ширина полоски должна быть не меньше ширины
полюсов магнита. Полоска из жести для этой цели непригодна.
б) Полосовые магниты следует хранить парами. Их
необходимо уложить параллельно в приготовленный для этой цели ящик,
разноименными полюсами в одну сторону. Магниты следует
замкнуть попарно пластинками из мягкого железа (рис. 27).
Чтобы сохранить намагниченными одиночные магниты, их
следует расположить длинной осью по направлению магнитного
меридиана Земли, направив северный полюс магнита на северный
полюс Земли. Если в физическом кабинете есть несколько
полосовых магнитов разной длины, при хранении их не следует
располагать близко друг от друга и одинаковые полюса нельзя
располагать рядом.
в) Магнитные стрелки необходимо хранить на подставках,
тогда стрелка, свободно вращаясь, установится вдоль магнитного
меридиана Земли.
3. Восстановление магнитных свойств
постоянны х магнитов. Следует помнить, что при нагревании и особенно
при накаливании стальных магнитов1 они теряют свои магнитные
1 До или выше точки Кюри (для железа 768°С, никеля 365°С),
температуры, выше которой ферромагнитные тела становятся парамагнитными.— А. Л.
41

свойства, Удары молотком или вибрации в результате обработки
напильником значительно понижают магнитное свойство стальных
магнитов.
Чтобы восстановить магнитное свойство подковообразного или
полосового магнита или магнитной стрелки, их помещают в
катушку, цо обмотке которой пропускают постоянный ток. Для этой цели
предварительно к концам катушки с током приближают нормально
намагниченную магнитную стрелку и устанавливают направление
магнитного поля катушки. Сообразуясь с показанием магнитной
стрелки, в катушку вводят магнит. Его следует несколько раз
переместить относительно катушки, вводя и выводя из нее.
Намагничивание ускоряется, если во время перемещения
восстанавливаемого магнита относительно катушки его слегка ударять
небольшой деревянной палочкой
Ток, проходящий через обмотку катушки, можно прерывать
лишь после того, как магнит будет удален из нее, так как при
размыкании тока вследствие явления самоиндукции возникает
магнитное поле обратного направления.
4. Хранение приборов, имеющих детали из
эбонита. Если эбонит длительное время подвергать действию
прямых солнечных лучей, он покроется тонким желтоватым слоем.
Этот слой является электропроводящим. Поэтому электрофорные
машины, эбонитовые палочки и другие приборы с деталями из
эбонита следует помещать в затемненный шкаф или покрывать
светонепроницаемыми чехлами.
Если же детали из эбонита покроются проводящим слоем, его
можно удалить, протирая эбонит спиртом, иЛи счистить, пользуясь
измельченной обожженной известью, взболтанной в спирте.
При внесении приборов с деталями из эбонита из холодного
помещения в теплое, особенно при большой влажности воздуха
в последнем, поверхность приборов покрывается слоем
конденсирующейся на них влаги, а это приводит к нарушению работы
приборов. Поэтому приборы следует вносить в аудиторию заранее,
чтобы они к моменту проведения эксперимента приобрели
температуру помещения, в котором проводится эксперимент.
Электрофорные машины и эбонитовые палочки могут быть
приведены в рабочее состояние и при значительной влажности воздуха,
но для этого за несколько минут до проведения эксперимента их
следует поместить вблизи батареи отопления или осторожно
прогреть при помощи электрического нагревателя или фена. Однако
следует избегать перегрева, так как эбонит может безвозвратно
деформироваться, это особенно опасно для эбонитовых кругов
электрофор ной машины»
5. Удаление изоляции с проводов. При снятий
изоляции с многожильных проводов нельзя делать ножом круговой надрез,
так как при этом можно повредить жилы провода и тогда провод
легко переломить. Снятие изоляции надо производить
специальными щипцами, просвет которых можно регулировать по толщине
42

провода. Надкусанная при помощи щипцов изоляция легко
снимается.
Чтобы снять пластмассовую изоляцию, например
хлорвиниловую, можно использовать нагретое жало паяльника, оплавив
круговую бороздку в необходимом месте. Затем ненужную часть
изоляции удалить стягиванием ее с металлической жилы.
Предварительным подогревом изоляции на пламени можно облегчить
стягивание изоляции с жилы.
Резиновую изоляцию следует осторожно срезать ножом,
производя движения, подобные движению ножа при очинке карандашей.
Надрезанную таким образом резиновую изоляцию легко стянуть
с небольших участков жилы.
После снятия изоляции с многожильного провода
освобожденные от изоляции жилы следует скрутить и спаять.
6. Паяние медной проволоки. Для паяния медных
проводов надо пользоваться электрическим паяльником (75—100 вт). В
качестве флюса, предотвращающего окисление металла на месте
спая, применяют либо специальные составы, либо спиртовой раствор
канифоли. Такие составы хранятся в широкогорлых плоских
сосудах. Нагретое жало паяльника, для удаления с него нагара и
окислов, многократно погружают в такой раствор, а затем натирают
о кусок твердой канифоли.
Место паяния должно быть очищено до металлического блеска.
Концы медных проводов следует покрыть полудой. Для этой цели
их погружают в спиртовой раствор канифоли, затем при помощи
разогретого паяльника, на жале которого находится кусочек олова,
их со всех сторон покрывают слоем олова, то есть производят
лужение. Луженые концы проволоки скручивают вместе или плотно
прикладывают друг к другу, покрывают флюсом (для чего
достаточно нанести на место их соприкосновения каплю спиртового
раствора канифоли или положить небольшой кусочек канифоли),
после чего место спая прогревают паяльником и на него наносят
олово или соответствующий состав. Таким же способом можно
припаять проволоку к жести или куску металла, при этом конец
проволоки следует плотно прижать к жести при помощи зажима
или во время паяния придерживать пинцетом.
При лужении концов провода и паянии отдельных тонких жил
целесообразно после тщательной зачистки их до металлического
блеска окунуть в спиртовой раствор канифоли и только после
этого погрузить в расплавленное олово. Извлеченные из олова
концы проводника окажутся лужеными, а жилы многожильного
провода — спаянными вместе.
7. Обработка изоляционногоматериала и
пластмасс. Существует большое разнообразие изоляционного материала.
Такой материал может быть гомогенным (однородным и
монолитным), например игелит, плексиглас, полистирол, винипласт,
хлорвинил, бакелит, целлулоид и другие, но может быть слоистым
или волокнистым, например изоляционный материал из пропитанной
43

бакелитовой смолой бумаги — пертинакс, или искусственными
смолами хлопчатобумажной ткани —текстолит. Большинство
пластмасс можно проколоть чертежной кнопкой или шилом. Пертинакс
и текстолит можно пилить стальной пилкой. Однако выпиливание
следует вести тщательно и точно, так как последующая обработка
или исправление прорези при помощи напильника очень трудна.
Сглаживать кант следует при помощи стеклянной или наждачной
бумаги.
Высверливание отверстий в пластмассе производится при помощи
спиральных сверл. Место отверстия должно быть предварительно
намечено керном. Чтобы получить чистое отверстие, надо применить
очень острое сверло. Тонкие листы текстолита следует помещать
на деревянные подкладыши, а в отдельных случаях зажимать
между двумя планками, сжатыми струбцинками, чтобы сверло
проходило вначале через деревянную планку и только после этого
через пластмассу, тогда удается избежать заусениц и образования
острого валика по краю отверстия. При очень плотжш материале
сверло следует довольно часто вынимать из высверливаемого
отверстия, чтобы не допускать излишнего нагревания. При
надобности отверстия могут быть раззенкованы при помощи сверл
большего диаметра.
Большие отверстия лучше выпиливать лобзиком, однако
выпиливание следует проводить медленно, чтобы избежать перегрева,
так как при этом материал может стать вязкими липким.
Выпиленные поверхности следует протирать машинным маслом.
Большинство пластмасс можно склеить универсальным клеем. Склеиваемые
места надо предварительно зачистить напильникОхМ, ч?обы они
были шероховатыми.
8. Зачистка контактов. При зачистке контактов
можно применять как механическое, так и химическое воздействие.
Загрязненные контакты можно очистить погружением их в
бензол или четыреххлор истый углерод. Окисленные контакты не
следует зачищать напильником, так как при этом удаляется много
материала, из которого изготовлен контакт. Можно применить
тонкую наждачную бумагу или специальный «контактный»
напильник. Такой напильник представляет собой полоску стали (из марок,
идущих на изготовление часовых пружин), поверхность которой
покрыта поперечными бороздами, нацарапанными крест-накрест-
обычным напильником. Зачистка контактов такой «теркой» дает
вполне удовлетворительные результаты.
§ 9. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
НА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СХЕМАХ
При вычерчивании электрических и электротехнических схем
установок, предназначенных для проведения физических
экспериментов, следует пользоваться едиными условными обозначения-
44

Рис. 28. Условные обозначения элементов электрических цепей,
принятые в настоящем руководстве.
! Условное обозначение
1
1 ^
1 *°
-ь
—
1 —-
-Н
f ? . е ,
—t— "Т-
*
_^-
-^-
| Ж=
1 Зс
1 —о
j —*52=>*-
| 0^*—
i
4|lj~#
j _^r___j
1 Объяснение условного обозначения
Постоянный ток.
Переменный ток.
Постоянный и переменный ток.
Полярность положительная.
Полярность отрицательная.
Соединительный провод.
Пересекающиеся, электрически не
соединенные провода.
Электрически соединенные провода. i
Зажим.
Штепсельное соединение.
Предохранитель плавкий.
Выключатель однополюсный.
Выключатель двухполюсный.
Переключатель двухполюсный на два
положения.
Источник постоянного тока.
Источник переменного тока.
Элемент гальванический или аккумулятор.
Батарея из гальванических элементов или
аккумуляторов. |
Сопротивление нерегулируемое.
—J
45

Продолжение
Условное обозначение
-ч^5-
~<5L
_^-
-5-
—ib—
-#-
-ф-
—0—
-ч§>^
-<2>-
Ф
5х_
-<8>-
-О-
сГЬ
»
в
-WA-sQ5"
vn^v'ut4Ot
1 Цдд/vJ
Объяснение условного обозначения |
Сопротивление регулируемое. !
Делитель напряжения.
Сопротивление индуктивное без сердечника.
Сопротивление индуктивное с сердечником
(дроссель).
Конденсатор постоянной емкости.
Конденсатор регулируемый. |
Конденсатор электролитический.
Гальванометр.
Амперметр.
Вольтметр.
Электростатический вольтметр. |
Звонок электрический.
Лампа осветительная.
Микрофон. j
Телефон.
Электродинамический громкоговоритель. 1
Электродвигатель с параллельным возбуж- 1
дением.
Электродвигатель с последовательным
возбуждением.
Электродвигатель со смешанным
возбуждением.
4&

ми1. На рисунке 28 приводятся условные обозначения,
применяемые в настоящем руководстве. [Приведенные условные
обозначения несколько отличаются от обозначений, приведенных в
подлиннике. Мы не сохранили некоторые обозначения, принятые в
немецком издании, так как это затруднило бы сопоставление схем
данного руководства со схемами других учебных и методических
пособий, издаваемых в СССР. —А. Л.].
1 При подготовке русского издания руководства пришлось
большинство схем перечертить из-за несовпадения условных обозначений. В
немецком издании условные обозначения были взяты по стандартам ГДР —
DIN 40 . 70; 40 • 716 и DIN 40 • 700. — А. Л.

ГЛАВА II
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА1
§ 10. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЗАПИСКА
1. Во введении было указано, что за основу построения
настоящего руководства принят новейший взгляд на последовательность
изложения курса электричества. Вводная часть курса начинается
с рассмотрения электрического тока. Поэтому вначале приводятся
эксперименты, раскрывающие основные понятия и основные
признаки электрического тока.
Основные понятия, которые учащиеся должны воспринять
через эксперимент, следующие: электрическое напряжение и
понятие электрического тока. Они рассматриваются как два
основных фундаментальных понятия и на первом этапе —вне
зависимости друг от друга. Понятие сопротивления в пределах
настоящей главы не рассматривается, так как восприятие сопротивления
требует в значительной мере абстрактного представления, которым
нет надобности перегружать вводные уроки. Вводное занятие
базируется на чисто качественных экспериментах.
Решить вопрос, с чего начинать изучение вводного курса —
с понятия электрического напряжения или с понятия
электрического тока, — предоставим учителю. Оба пути правомочны. Однако
считаем целесообразнее вводные занятия начать с электрического
тока, хотя бы потому, что слово «ток» ближе учащимся по
возможности его восприятия.
2. В самом начале изучения электричества целесообразно
провести один из экспериментов, который так прост, что едва ли может
называться экспериментом в полном смысле этого слова. Он состоит
в том, что зажигается, например, настольная электрическая
лампочка. Но она зажигается только в том случае, если штекеры
1 Авторы руководства применяют термин «stromende Elektrizitat» —
«текущее электричество». По аналогии с электростатикой этот раздел можно
бы назвать «электрокинематикой». — АЛ.
48

вилки соединительного провода вставляют в штепсельную
розетку питающей электрической цепи (Э—1). Хотя этот эксперимент
и кажется тривиальным, он все же богат познавательной стороной
и поясняет учащимся знакомое.
Действительно, кто из учеников не видел, что зажигается
электрическая лампочка или нагревается электрическая плитка или
электрический утюг, как только соединительный провод, идущий
от этих приборов, включают в цепь. Но теперь учащимся можно
объяснить, что причиной нагревания волоска или спирали
является электрический ток и что при этом ничтожно малые частицы —
электроны приходят в движение в металлической проволоке
соединительных проводов и в самом приборе.
Электрическая лампочка служит лишь указателем наличия
тока. В этом объяснении не должно быть научного толкования
процесса. Это лишь предварительный эксперимент, не требующий
особого размышления. Необходимо указать учащимся, что научное
толкование процесса будет дано позже. Этим экспериментом будет
создана необходимая платформа, опираясь на которую можно вести
дальнейшую работу.
Если мы не хотим без надобности осложнять вхождение
учащихся в новую для них область знания, мы поступим благоразумно,
если несколько отодвинем по времени восприятие учащимися
понятия электрического напряжения. Можно, не допуская ошибки,
говорить о получении тока от питающей цепи через штепсельную
розетку. Тем самым возникнет вопрос о том, нет ли других
источников и приспособлений, от которых может быть получен
электрический ток. И здесь следует указать учащимся на батарейку от
карманного фонарика или батарею аккумуляторов, питающих небольшую
низковольтную электрическую лампочку (Э—2), на месте которой
можно и следует поместить акустический сигнализатор тока,
например электрический звонок или зуммер.
Так учащиеся знакомятся еще с двумя понятиями: источник
тока и потребитель. Им сообщают, что под названием «потребитель
тока» подразумевают все приспособления, по которым проходит
электрический ток. Однако тут же следует пояснить, что в этих
приспособлениях электроны не потребляются, а слово
«потребление» относится к потреблению электрической энергии, а не
электронов.
Из того факта, что начальный и конечный провод потребителя
должны быть обязательно присоединены к обоим, но разным
полюсам источника тока, у учащихся возникает четкое представление
о том, что электрическая цепь должна быть замкнутой.
Методически было бы неправильно давать это понятие, пользуясь
штепсельной розеткой или настольным, а тем более настенным
распределительным щитом. В этом эксперименте (Э—2)
должны быть использованы аккумуляторы или гальванические эле-
лменты.
49

Из эксперимента Э—2 совершенно естественно вытекает Э—3,
который на простейших приспособлениях показывает различие
между проводниками и непроводниками электрического тока.
Этот эксперимент очень удобен для самостоятельного выполнения
его учащимися.
3. После выполнения предварительных работ можно думать о
введении понятия напряжения. Для экспериментального решения
вопроса значительные возможности представляют эксперименты
Э—4 и Э—5.
Перед их проведением ставятся наводящие вопросы о том, каким
образом, по какому признаку или качеству может быть обнаружено
то свойство, которым обладают гнезда штепсельной розетки,
присоединенной к городской цепи, и каким свойством обладают
проводники, отходящие от пластин гальванического элемента или
аккумулятора. Проведение экспериментов Э—4 и Э—5 дает ответ
на эти вопросы. Их результаты подводят к пониманию
электрического напряжения, как такого состояния между двумя гнездами
розетки или между проводами, отходящими от пластин
аккумулятора, при котором:
а) в проводнике, соединяющем оба гнезда, протекает
электрический ток, значит:
б) в этом проводнике происходит затрата электрической
энергии на перемещение электронов, то есть совершается работа.
4. Единицы напряжения и величины
тока на начальной ступени обучения лишь сообщаются учащимся,
без объяснения их выбора. Подобным же образом учащиеся на
первых уроках лишь предварительно знакомятся с измерительными
приборами: вольтметром и амперметром, без рассмотрения
принципа их действия. Знание принципа их работы на первой ступени
обучения не обязательно, подобно тому как люди пользуются
ежедневно карманными, наручными и другими часами для
измерения времени, но очень немногие знают их устройство.
Однако совершенно необходимо указать учащимся, как
включается измерительный прибор в электрическую цепь. Этому учит
эксперимент Э—5. Этот эксперимент должен одновременно
знакомить учащихся с составлением электрической цепи и ее
изображением на электрических схемах, применяя условные
обозначения (см. § 9).
При составлении электрической цепи данного эксперимента,
как и для Э—4, целесообразно все составные части цепи
располагать в вертикальной плоскости, используя различные подставки
или штативы. Это преследует определенную цель: сделать
собранную установку обозримой, чтобы учащиеся видели все
составные части электрической цепи. Такое расположение деталей
облегчает учащимся составление схемы этой цепи.
Несколько слов об использовании модели в процессе
преподавания курса электричества. Модели могут быть очень полезны для
демонстрации взаимосвязи в электрических цепях. Для этого прово-
50

дится эксперимент Э—6. Однако следует предостеречь от
переоценки экспериментов на моделях. Такие эксперименты нельзя
ставить в начале изучения того или иного процесса. Было бы
ошибочно верить, что учащиеся на опытах с моделями смогут
достаточно хорошо понять ранее незнакомую для них область физики.
Подобные эксперименты более наглядно и убедительно могут
демонстрировать уже познанные явления, и в этом случае они
необходимы. Это относится и к Э—6, так как понятие электрического
тока не может быть выявлено на механических моделях, а лишь
в какой-то мере может быть моделировано. Во всяком случае
для моделирования
электрического тока, как нам кажется,
следует использовать текущий
газ, а не текущую воду.
5. В преподавании физики рИс. 29. Переносные фишки-указа-
около пятидесяти лет тому на- те ли с обозначением рода тока
зад установилось положение, по и полярности,
которому при изучении
электричества в вводной части используется только постоянный ток.
Введение в преподавание на младшей ступени обучения понятия о
переменном токе принималось с оглядкой, и тотчас же заходил разговор
о невозможности исключить из преподавания явление индукции.
В настоящее время этот взгляд в корне изменился,
переменный ток рассматривается вслед за
постоянным. Как эти токи экспериментально различить,
объясняется в экспериментах с Э—8 по Э—10.
Во многих случаях целесообразно при составлении
электрической цепи характер тока, напряжение, а для постоянного тока
его полярность маркировать, устанавливая на участках цепи
специальные фишки-указатели (рис. 29), изготовленные из
картона и укрепленные на деревянных подставках.
6. Большой интерес у учащихся вызывают эксперименты,
демонстрирующие тепловое действие
электрического тока. Многие эксперименты, приводимые в § 12
(с Э—11 по Э—22, из которых учитель может выбрать такие,
которые можно провести на имеющемся в школе оборудовании),
демонстрируют тепловое действие электрического тока.
Особое внимание следует обратить на Э—21, который
демонстрирует действие плавких предохранителей. Он делает очевидным
опасность замены перегоревших предохранителей «жучками».
Каждый учитель должен использовать все возможности для
проведения этого эксперимента.
Для различных экспериментов § 12 нужны куски проволоки с
большим сопротивлением. При отсутствии специальной
проволоки, можно использовать куски спирали от электроплитки
или другого электронагревательного прибора. Если для
проведения эксперимента нужна прямая проволока, следует конец
спирали зажать в струбцинку и, вставив внутрь спирали длинный
!ЪЕ>Е>
51

металлический стержень, проволоку растягивать, при этом она
будет раскручиваться. Последние витки спирали можно выпрямить,
протягивая проволоку по ребру деревянного бруска или вокруг
достаточно широкого куска дерева. Для соединения такой
проволоки с медными или другими проводами можно воспользоваться
или специальной муфточкой с винтовым зажимом или зажимами
от старого электрического патрона, поджимая требующие
соединения концы под шайбочки винта.
7. На изучение химического действия тока
в младших классах средней школы отводится сравнительно
немного времени. Тем не менее в настоящей части руководства для
демонстрации химического действия электрического тока
приводится ряд экспериментов с Э—23 по Э—28. Среди них Э—24 и
Э—25 подводят учащихся к понятию о ионной проводимости.
Эксперимент Э—26 знакомит учащихся с работой кислотных
(свинцовых) аккумуляторов. Он включает также инструкцию о
включении аккумуляторов при зарядке и имеет большое значение в
техническом образовании учащихся.
§11. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ УЧЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ
/. Предварительный эксперимент
по составлению электрической цепи
от штепсельной розетки
Настенная штепсельная розетка городской сети,
электрическая плитка, настенный патрон на панельке
с зажимами, настольная лампа со шнуром и вилкой,
лампочка накаливания (127 или 220 в), рубильник на
панели с зажимами, соединительный шнур с вилкой,
2 длинных соединительных провода с однополюсными
штекерами на одном конце и наконечниками в виде
вилочек на другом, короткий соединительный провод
с наконечником в виде вилочки, электрический провод
с вилочкой на одном конце и наконечниками для
нагревательных приборов на другом.
Эксперимент А. Включение настольной электрической лампы
и электрической плитки в цепь.
Эксперимент служит для ознакомления с понятиями
—электрический ток и электрическая цепь.
Настольную лампу при помощи соединительного шнура
включают в штепсельную розетку. Она загорается в тот же момент, как
только ножи вилки входят в гнезда розетки, если выключатель
лампы предварительно включен.
Горение лампы прекращается, как только вилка будет вынута
из розетки.
52

Можно вместо настольной лампы взять любой электрический
нагревательный прибор, например электрическую плитку. Для
этого нагревательный прибор нужно соединить с розеткой при
помощи шнура с вилкой и специальными наконечниками для
штекеров прибора. Как и на электрической лампе, можно наблюдать,
что спираль электрической плитки начнет накаливаться, как
только вилка от прибора будет вставлена в розетку, и накаливание
прекратится при вытаскивании вилки.
Эксперимент Б. Включение электрической лампочки с
выключателем в цепь.
Предыдущий эксперимент может быть несколько углублен.
Для этого нужно электрическую лампочку ввернуть в настенный
патрон, укрепленный на панельке с зажимами. Такая лампочка
соединяется с штепсельной розеткой двумя длинными
соединительными проводами. Каждый провод должен заканчиваться с одной
стороны однополюсным штекером, а с другой — наконечником под
зажим. Такие соединительные провода при помощи наконечников
надо присоединить к зажимам на панельке, и только после этого их
штекеры вставить в гнезда штепсельной розетки. Вновь
демонстрируют учащимся, что лампа загорается только после того, как
оба йровода своими штекерами соединяются с гнездами розетки.
Продолжая этот эксперимент, следует прежде всего вынуть
штекеры из розетки. Затем один из соединительных проводов
отключают от зажима на панельке патрона; освободившийся зажим
коротким соединительным проводом соединяют с одним из зажимов
выключателя, с другим зажимохМ выключателя соединяют
наконечник соединительного провода с штекером. Выключатель, а еще
лучше однополюсный рубильник следует иметь закрепленный на
панельке с двумя зажимами.
После этого, вставив штекеры в штепсельные гнезда розетки,
необходимо продемонстрировать включение и выключение цепи, то
есть пуск тока или его прерывание при помощи выключателя.
Примечания
1. Этот чисто пропедевтический
эксперимент знакомит учащихся как с
понятием электрического тока, так и с
электрической цепью. Восприятию последнего
особенно соответствует эксперимент Б.
Детали схемы следует располагать по
окружности или в виде прямоугольника,
как бы повторяя обычно вычерчиваемую
электротехническую схему (рис. 30).
Накаливание волоска лампочки в этом
случае служит признаком, что цепь собрана
правильно.
-Р\>р>-
-0-*^
Рис. 30
Электрическая
схема цепи,
демонстрирующей
наличие
электрического тока.
53

2. Провода, соединяющие детали установки с розеткой,
прежде всего должны быть присоединены к самим деталям, и
только после этого их штекеры можно включать в штепсельные
гнезда розетки. Желательно, чтобы на розетке был заранее
отмечен нулевой провод. Если это условие было выполнено,
то, пользуясь однополюсным штекером, сначала нужно
включить штекер в штепсельное гнездо розетки, соответствующее
нулевому проводу, и только после этого второй штекер
включить в штепсельное гнездо фазового провода (см. § 7, п. 2).
При разборке установки следует идти в обратном порядке.
2. Основной эксперимент, знакомящий
с электрической цепью, используя
низковольтную батарею элементов
или аккумуляторов
Батарея аккумуляторов (4 ь) или батарейка от
карманного фонарика, низковольтная лампочка
накаливания, патрон, укрепленный на подставке, с зажимами,
электрический звонок на панельке с зажимами,
рубильник на панельке с зажимами, 2 длинных и 2 коротких
соединительных провода с наконечниками под зажимы.
Этот эксперимент является логическим продолжением Э—1.
Собирают простейшую электрическую цепь, в которой небольшая
лампочка накаливания подключается или к такому числу
аккумуляторов, которое бы обес-
-tt
Ч&-^
н
А
печило нормальное горение
лампочки, или к батарейке от
карманного фонарика.
И в этом эксперименте
можно провести наблюдение над
Рис. 31. Схемы электрических цепей тем, что лампа загорается лишь
с низковольтными источниками тока: тогда, когда осуществлено ее
с —с лампочкой накаливания; 6 —с элек- ПОДКЛЮЧеНИе К обоИМ ПОЛЮСаМ
трическим звонком постоянного тока. батареи. Целесообразно, КРОМе
электрической лампочки,
использовать и другой потребитель тока, лучше всего
электрический звонок. В этом случае появление тока в цепи
воспринимается по акустическому сигналу. Помещая в цепь выключатель,
а еще лучше однополюсный рубильник, создаем простейшую
полную электрическую цепь. Схема такой цепи приведена на
рисунке 31.
Примечания
1. Если в распоряжении экспериментатора имеется
электрическая лампочка на 1,2 в, целесообразно
воспользоваться одним аккумулятором, а не батареей, или одним элемен-
М

том, сооираемым специально для этого эксперимента из медной
и цинковой пластинок, опущенных в раствор серной
кислоты.
2. Целесообразно также в заключение эксперимента оба
потребителя (лампочку накаливания и электрический звонок)
и выключатель включить в цепь последовательно.
Одновременно следует включить последовательно несколько
аккумуляторов или несколько элементов, чтобы увеличить
напряжение. Тем самым учащиеся ознакомятся с
последовательным включением потребителей и источников тока.
Дальнейшее развитие рассмотренной схемы приводится на рисунке 32.
3. Различие между проводниками
и непроводниками электрического тока
Батарея аккумуляторов или батарейка карманного
фонарика, 2 панели с зажимами, 2 зажима-крокодила,
низковольтная электрическая лампочка, патрон,
укрепленный на панельке с клеммами, однополюсный рубиль-
HI
4gb^-
Рис. 32. Схема
электрической цепи с
несколькими источниками тока,
рубильником и
последовательно соединенными
потребителями.
Рис. 33. Схема установки
для демонстрации
проводников и непроводников
электрического тока.
ник, соединительные провода с наконечниками под
зажимы, проволока из различного материала: медная,
железная, алюминиевая, свинцовая; различная фольга;
палочки: стеклянная, эбонитовая, резиновая,
фарфоровая, мраморная, деревянная, угольная,
пластмассовая; полоски бумаги; нитки: шерстяные, шелковые,
хлопковые, льняные; кусок изоляционной ленты.
Собирается электрическая цепь по схеме, приведенной на
рисунке 33. Цепь состоит из источника тока (4 в), электрической
лампочки и выключателя. После демонстрации ее действия и
выключения рубильника цепь на одном из ее участков разрывается и
концы провода А и В в месте разрыва соединяют либо с двумя
зажимами на панели для включения между ними различного
55

рода проволок или ниток различных сортов, либо соединяют с
двумя зажимами-крокодилами для включения в цепь различных
материалов, имеющих форму полосок, пластинок или тел
произвольной формы.
О том, являются ли те или иные вещества и материалы
проводниками или непроводниками электрического тока, судят по тому —
загорается или не загорается электрическая лампочка*
Примечания
1. Простейший зажим-крокодил может быть изготовлен
из бельевого зажима. Для этого одну из его лапок следует
покрыть полоской латуни с припаянным к ней зажимом
(рис. 34).
Рис. 34. Пружинный зажим-крокодил,
сделанный из бельевого зажима.
2. Этот эксперимент является вводным и служит для
ознакомления с проводниками и непроводниками электрического
тока при грубом качественном их разделении. Он не
позволяет даже приблизительно установить величину
электропроводности по величине сопротивления току.
Эксперимент очень удобен для самостоятельной работы учащихся.
4. Напряжение как одно из основных
условий существования тока
Чувствительный электроскоп, 2 лампочки
накаливания (127 или 220 в), 2 патрона на панельках с
гнездами для однополюсных штекеров, рубильник на
панели с зажимами, настенная штепсельная розетка,
2 соединительных провода с однополюсными штекерами
на концах, 2 соединительных провода с штекерами на
одном конце и наконечниками под зажимы на другом,
1 соединительный провод со штекером на одном и
зажимом-крокодилом на другом, соединительный провод
с зажимами-крокодилами на концах.
Для изготовления электроско-
п а: широкая цилиндрическая стеклянная или
пластмассовая прозрачная банка, резиновая пробка к ней,
металлический стержень или кусок толстой латунной
56

проволоки, полоска станиоля или алюминиевой фольги,
полоска папиросной бумаги, кусок тонкой проволоки,
деревянный брусок, зажим, металлический стержень,
имеющий на одном конце резьбу для ввертывания его
в деревянный брусок.
Задача эксперимента состоит в том, чтобы выработать у
учащихся правильное понимание понятия напряжения.
Эксперимент должен показать, что напряжение на участке цепи есть
первичное условие существования тока, следствием которого,
собственно, и является движение электронов по проводнику.
Напряжение есть причина, а ток следствие. В этом эксперименте
желательно иметь на демонстрационном столе штепсельную розетку,
на которую подан ток городской сети. В эту розетку включается
через однополюсный рубильник высокочувствительный электроскоп,
металлический стержень которого с подвижным лепестком
соединяется с одним полюсом, а внешняя обкладка электроскопа —
с другим полюсом источника тока. По обеим сторонам от
электроскопа последовательно с ним в цепь включают две лампочки
накаливания.
Целесообразно штепсельную розетку и рубильник разместить
на подставке так, чтобы вся установка была доступной для
обозрения учащимся (рис. 35, а). Расположение приборов и их
включение должно в точности соответствовать приведенной схеме
электрической цепи (рис. 35, 6), которую надлежит заранее вычертить на
классной доске.
о Ъ
Рис. 35. Установка для демонстрации наличия напряжения
на участке:
а — общий вид; Ъ — схема.
При включении рубильника наблюдается отклонение лепестка
электроскопа. Несмотря на это, обе лампочки не зажигаются,
что указывает на отсутствие тока в цепи.
Отклонение лепестка электроскопа указывает на проявление
напряжения (наличие разности потенциалов. —Л. Л.) между
металлическим стержнем электроскопа и его внешней обкладкой. Так
как при этом в цепи нет тока, следует указать, что, видимо, имеет
52

место разрыв цепи. Таким местом разрыва является пространство
между лепестком электроскопа и внешней его обкладкой.
Если при помощи соединительных проводов и
зажимов-крокодилов перекинуть мостик от металлического стержня
электроскопа к металлической внешней обкладке, то в тот же момент
лампочки загораются, значит, в цепи появился ток. Но в этом случае
лепесток электроскопа тотчас же спадает (нулевое положение).
Примечание
Вместо электроскопа заводского изготовления можно
воспользоваться самодельным
электроскопом. Такой электроскоп можно
изготовить из стеклянной или прозрачной
пластмассовой банки. Цилиндрическую
банку вставляют донышком в
углубление, высверленное в деревянном
бруске (рис. 36), и закрывают резиновой
пробкой, через которую проходит
металлический стержень. Предварительно
к металлическому стержню,
имеющему легкоподвижную петлю из тонкой
проволоки, прикрепляют лепесток.
Такой лепесток можно сделать из
папиросной бумаги, узкой полоски
станиоля или другой очень тонкой
металлической фольги. С внешней стороны
к банке против лепестка прижимается
металлическая полоска, свободный
конец которой уходит под заждм,
укрепленный в деревянном бруске. Включение
такого элекроскопа в цепь
осуществляется при помощи зажимов-крокодилов.
Рис. 36. Самодельный
электроскоп:
/ — металлический стержень; 2 —
стеклянный или пластмассовый
прозрачный стакан; 5
—металлическая обкладка электроскопа;
4—станиолевый листочек; 5 —
резиновая пробка; 6 —
деревянный брусок.
5. Включение в электрическую цепь
измерительных приборов
Амперметр, вольтметр, электроскоп, 2 панели
на изолирующих подставках, каждая с тремя
штепсельными гнездами, 5 соединительных проводов с штекерами
на обоих концах, 3 соединительных провода с
штекерами на одном конце и наконечниками под зажим
на другом, 1 соединительный провод с штекером на
одном конце и зажимом-крокодилом на другом,
настольный патрон на панели с двумя зажимами, лампочка
накаливания (127 или 220 в), штепсельная розетка на
панели, штатив, подставка.
-58

Вся установка размещается так, чтобы ее детали были видны
учащимся. Размещение деталей приведено на рисунке 37,а.
Штепсельная розетка на панели, включенная в сеть городского
тока, укрепляется в лапке штатива настолько высоко, чтобы ее
не загораживали приборы, установленные на подставке. На
подставку помещают электроскоп и две панели с зажимами на
изолирующих ножках. На столе устанавливают лампочку накаливания,
амперметр и однополюсный рубильник, соединенные
последовательно. При помощи проводов все детали соединяют по схеме,
вычерченной на классной доске (рис. 37, Ь), Рубильник остается
Рис. 37. Установка для демонстрации сложной электрической
цепи с измерительными приборами — амперметром и
электрометром:
а —общий вид; Ь — схема.
выключенным, и ток на установку до начала демонстрации не
подается.
Если штекеры вставить в штепсельную розетку, наблюдается
отклонение лепестка электроскопа, что указывает на появление
напряжения. Электрическая лампочка остается незажженной. Она
загорается только при включении рубильника. Однако в этом
случае в отличие от результатов Э—4 лепесток электроскопа не
опускается. Горение лампочки является показателем того, что через
всю установку проходит ток. Амперметр, включенный
последовательно с электрической лампочкой, позволяет измерить
величину тока. Изменяя схему цепи: помещая амперметр вначале между
лампочкой и рубильником, а затем между лампочкой и источником
тока, между выключателем и источником тока, устанавливают,
что его показания не зависят от места его включения в
последовательно соединенную цепь. Амперметр включают последовательно.
59

Электроскоп в этом эксперименте измеряет статическое
напряжение между подводящими ток проводами и включается
параллельно потребителю тока.
В развитии эксперимента следует электроскоп заменить
вольтметром. В этом случае вольтметр будет измерять
электрокинетическое напряжение. Размещение приборов в измененной установке
при включении вольтметра указано на рисунке 38, а. Для этой
установки на доске надо начертить новую схему (рис. 38, Ь).
Рис. 38. Установка для демонстрации сложной электрической
цепи с измерительными приборами — амперметром и
вольтметром:
а —• общий вид; b — схема.
Примечание
Размещение приборов на разной высоте, применяя
подставки и штатив, создает условие хорошей видимости
установки для всей аудитории, и, кроме того, возможно
сопоставление установки с электротехнической схемой.
6. Моделирование электрической цепи
Бутыль (2 л) и шарообразная воронка с длинной
трубкой и краном (или аппарат Киппа), газовая промывал-
ка (типа склянки Тищенко), пробки, 2 изогнутые под
прямым углом трубки, стеклянный кран с изогнутой
под прямым углом трубкой, длинная резиновая
трубка, 2 короткие резиновые трубки, штатив, модель
воздушного колеса.
Для изготовления модели
воздушного колеса: доска (120 мм х 120 мм х
X 15 мм) с круглым центральным вырезом —окном
60

(0 100 мм) и просверленными в торцах сквозными
отверстиями, расположенными значительно выше центра
(6 мм), 2 стеклянные трубки (длина каждой около
100 мм, внешний 0 6 мм), круг из толстого картона
(090 мм), кусок фанеры (120 мм X 120 мм), кусок
толстой твердой проволоки, пробки, короткая стеклянная
трубка (длина 40 мм), в которую свободно должна
входить проволока, оконное стекло (120 мм х 120 мм),
универсальный клей, сургуч.
Изготовление воздушного колеса
Толстая квадратная доска служит основанием воздушного
колеса ветряной мельницы. В середине доски должно быть выпилено
круглое окно. В торцах доски на расстоянии около 24 мм от
одной из его сторон просверливают параллельно этой стороне
круглые сквозные отверстия, отмеченные на рисунке 39,а
пунктиром. В эти отверстия вставляют плотно входящие в них куски
стеклянной трубки так, чтобы их концы длиною не менее 40—50 мм
оставались вые доски. Трубки приклеивают универсальным клеем
или сургучом.
На картонном круге делают восемь Г-образных надрезов по
радиусам круга с радиальной частью в 40 мм от внешнего края к
центру и с небольшими надрезами по окружности так, чтобы можно
было бы отогнуть в одну сторону лопасти и образовать крылатку
(рис, 39,6). В центре круга наклеивают пробку, в которую
вставлена короткая, сплавленная с обеих сторон стеклянная трубочка.
Рис. 39. Модель воздушного колеса:
а — основание прибора; Ь — крылатка колеса; с—готовая модель.
На одну из сторон квадратного основания наклеивают и
прибивают гвоздями фанерную дощечку, образующую заднюю стенку
модели. В точку пересечения диагонали дощечки, совпадающую
с центром окна, в основание модели вбивают кусок проволоки или
укороченный толстый гвоздь так, чтобы он не более чем на 10—
12 мм выступал внутрь окна. Ча этот гвоздь, как на ось, надевается
стеклянная трубочка с картонным кругом.
61

На основание воздушного колеса со стороны, противоположной
фанерной крышке, при помощи сургуча или универсального клея
наклеивают кусок оконного стекла. Таким образом картонный
круг-вертушка оказывается в круглой камере (рис. 39, с).
До включения вертушки в установку следует убедиться в ее
подвижности. Вертушка должна вращаться при легком
продувании воздуха через камеру.
Подготовка эксперимента
Из бутыли и шарообразной воронки с краном собирается
газгольдер, выполняющий роль камеры давления. Для этого в
горлышко бутыли вставляют пробку с двумя отверстиями, в одно из
которых вставляют трубку шарообразной воронки, а в другое —пря-
Рис. 40. Газометр--» Рис. 41. Установка, моделирующая э^ект-
камера давле- рическую цепь при помощи аппарата Кип-
ния. па и газовой промывалки.
моугольно изогнутую стеклянную трубку. Горлышко
шарообразной воронки закрывают резиновой пробкой с отверстием, в
которое вставлена тоже прямоугольно изогнутая стеклянная трубка
(рис. 40).
При закрытом кране шарообразную воронку наполняют водой.
При помощи длинной резиновой трубки стеклянная трубка,
вставленная в горлышко шарообразной воронки, соединяется с выходной
трубкой газовой промывалки, предварительно наполненной водой.
Другой короткой резиновой трубкой соединяется выходная трубка
газгольдера с входной трубкой газовой промывалки.
После сборки всей установки проверяется ее действие, для
чего достаточно открыть кран шарообразной воронки, вода из
которой тотчас же начнет поступать в бутыль, вытесняя из нее воздух.
По прохождению пузырьков воздуха через воду, налитую в
газовую промывалку, нетрудно установить наличие тока воздуха в
62

системе. Если пузырьки воздуха через воду, налитую в промывалку,
не проходят, следует проверить герметичность установки.
Вместо указанного устройства может быть использован аппарат
Киппа (рис. 41). Воду в газовую промывалку следует налить в
таком количестве, чтобы ее уровень был примерно на 10 мм выше
нижнего конца входной трубки промывалки или, при другом ее
устройстве, на 10 мм выше соединяющего обе половины
промывалки отверстия.
Эксперимент
После проверки установки и смены воды в шарообразной
воронке эксперимент может быть продемонстрирован учащимся.
По выходу пузырьков воздуха через воду или по соответствующей
разнице уровней в промывалках иного типа учащиеся убедятся
в наличии тока воздуха и «перепаде
энергии» в промывалке. Ток
воздуха прекратится, как только вся
вода вытечет из воронки и перейдет в
нижний сосуд, и тем самым иссякнет
источник энергии, побуждающий
воздух к движению в замкнутой
системе.
Особое впечатление оставляет
эксперимент, если в резиновый
воздухопровод будет включена воздушная
вертушка (рис. 42), изготовление
которой было уже рассмотрено.
Вращение вертушки не только
демонстрирует наличие «воздушного тока»,
моделирующего электрический ток, но
и затрату энергии на вращение,
то есть преодоление сопротивления (трения) на осях вертушки.
Примечания
1. Эксперимент предназначен для моделирования
электрической цепи и уяснения понятия электрического тока. Поток
воздуха в установке по замкнутой системе моделирует
движение электронов по замкнутой системе проводов. Однако
следует предварительно ознакомиться с М. 3. § 10, п. 4 о
значении подобного моделирования.
2. Установку для проведения эксперимента можно
видоизменить так, чтобы статическое давление столба жидкости
заменить непрерывным действием насоса. В качестве насоса
удобнее всего применить резиновую грушу-насос,
используемую в пульверизаторе. Резиновая трубка, идущая от газовой
промывалки к вертушке, должна быть присоединена к
накачивающему клапану груши-насоса, а отходящая от вертушки
трубка —к всасывающему клапану. Ритмичным надавли-
Рис. 42. Применение
воздушного колеса в установке,
моделирующей электрическую цепь.
63

ванием на грушу насоса можно привести воздух в достаточно
равномерное циркулирующее движение в замкнутой
системе установки, при этом воздух будет перемещаться
непрерывно в одном направлении, вращая вертушку. Такой
эксперимент моделирует прямой электрический ток и условия его
существования: наличие внешнего источника энергии
(действие руки на грушу) и наличие генератора тока (насос), а
также наличие переносимого материала (воздуха) и
замкнутой цепи.
7. Демонстрация наличия направления
постоянного электрического тока
Батарея аккумуляторов, низковольтная лампочка
накаливания с патроном на панели, амперметр
магнитоэлектрической системы с нулем в середине шкалы,
выключатель, переключатель, соединительные провода.
По приведенной на рисунке 43 схеме собирается электрическая
цепь, в которой электрическая лампочка служит указателем на-
Рис. 43. Схема установки для де- Рис. 44. Схема установки для
демонстраций изменения направления монстрации изменения направления
тока в цепи при различном подклю- тока в цепи при помощи переключа-
чении полюсов источника постоянного теля,
тока.
личия тока, а амперметр с нулем посередине шкалы —указателем
направления тока.
Как только при помощи выключателя замыкается цепь,
загорается лампочка и стрелка амперметра отклоняется в какую-то
сторону от нулевого положения. Разомкнув выключателем цепь,
провода, идущие к зажимам аккумулятора, меняют местами, то
есть провод, идущий к правому зажиму, переносится на левый
зажим, а другой провод —наоборот. Включив выключатель,
убеждаются, что лампочка вновь загорается с той же яркостью, но
стрелка амперметра отклоняется в противоположную сторону.
Становится очевидным, что изменение порядка присоединения
электрической цепи к батарее аккумуляторов приводит к изменению
направления тока в цепи.
Установка для проведения эксперимента может быть изменена
таким образом, чтобы отпала необходимость менять местами
провода, идущие от батареи аккумулятора. Для этого можно выклю-
64

чатель заменить переключателем (рис. 44). В этом случае
изменение направления тока в цепи достигается простым перемещением
ножей переключателей с одних зажимов на другие (однако
наглядность эксперимента уменьшается. —А. Л.)
Примечание
Эксперимент не дает возможности установить
направление тока, он лишь указывает, что это направление может быть
изменено. Направление тока может быть определено только
в том случае, если известны полюса выходных зажимов батареи
аккумуляторов. Следует иметь в виду, что в технике, к
сожалению, до сих пор принимается направление тока,
противоположное истинному направлению движения электронов в
цепи. На этом основании можно установить соответствие
между направлением тока и направлением отклонения стрелки
амперметра, и в дальнейшем отклонение стрелки амперметра
может быть показателем направления тока.
8. Исследование полярности выходных
зажимов источника тока
Полюсиндикаторная бумага для определения
полюсов источника тока, стеклянная пластинка, 2 лампочки
накаливания (127 или 220 в) в патронах на панелях,
лампа тлеющего разряда в патроне на панели,
специальный «искатель полюсов», соединительные провода, 2
соединительных провода с штекерами на концах,
источник постоянного тока (127 или 220 в).
Для изготовления
полюсиндикаторной бумаги: фенолфталеин, поваренная соль
(химически чистая), натриевая щелочь, спирт (96°),
фильтровальная бумага, дистиллированная вода.
Эксперимент служит для определения полюсов источника
постоянного тока и установления направления тока. Одновременно
эксперимент знакомит с двумя методами определения полюсов,
которые применяются в технике.
Изготовление полюсиндикаторной бумаги
Берется около 0,5 г фенолфталеина и приготавливается
насыщенный спиртовой раствор. Затем раствор фенолфталеина смешивается
с пятикратным количеством дистиллированной воды, в которой
предварительно растворено около 4 г химически чистой поваренной
соли. Приготовленным раствором пропитываются листы
фильтровальной бумаги.
65

Эксперимент А
220
С источником постоянного тока соединяют через электрические
лампочки провода, заканчивающиеся однополюсными штекерами.
Включение электрических лампочек предотвращает возможность
короткого замыкания. Полюсиндикаторная бумага разрезается на
куски размерами вполовину почтовой открытки и помещается
на лежащую на столе стеклянную пластинку.
Бумага увлажняется дистиллированной водой.
Если ножами штекеров коснуться
увлажненной полюсиндикаторной бумаги (поместив
ножи на расстояние около 15—20 мм друг от
друга —Л. е/7.), то вокруг штекера, идущего от
отрицательного полюса источника тока,
образуется малиновое пятно (рис. 45).
Определив полярность источника тока,
устанавливают как истинное, так и техническое
направление тока в цепи. В технике принято
считать направление электрического тока во
внешней цепи от положительного полюса
источника тока к отрицательному. Этот эксперимент
может быть проведен и для низковольтных
источников тока (см. Э—28).
Рис. 45. Схема
установки для
определения
полярности источника
постоянного тока при
помощи
полюсиндикаторной бумаги.
Эксперимент Б
Лампу тлеющего разряда, укрепленную на панели, соединяют
при помощи соединительных проводов через лампочки накаливания
с источником постоянного тока. На электроде
лампы, соединенном с отрицательным полюсом
источника тока, возникает свечение; другой
электрод лампы остается темным (рис. 46).
Лампочки накаливания при этом не
загораются, что указывает на отсутствие тока в цепи
или во всяком случае на то, что ток в цепи не
может быть обнаружен при помощи ламп
накаливания.
В том случае, если достаточно четко виден
на цоколе лампы тлеющего разряда и на ее
патроне весь путь от соединительного провода
до того или иного электрода лампы, можно,
пользуясь такими лампами, определять
полюса источников тока.
Электротехническая промышленность
выпускает специальный искатель полюсов (см. рис. 49 и рис. 50),
имеющий вывод от обоих электродов трубки или лампы тлеющего
разряда, используемых в искателе. Подобный искатель полюсов
значительно облегчает задачу исследования электрических цепей.
Рис. 46. Схема
установки для
определения
полярности источника
постоянного тока при
помощи лампы
тлеющего разряда.
66

Примечание
При работе с лампами тлеющего разряда необходимо
обратить внимание на следующее: через такую лампу ток проходит,
однако его величина ничтожно мала и измеряется
миллиамперами. Такой слабый ток не может вызвать свечение обычных
лампочек накаливания, включенных последовательно с
лампой тлеющего разряда в цепь. Не будет особой ошибки, если в
описанном эксперименте отсутствие свечения лампочки
накаливания будет считаться признаком отсутствия тока в цепи.
9. Предварительный эксперимент,
создающий представление о переменном
токе
Батарея аккумуляторов, низковольтная лампочка
накаливания в патроне, укрепленном на панели,
амперметр магнитоэлектрической системы и амперметр
электромагнитной системы, переключатель,
соединительные провода.
Собирается такая же установка, что и-для Э—7 в варианте с
переключателем и амперметром (см. рис. 44).
Переключая ножи переключателя, наблюдаем, как
соответственно меняется направление отклонения стрелки от нуля то в одну,
то в другую сторону. Увеличивая постепенно скорость
переключения, устанавливаем, что и скорость колебания стрелки
возрастает. Наконец, при достаточно большой скорости переключения
стрелка амперметра магнитоэлектрической системы не успевает
совершать колебания, она останавливается и дрожит в положении,
близком от нуля шкалы прибора.
Учащиеся тем самым узнают, что переменный по направлению
ток есть все же электрический ток, очень быстро меняющий свое
направление, при котором электроны движутся то в одну, то в
другую сторону.
Одновременно учащиеся убеждаются, что измерительные
приборы магнитоэлектрической системы при включении в цепь
переменного тока не дают показаний.
Заменив амперметр магнитоэлектрической системы
амперметром электромагнитной системы, можно установить, что стрелка
такого амперметра отклонится от нуля до значения,
соответствующего среднему значению тока, и на тем меньший угол, чем быстрее
будет происходить изменение направления тока.
10. Наблюдение за постоянным
и переменным током
Блестящая металлическая палочка или другой
удлиненный предмет, хорошо отражающий свет, карандаш,
вязальная спица, лампочка накаливания, штепсельная
67

розетка, подключенная к сети переменного тока (127 в
или 220 в), настенный патрон, укрепленный на панели,
соединительный провод, провод-удлинитель со
штепсельным наконечником, искатель полюсов, вращающееся
зеркало, лабораторный штатив.
Эксперимент А. Теневой эффект
Эксперимент позволяет простейшим способом ответить на
вопрос: какой ток—постоянный или переменный проходит через
электрическую лампочку, освещающую комнату, в которой
находится наблюдатель. Эксперимент не тре-
- t..-.» * „ . ...... ,.•-, бует специальных приспособлений и
может быть проведен в порядке
самостоятельной работы учащихся.
Блестящую металлическую палочку
или карандаш помещают, держа ее в
руке, на фоне темного и неотражающего
Темное ' -
помещение^
исчезающая
/ палочка
\\ Рука нзблю- свет предмета. Блестящий предмет мож-
\/^дателя но держать перед проемом открытой
Наблюдатель
держать перед проемом
двери, ведущей в соседнее неосвещенное
помещение.
Блестящий предмет освещают яркой
электрической лампочкой накаливания,
помещенной позади наблюдателя и
включенной в сеть переменного тока.
Движением руки блестящий предмет
перемещают в одной плоскости справа
налево или сверху вниз (рис. 47).
При этом сам предмет «исчезает», а отраженный от него свет
образует светлый широкий веер чередующихся светлых и темных
-^о^.- Источник
'уу^ света
Рис. 47. Размещение
приборов и наблюдателя при
проведении эксперимента с
«исчезающей палочкой».
..•»4v.- «... '-V *> ">„ V Ч % '. "Я \0 ^i
w
a b
Рис. 48. «Исчезающая палочка» при освещении ее электрической
лампочкой, соединенной с разными источниками тока:
a — при переменном токе; Ь — при постоянном токе.
68

полос, тем дальше отстоящих друг от друга, чем быстрее
перемещают предмет. Каждой темной полосе соответствует момент
изменения направления тока (рис. 48, а).
Если аналогичный эксперимент провести при включении
лампочки в сеть постоянного тока, то на светлом веере темных полос
не наблюдается (рис. 48,6).
Эксперимент Б. Эксперимент с искателем полюсов и вра-
щающимся зеркалом
Искатель полюсов (см. Э—8) укрепляют в вертикальном
положении в лапке штатива, а его штекеры вставляют в штепсельные
наконечники соединительного провода, включенного в сеть
переменного тока. Оба электрода трубки тлеющего разряда тотчас
же начинают светиться. Наблюдая за отражением электродов
искателя полюсов в медленно вращающемся зеркале, в нем
становится видна светлая зигзагообразная световая полоса (рис. 49).
Рис. 49. Наблюдение
зигзагообразной световой
полоски, полученной во
вращающемся зеркале от
светящихся электродов искателя
полюсов, включенного в сеть
переменного тока.
Рис. 50. Получение на
темном фоне зигзагообразной
световой полоски от
светящихся электродов искателя
полюсов, включенного в цепь
переменного тока.
Эксперимент В. Эксперимент с искателем полюсов и темным
экраном
То же явление можно наблюдать, не прибегая к вращающемуся
зеркалу. Для этого искатель полюсов, соединенный с источником
переменного тока длинным соединительным проводом, зажав в
вытянутой руке, помещают на фоне темного экрана и приводят в
быстрое движение в одной плоскости справа налево.
В этом случае создается впечатление о возникновении световой
зигзагообразной полоски, как следствие воздействия на глаз
чередующегося свечения обоих электродов (рис. 50).
69

§ 12. ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
//. Нагревание проволоки
при прохождении электрического тока
К эксперименту А. Широкогорлая колба
Эрленмейера или коническая (100 мл), 2 спицы,
короткая нагревательная спираль (из кокстантановой или
нихромовой проволоки 0 0,6 мм, длина спирали 25 мм),
2 муфточки с винтовыми зажимами, 2 зажима-крокодила,
лабораторный палочковый термометр (на 250°),
резиновая пробка с отверстием, диаметр которого равен
диаметру термометра.
К эксперименту Б. Приборы и
приспособления те же, что и для эксперимента А, но вместо
термометра — дважды U- образно изогнутая стеклянная
трубка (длина 600 мм), подкрашенная жидкость, экран
из белого картона.
К эксперименту В. 2 струбцинки, 2 панели
с зажимами на изолирующих подставках, нихромовая
или константановая проволока (0 0,5 мм, длина 700 мм)
или растянутая спираль от электрической плитки,
грузик с крючком (вес 20 п), деревянная планка
(300 мм х 50лшх5 мм), дощечка (100 мм X 75 мм X
X 20 мм).
Для всех экспериментов: соединительные провода,
рубильник, источник постоянного и переменного тока
(6—20 в), желательно автономный агрегат питания.
Эксперимент А. Демонстрация при помощи термометра
нагревания проволоки при прохождении по
ней электрического тока
В резиновую пробку к широкогорлой колбе Эрленмейера,
параллельно отверстию для термометра, с двух противоположных
сторон вставляют две спицы. Расстояние между спицами должно
быть около 25 мм. Между концами спиц, которые будут погружены
в колбу, при помощи муфточек с винтовыми зажимами укрепляют
нагревательную спираль длиною около 25 мм.
Палочковый лабораторный термометр вставляют в отверстие
в пробке настолько, чтобы его резервуар с ртутью был примерно
на 20 мм выше нагревательной спирали.
Такой пробкой закрывается колба (рис. 51, а). При помощи
зажимов-крокодилов, которыми захватываются выступающие из
пробок концы спиц и соединительных проводов, к нагревательной
спирали подводят сначала постоянный, затем переменный
электрический ток, желательно от индивидуального источника питания
(2—4 в).
70

При включении электрического тока можно наблюдать повыше-
ние температуры воздуха в колбе, вызванное нагреванием спирали.
Скорость повышения температуры будет тем больше, чем выше
поданное напряжение, вне зависимости от характера тока.
Рис. 51. Деталь установки для демонстрации теплового
действия электрического тока по нагреванию воздуха
в колбе:
а — с термометром; Ь — с манометром.
Эксперимент Б. Демонстрация при помощи манометра
нагревания проволоки при прохождении по ней
электрического тока
В установке, предназначенной для эксперимента А, термометр
заменяют дважды U-образно изогнутой стеклянной трубкой,
которая будет выполнять роль манометра. Такую трубку наполняют
подкрашенной жидкостью (рис. 51, Ь).
Наблюдение за нагреванием спирали производят сначала при
соединении прибора с источником постоянного, а затем переменного
тока (2—6 в).
При включении электрического тока нагревается спираль, а
последняя нагревает воздух в колбе. Это приводит к повышению
давления в колбе, а значит и к изменению высот столбиков жидкости
в обоих коленах манометра.
Целесообразно позади манометрической трубки установить
экран из белого картона, чтобы на его фоне отчетливее
наблюдать изменение высот столбиков жидкости в коленах
манометра.
71

Эксперимент В. Демонстрация удлинения проволоки в
результате ее нагревания электрическим током
Проволока с большим сопротивлением, например растянутая
спираль от электрической плитки, натягивается между двумя
панелями с зажимами, укрепленными на изолирующих подставках.
Подставки прижаты к столу при помощи струбцинок. Панели
устанавливают на расстоянии около 700 мм друг or друга.
На середину натянутой проволоки подвешивают грузик с
крючком, а позади него, для облегчения наблюдения, помещают
деревянную планку с нанесенными на нее делениями. Планка
прибивается к бруску, лежащему к а столе (рис. 52).
Рис. 52. Установка для демонстрации
удлинения проводника при прохождении по нему
электрического тока.
Концы проволоки при помощи зажимов-крокодилов подключают
через рубильник к источнику сначала постоянного, затем
переменного тока (12—16 в).
При включении рубильника проволока нагревается.
Нагревание приводит к удлинению проволоки. При этом грузик,
подвешенный на середину проволоки, опускается на несколько сантиметров,
хотя сама проволока не накалена до видимого свечения.
Если ток выключить, проволока начнет охлаждаться, ее длина
уменьшается, грузик будет подниматься на прежний уровень.
Примечания
1. Если эксперимент А предназначен для одиночного
наблюдателя, то эксперименты Б и В молено продемонстрировать
всему классу.
2. В экспериментах А и В следует избегать увеличения
тока, чтобы не вызвать нагревание спирали до накаливания.
Эксперимент должен показать учащимся, что любой, даже
самый слабый ток, проходя по проводнику, вызывает его
нагревание.
3. Применение в этих экспериментах как постоянного,
так и переменного тока входит в обязательную часть опыта,
так как это должно показать, что прохождение и постоянного,
и переменного тока сопровождается нагреванием проводника.
72

12. Раскаливание проволоки
при прохождении электрического тока
2 куска толстой латунной проволоки (0 2 мм,
длина 150 мм) или 2 велосипедные спицы, отрезок
нагревательной спирали (5—6 витков, диаметр проволоки
0,5 мм), термометр, 2 изолирующих подставки с
зажимами, 2 муфточки с винтовыми зажимами,
соединительные провода, выключатель, источники постоянного и
переменного тока (6—12 в), желательно автономный
агрегат питания.
Рис. 53. Способ укрепления
нагревательной спирали в установке,
демонстрирующей тепловое
действие тока.
Два куска латунной проволоки изгибают под прямым углом
так, чтобы получить на каждом куске одно колено длиною около
90 мм, другое около 60 мм. При помощи муфточек с винтовыми
зажимами между короткими коленами проволоки помещают
отрезок нагревательной спирали.
Длинные колена проволок
поджимают под зажимы на
изолирующих подставках, на которые через
выключатель подается ток (6 в)
(рис. 53). Как только по спирали
пойдет электрический ток, спираль
накалится (см. первый пример
применения нагревательной
спирали). Если подуть на спираль,
то в струе воздуха спираль
будет несколько остывать, а струя
воздуха нагреваться (см.
второй пример применения
спирали).
При погружении такой спирали в воду, налитую в химический
стакан, исчезает видимый накал спирали, но вода в стакане
нагревается, что следует обнаружить при помощи термометра (см.
третий пример применения спирали).
Можно напряжение тока увеличить до 12 в, но и в этом случае
спираль, погруженная в воду, не накаливается, а скорость
нагревания воды увеличивается. Если такую спираль извлечь из воды,
она тотчас же нагреется до белого каления и может
перегореть.
Эта часть эксперимента должна показать, что электрические
кипятильники и нагреватели, рассчитанные на погружение их в
воду, можно включать в сеть электрического тока только тогда,
когда они уже погружены в воду или другую жидкость, в
противном случае их спирали перегорают, так как в воздухе не
происходит достаточного их охлаждения.
73

Применение нагревательной спирали
1. Электропечи, электронагреватели с рефлекторами,
электрические плитки, электроутюги, электропаяльники и электрические
лампочки накаливания.
2. Фен, нагревательная спираль в вентиляторах,
предназначенных для кондиционирования воздуха в помещении.
3. Электрокипятильники с внутренней спиралью,
электрокипятильники, погружаемые в жидкость, электроспирали в
нагревательных установках с мощной струей воздуха — так называемые тепло-
экраны во входах в здания с часто открываемыми дверями.
13. Демонстрация действия
электрозажигателя, имеющего спираль,
по которой пропускается
электрический ток
Лента магния (длина около 100 мм), порошок магния
для фотовспышки, 2 куска толстой латунной проволоки,
отрезок нагревательной спирали (5—6 витков, диаметр
проволоки 0,3 мм)у 2 муфточки с винтовыми зажимами,
2 изолирующих подставки с зажимами, кирпич или
асбестовая плитка, соединительные провода,
выключатель, источник тока (4—6 в), желательно
автономный агрегат питания или батарея аккумуляторов,
темный светофильтр или закопченное стекло (300 мм X
Х300 мм).
Эксперимент А. Поджигание ленты магния
Лента магния, на среднем участке срезанная до ширины около
5 мм, своими концами поджимается под зажимы на изолирующих
подставках, на которые при помощи соединительных проводов через
выключатель подается электрический ток (4—6 в) от
индивидуального агрегата питания или батареи аккумуляторов.
При включении тока лента магния в наиболее узкой части
сильно нагревается, вспыхивает и сгорает.
Эксперимент Б. Поджигание пороижа магния — фотовспышка
Собирается установка, приведенная на рисунке 53. На
асбестовую плитку или кирпич насыпают порошок магния.
Нагревательную спираль, укрепленную между короткими коленами
латунной проволоки, погружают в порошок магния. На установку
через выключатель подается электрический ток (10—12 в) от
агрегата питания или батареи аккумуляторов.
При включении тока порошок воспламеняется. Чтобы не
ослепить учащихся, следует перед установкой со стороны аудитории
установить темный светофильтр.
74

Примечание
Вспышку магния можно вызвать в соседнем помещении,
перенеся в это помещение установку, а выключатель
оставить на прежнем месте, установку соединить с источником
тока через выключатель длинными соединительными
проводами. В этом случае создается модель, демонстрирующая
зажигание взрывчатки, применяемой в горнорудном деле
для вскрытия пластов с большого расстояния,
обеспечивающего безопасность работ.
14. Нагревание раствора поваренной соли
при прохождении электрического тока
Раствор поваренной соли (3—5%, 1 л), 2
изолирующие подставки, 2 металлических зажима с лапкой,
2 угольные или свинцовые пластинки, большой
химический стакан, соединительные провода, штепсельная
розетка, соединенная с городской сетью (127 в или
220 в).
Угольные или свинцовые пластинки при помощи металлических
зажимов укрепляют на расстоянии около 50 мм друг от друга
на изолирующих подставках. Пластинки погружаются в
химический стакан, наполненный слабым раствором поваренной соли,
и при помощи соединительных проводов подключают к источнику
переменного тока (127 в или 220 в).
Раствор соли закипает через несколько мцнут после включения
установки в сеть.
15. Сопоставление яркости свечения
проволок — прямолинейной и свернутой
в спираль
Отрезок спирали от электроплитки (8 или 10
витков), штатив с лапками, 2 панели с зажимами, 2
куска медной проволоки (0 1,5 мм, длина по 80 мм),
2 муфточки с винтовыми зажимами, соединительные
провода, источник постоянного или переменного тока.
Отрезок нагревательной спирали от электроплитки длиною около
40 мм, показывают учащимся и разрезают на две равные части.
Одну часть выпрямляют, другую оставляют скрученной. Концы
скрученной части спирали поджимают под винтовые зажимы
соединительных муфточек (Ь на рис. 54). С противоположной
стороны в муфточки вставляют куски медной проволоки (длиною около
80 мм), которыми соединяют два зажима на панелях, укрепленных
76

в лапках штатива. Перекидной дужкой из медной проволоки
соединяют два зажима верхней панели, укрепленной в лапке
штатива.
Концы выпрямленной части спирали
соединяют с зажимами верхней и
нижней панелей, укрепленных в лапках
штатива (а на рис. 54).
Как выпрямленная (а), так и
свернутая (Ь) части спирали, соединенные
медной проволокой, размещаются в
вертикальной плоскости (рис. 54).
На установку через рубильник и
соединительные провода подается
переменный или постоянный ток (12 в),
желательно от малого агрегата
питания.
При включении тока можно
заметить, что скрученная проволока светит
ярче, чем выпрямленная, хотя
материал, длина и площадь сечения у них
одинаковы. Это явление можно наблюдать как при пропускании
достоянного, так л переменного тока.
Рис. 54. Установка,
демонстрирующая разную яркость
свечения металлических
нитей накаливания:
а — прямая нить; Ъ — спираль.
16. Моделирование различных схем
включения электрического тока
3 дощечки (300 мм х 200 м X 10 мм) или 3 куска
текстолита или толстого картона (размеры те же),
6 патронов, 6 электрических лампочек (4 в), 5
выключателей или звонковых кнопок, монтажный провод
(около 5 м), 6 штепсельных гнезд или винтовых зажимов,
соединительные провода с штекерами для подключения
установки к источнику тока, гвозди, винты, кусок
толстой латунной фольги, деревянная палочка, 3
штатива, батарея аккумуляторов или малый агрегат
питания.
Отдельные детали собираемой схемы включения
электрического тока собирают на досках или толстом картоне. Для штепсельных
гнезд или винтовых зажимов в дощечках просверливают отверстия.
Патроны и готовые простейшие выключатели привинчивают к
дощечкам винтами. Уложенные монтажные провода прикрепляются
скобками из U-образно изогнутой тонкой проволоки. Если в
качестве монтажной доски применяется толстый картон, то почти
все детали могут быть привязаны проволокой или толстыми
нитками к картону, для чего в нем заранее должно быть пробито
нужное число небольших отверстий. Монтажные провода лучше взять
из числа окрашенных*
76

На первой модели (рис. 55, а) собирается схема включения
одной лампы через выключатель, на второй (рис. 55, Ь) —одной
лампы, включаемой из различных мест через два выключателя, на
третьей (рис. 55, с) —люстры из четырех лампочек, включаемых
параллельно в две группы, одна из трех лампочек, другая —из
одной.
И
П
к
&<8>фф
Т i
1
к
i i
Рис. 55. Схема включения выключателей и лампочек накаливания.
Первый вариант:
а—включение одной лампочки из одного пункта при помощи одного
выключателя; b — включение одной лампочки из двух различных пунктов при
помощи двух выключателей; с — параллельное включение двух групп
лампочек в люстре при помощи двух выключателей.
Собранные модели устанавливают при помощи штативов на
демонстрационном столе в вертикальном положении и
соединительными проводами со штекерами на концах подключают к источнику
тока. Желательно в качестве источника тока использовать агрегаты
питания.
Примечания
1. Составление подобных схем вызывает у учащихся
большой интерес и отвечает задачам политехнического обучения.
Подобная сборка схем может быть выполнена учащимися в
i
Чг
Рис. 56. Схемы включения выключателей и лампочек
накаливания.
Второй вариант:
<i — включение одной лампочки из одного пункта при помощи одного
выключателя; Ъ — включение одной лампочки из двух различных
пунктов при помощи двух выключателей; с — параллельное
включение двух групп лампочек в люстре при помощи двух выключателей.
77

порядке их самостоятельной работы, особенно на занятиях
кружка или общества «Юный электрик». Кроме того,
выполнение подобной работы может быть предложено учащимся
в качестве домашнего задания.
2. Применение в этих моделях простейших выключателей
или звонковых кнопок ограничивает подключение схемы только
к низковольтному источнику тока. Подобные монтажи далеки
от применяемых в быту, и тем не менее для решения учебных
задач, стоящих перед школой, именно такие детали удовлет-
' /Фх
Рис. 57. Самодельный трехполюсный
переключатель:
а — вертикальный разрез; Ъ —
горизонтальная проекция; / — деревянное
основание; 2 — деревянный цилиндр; 3 —
металлическая пластинка; 4 — кнопки.
воряют требованиям, предъявляемым к познавательным
экспериментам.
3. Эксперимент может быть проведен в старших классах
на специальных занятиях кружка или в часы, отведенные на
электротехнику с настоящими, применяемыми в
электротехнике деталями.
4. Приближая эксперимент к условиям технически
грамотного выполнения работ по электромонтажу после
проведения описанного варианта составления схем, следует
повторить сборку, используя монтажные доски, ось
которых расположена вертикально (рис. 56), при этом
необходимо сделать новый монтаж проводов, патронов и
выключателей.
5. На место двух выключателей, используемых в схеме с
люстрой, может быть поставлен один самодельный переключатель
78

параллельного включения (рис.57). Модель такого
переключателя может быть изготовлена учащимися, проявившими
склонность к электроконструированию. В качестве контактов
можно использовать чертежные кнопки с круглой головкой,
переключающим ножом может быть Т-образный кусок латуни
(длина плеч по 20 мм), а рукояткой —деревянная круглая
палочка.
17. Предварительный эксперимент,
знакомящий с дуговой лампой
2 графитовых стержня, извлеченные из карандаша,
2 подставки-изолятора с зажимами, темное или
закопченное стекло, соединительные провода, выключатель,
источник постоянного тока (20 в).
Два графитовых стержня закрепляют в зажимах в
горизонтальном положении и располагают так, чтобы между концами
графитов, расположенных на одной прямой, оставался
небольшой зазор. Стержни соединительными проводами через
выключатель присоединяются к источнику тока (20 в).
После того как установка собрана и ток включен, один из
графитов осторожно подвигают к другому до момента
соприкосновения заостренных концов и тотчас же отодвигают на расстояние
около 1—2 мм. Между графитами вспыхивает яркое пламя дуговой
лампы —вольтова дуга.
На конусе угля, присоединенного к положительному полюсу
источника тока, постепенно образуется кратер.
На пламя дуги следует смотреть через темное или закопченное
стекло.
Примечание
Необходимо строго следить, чтобы ученики не смотрели
на электрическую дугу незащищенными глазами.
Наблюдение можно вести только через темное или закопченное стекло.
18. Модель простейшей дуговой лампы
2 угольных стержня из батарейки от карманного
фонарика, медная проволока (0 0,8 мм), 2 панели
с зажимами, медная пластинка с зажимом на одном
конце и укрепленным куском стальной пружины на
другом; к укрепленной стальной пружине должна
быть припаяна муфточка с винтовым зажимом;
небольшая планка с полочкой, в которую ввинчен
винт, горелка Бунзена, выключатель, штатив с тремя
лапками, темное или закопченное стекло,
соединительные провода, источники постоянного тока (20в—40 в),
79

источник переменного тока (127 в —220 в),
двояковыпуклая линза (F = 400 мм), плавкие предохранители
(6 а), сердечник к трансформатору, катушки (1500/300
витков или 750/150 витков), сопротивление 35 ом.
Сборка модели
Угольные стержни, извлеченные из старой батарейки от
карманного фонарика, прожигаются в пламени газовой горелки и
один из концов углей стачивается на конус. Из медной проволоки
скручивают две спирали по 5—б витков каждая и в них вставляют
1—«#
' ь', <Л) а
т<?9 &
-*dk
го в
Рис, 58. Установка для демонстрации принципа
действия дуговой лампы.
тупыми концами угли. Угольные стержни должны держаться в
спирали прочно, для этого спираль надо скрутить так, чтобы ее
внутренний диаметр был несколько меньше диаметра углей. При
плохом контакте между углем и спиралью в этом месте будет
возникать вольтова дуга. Один из углей, расположенный вертикально
заостренным концом вниз, укрепляется при помощи конца спирали
в муфточке, припаянной к стальной пружине. Пружина укреплена
на медной пластинке и при помощи последней закрепляется в
лапке штатива. Выступающий над медной пластинкой конец стальной
пружины должен быть длинным (не менее 60 мм) для предотвращения
излишнего нагревания медной пластинки при горении вольтовой
дуги. Над пружиной укрепляют панель, в одном из зажимов
которой укреплена планка с полочкой, в которую ввинчен винт.
Второй угольный стержень при помощи спирали укрепляется
заостренным концом вверх зажимом на панели, вставленной
в нижнюю муфту штатива. Расстояние между концами углей можно
изменять, ввинчивая или вывинчивая винт на полочке планки,
находящейся над пружиной (рис. 58),
Эксперимент
При помощи соединительных проводов через выключатель и
плавкие предохранители модель соединяют с источником постоянно-
80

го тока (20 в—40 в). Расстояние между обращенными друг к другу
концами угольных стержней должно быть около 1—2 мм.
Нажимая пальцами руки на конец пружины, приводим на
короткое время угольные стержни в соприкосновение. В месте
соприкосновения угли нагреваются. Как только будет освобождена пружина,
угольные стержни разойдутся на заданное расстояние (1—2 мм)
и между ними возникнет электрическая дуга.
Наблюдая через темное или закопченное стекло за
электрической дугой, нетрудно установить, что при питании установки
постоянным током очень сильно раскаляется уголь, соединенный с
положительным полюсом источника тока.
Примечания
1. На электрическую дугу нельзя смотреть незащищенными
глазами. Наблюдение следует вести только через темное или
закопченное стекло, установленное со стороны класса на
столе перед вольтовой дугой.
2. Эксперимент можно провести более упрощенно.
Заостренные с одной стороны угольные стержни из батареи от
карманного фонарика укрепляют в зажимах на двух
изолирующих подставках, присоединенных проводами через
выключатель и плавкие предохранители к источнику тока
(20 в —40 в). Приближая одну подставку к другой, касаются
заостренными концами угольных стержней друг друга. В
месте соприкосновения угли разогреваются, после чего
тотчас же отводятся на расстояние около 1 —2 мм, между
углями возникает электрическая дуга.
3. Если возникает необходимость использовать модель
вольтовой дуги как источник света для получения теневых
проекций, ее следует подключить к источнику тока с более
высоким напряжением (127 или 220 в). Если напряжение в
сети 220 в, следует последовательно с дуговой лампой включить
сопротивление около 35 ом, тогда, при общей величине тока
около 5 а, это сопротивление будет играть роль гасящего
сопротивления и возьмет на себя около 175 в (при напряжении в
сети 127 в гасящее сопротивление нужно взять около 18 ом,
рассчитанное также на ток 5 а. — А. Л.). В этом случае на угли
дуги придется напряжение около 45 в. При таком напряжении
электрическая дуга работает нормальна. Но работа на такой
установке требует большого внимания. Учеников без
наблюдения учителя оставлять нельзя.
4. Можно достичь большей наглядности эксперимента, если
электрическую дугу спроектировать на экран, удаленный от
нее на расстоянии около 2,5 м. Для этого между дуговой
лампой и экраном на расстояние около 500 мм от дуговой лампы
следует поместить двояковыпуклую линзу (F = 400 мм).
5. Модель дуговой лампы на короткое время можно
включать через трансформатор, собранный из готовых деталей
81

«Электроконструктора». При напряжении в сети 220 в
необходимо взять первичную катушку из 750 витков, а вторичную
250—150 витков. В этом случае на дуговую лампу будет
поступать ток под напряжением около 40 в, что обеспечивает ее
нормальное горение.
Угольные
стержни.
19. Модель „свечи Яблочкова"
2 угля с фитилями от дуговой лампы или 2
сплошных угля (0 6 мм), кусок резинового шланга (0 6 мм,
толщина стенок 1,5 мм), куски резинового шланга
(0 12 мм, толщина стенок 2 мм), латунь или жесть
(160 мм X 10 мм), 2 болтика с гайками (0 3 мм), 2
зажима-крокодила, соединительные провода, 2 плавких
предохранителя на панели, источник постоянного тока
(40 —50 в), трансформатор (750/250 витков), штатив,
гипс, ручные тисочки.
Изготовление модели
Из латуни или жести вырезают две полоски (длина 80 мм,
ширина 10 мм) и изгибают их так, чтобы получить два хомутика
диаметром по 6 мм, одевающиеся на угли. Для этого
полоски жести можно обернуть вокруг
цилиндрического сверла, имеющего тот
же диаметр, что и угли, а концы обжать
при помощи ручных тисочков. Б плоской
части хомутиков высверливают отверстия для
болтиков с гайками, которые будут
зажимами. От резинового шланга с внутренним
диаметром 6 мм отрезают один кусок длиною
20 мм и два куска длиною по 5 мм, а от
шланга с внутренним диаметром 12 мм —два
куска длиною по 8 мм каждый. Куски
резиновых шлангов натягивают на угли так,
чтобы длинный кусок в 20 мм был средним, с
помощью которого модель будет
удерживаться в лапке штатива. На один из углей по
обе стороны от среднего резинового кольца
одевают кусочки резинового шланга по 5 мм
и затем выше и ниже их на оба стержня
вместе натягивают кусочки резинового
шланга с внутренним диаметром 12 мм, длиною
по 8 мм (рис. 59).
После этого на каждый из углей надевают
^&аЙ?в? латунные хомутики.
зу —общий вид кон- Собранная модель «свечи Яблочкова»
тактного хомутика. зажимается в вертикальном положении в
ДерЖа*
темь\
Ьжим
^=Ю
82

лапке штатива, обхватывающей среднее широкое резиновое
кольцо. Концы углей следует срезать под углом 45° по направлению
друг к другу (см. рисунок). После сборки модели свечи
собирается трансформатор с первичной катушкой на 750 витков и
вторичной на 250 витков.
Эксперимент
При помощи соединительных проводов, на одном конце которых
укреплены зажимы-крокодилы, модель «свечи Яблочкова»
соединяют с вторичной катушкой трансформатора. Зажимы-крокодилы
захватывают болтики латунных хомутиков. На трансформатор
подают ток под напряжением 220 в от штепсельной розетки или еще
лучше от агрегата питания.
Для зажигания свечи надо верхние концы углей, срезанные
под прямым углом, на короткое время замкнуть третьим углем.
Как только дуга загорится, третий вспомогательный уголь следует
убрать. Свеча медленно сгорает, и при таком ее устройстве нет
надобности перемещать один уголь относительно другого.
Примечание
Если нет углей с фитилями, можно применить сплошные
угли, однако в этом случае пространство между углями
следует залить гипсом, чтобы электрическая дуга не могла
распространиться вниз вдоль углей.
20. Сварка в пламени электрической дуги
2 угольных стержня (0 6 лш), лезвия безопасных
бритв, полоски жести, ручные тиски, плоскогубцы,
сердечник трансформатора, 2 катушки (750 витков и
150 витков), плавкие предохранители на панели, 2
лабораторных штатива, 2 подставки-изолятора с
зажимами, источник тока (20 в) или штепсельная розетка
городской сети (127 или 220 в).
Два угольных стержня из батареи для карманного фонарика
укрепляют в горизонтальном положении зажимами на
изолирующих подставках. Электрический ток (20 в) от
трансформатора через рубильник и провода подается на угли. Пододвигая
одну из подставок, угольные стержни сближают до соприкосновения
и, как только место контакта разогреется, угли раздвигают до
образования промежутка между их концами в 2—3 мм. Между
концами углей вспыхивает электрическая дуга.
Несколько лезвий (4—5 шт.) безопасных бритв складывают
вместе и спрессовывают ручными тисочками или плоскогубцами.
Край такой пачки медленно вносят в пламя электрической дуги.
Лезвия оплавляются и свариваются. Так же можно сварить полоски
жести.
83

Примечание
Свариваемые полоски металла не следует вносить слишком
глубоко в пламя электрической дуги, так как при этом дуга
может погаснуть.
При производственной электросварке обычно одним
электродом служит металлическая деталь, а другим
—металлический стержень. Однако для такой сварки нужен ток
сравнительно большой величины, для большинства школ получить
такой ток довольно трудно.
21. Эксперимент, моделирующий действие
плавких предохранителей
Легкоплавкая тонкая проволока (0 0,2 мм, длина
100 мм) или очень тонкая медная проволока (0 0,1 мм)
2 тугоплавкие проволоки или 2 куска нагревательной
спирали (из проволоки 0 0,4 мм, длина каждого
выпрямленного куска 400 мм), кусок толстой медной
проволоки, 2 шерстяные нитки, 2 полоски папиросной
бумаги, электрическая лампочка (18 в) в патроне,
укрепленном на панели со штепсельными гнездами,
рубильник, 2 подставки-изолятора с зажимами, 2 крючка из
толстой проволоки, 2 лабораторных штатива,
соединительные провода, источник переменного тока (18 в),
трансформатор (127—220/18 в).
Подготовка эксперимента
Собирают установку, изображенную на рисунке 60. В качестве
плавкого предохранителя используют или легкоплавкую проволоку,
или очень тонкую медную проволоку длиною около 50 мм, подвешен-
Нитки
Высокоомныд прободник
Рис. 60. Установка для демонстрации действия легкоплавких
предохранителей.
ную на проволочные крючки. Концы крючков укрепляют в зажимах
на изолирующих подставках. Последовательно с легкоплавкой
проволокой включают электрическую лампочку, рубильник
и два куска тугоплавкой проволоки, например растянутой на-
84

гревательной спирали от электроплитки. Два куска тугоплавкой
проволоки, каждый длиною не менее 400 мм, натягивяют между
двумя панелями с зажимами, которые укреплены в вертикальном
положении на изолирующих штативах. Тугоплавкие проволоки
обертывают шерстяными нитками, поверх которых перегибают
полоски папиросной бумаги.
Экспер имент
Включением рубильника на установку подают ток,
электрическая лампочка тотчас загорается.
Параллельно электрической лампочке включают кусок
короткого соединительного провода. Лампочка гаснет, а проволока,
моделирующая плавкий предохранитель, быстро перегорает.
Выключив рубильник, удаляют провод, вызвавший короткое
замыкание. На место «перегоревшего» предохранителя
устанавливают «жучок»—кусок толстой медной проволоки.
Включив рубильник, убеждаются, что электрическая лампочка
горит. Вторично соединяют зажимы на панельке с электрической
лампочкой коротким толстым медным проводом. В этом случае
быстрее нагревается тугоплавкая проволока. Через короткое время
нитки, намотанные на тугоплавкую проволоку, воспламеняются,
а от них загорается папиросная бумага,
П римечания
1. В этом эксперименте на установку рекомендуется
подавать переменный ток (18 в) от трансформатора, чтобы ife
перегружать питающее устройство.
2. Эксперимент демонстрирует действие плавких
предохранителей и в то же время убедительно показывает вред
«жучков», устанавливаемых по неопытности и незнанию.
3. Проволока, моделирующая плавкий предохранитель,
должна быть подобрана такой, чтобы при коротком
замыкании она мгновенно перегорела. При отсутствии тонкой
свинцовой или другой легкоплавкой проволоки ее можно заменить
очень тонкой медной или латунной проволокой, лишенной
изоляции.
4. Длину тугоплавкой проволоки также необходимо
подобрать заранее, чтобы при коротком замыкании зажимов
электрической лампочки проволока безусловно раскалилась
бы и вызвала сгорание ниток и бумаги.
22. Модели автоматических
предохранителей электрической цепи
3 стальные полоски (куски часовой пружины, длина
каждой 100 мм, ширина 7 мм, толщина 0,15—0,20 мм),
биметаллическая пластинка (длина 150 мм),
электрическая лампочка (6 в) в патроне, укрепленном на па-
85

нели с зажимами, прямоугольный сердечник
электромагнита или П-образный сердечник трансформатора,
катушка с проводом (10—20 витков), рубильник, панель
с зажимами на изолирующей подставке, штатив
лабораторный, дощечка (80 мм X 50 мм X 7 мм),
небольшой деревянный брусок, деревянный цилиндр (0 12мм,
высота 60 мм), полоска жести (25 мм X 20 мм),
2 винтовых зажима, винты, медная или латунная
проволока (0 0,5 мм), соломинка, соединительные
провода, 2 зажима-крокодила, источник тока (6 в) —
желательно небольшой агрегат питания.
При конструировании автоматического предохранителя
электрической цепи от перегрузки используется либо магнитное действие
проводника с током, либо тепловое действие тока. В
промышленности при изготовлении автоматических предохранителей
электрической цепи от перегрузки используются оба действия тока. По
методическим соображениям целесообразно рассмотреть две
модели предохранителей.
Модель А
Модель автоматического предохранителя магнитного действия.
Электромагнитное реле
Сборка установки
Установка, моделирующая автоматический предохранитель
магнитного действия, воспроизведена на рисунке 61. Конец
плоской пружины или стальной пластинки нагревают и сталь
«отпускают», после чего этот конец выгибают в небольшой крючок. Подго-
ПроШяик для короткого замыкэния
Рис. 61. Установка для демонстрации действия автоматического
предохранителя магнитного действия. Электромагнитное реле.
тов ленная таким образом стальная пластинка будет являться
якорем.
На демонстрационном столе устанавливают либо прямоугольный,
либо П - образный сердечник от электромагнита. На верхний го-
86

ризонтальный стержень надевают катушку, имеющую 10—20
витков провода. Образуется электромагнит.
Якорь при помощи прижимного винта прижимают к нижнему
стержню П - образного сердечника таким образом, чтобы верхний
конец пластинки, изогнутый крючком, был на высоте сердечника
электромагнита. Другую стальную пластинку будем называть
контактной. Ее закрепляют в лапке штатива. Свободный конец этой
пластинки прокаливают на пламени и слегка изгибают вверх.
Штатив с контактной пластинкой придвигают к электромагниту
настолько, чтобы изогнутый конец контактной пластинки почти
упирался в якорь, располагаясь несколько выше его. Оттянув
вниз контактную пластинку, изогнутым концом ее подводят под
крючок якоря электромагнита.
На штативе, ниже муфты с контактной пластинкой, укрепляют
вторую муфту, в которую вставляют планку из изолирующего
материала с зажимами. Под один из зажимов этой планки поджимают:
а) металлическую пластинку с полочкой, в которую ввернут
контактный винт, б) провод, соединяющий пластинку с
контактным винтом, с одним из полюсов источника тока (через
выключатель).
При опущенной контактной пластинке, то есть когда она
удерживается крючком якоря, контактный винт должен касаться
контактной пластинки, как показано на рисунке 61.
Контактную пластинку проводом соединяют с одним из зажимов
катушки электромагнита. Последовательно с электромагнитом в
цепь тока включают электрическую лампочку.
Эксперимент
Включением рубильника на собранную установку подается
электрический ток. Электрическая лампочка загорается. Но
небольшой ток, протекающий по цепи, образует слабое магнитное поле
электромагнита, поэтому якорь очень слабо притягивается к
сердечнику электромагнита.
На участке цепи с электрической лампочкой вызывают
короткое замыкание. При коротком замыкании в цепи резко возрастает-
величина тока, а вокруг электромагнита создается сильное
магнитное поле. Электромагнит притягивает к себе якорь, освобождая
контактную пластинку. Пластинка выпрямляется, отходит от
контактного винта и ток в цепи прерывается. Другими словами,
срабатывает электромагнитное реле.
После устранения короткого замыкания легким нажимом руки
на контактную пластинку ее вновь подводят под крючок якоря,
восстанавливая в то же время контакт пластинки с контактным
винтом. Это соответствует нажиманию рукой на кнопку
автоматического ограничителя тока, выпускаемого электропромышленностью.
Если короткое замыкание в цепи не устранено, электромагнитное
реле вновь срабатывает.
87

Модель Б
биметаллическая
пластинка
Модель автоматического предохранителя с биметаллической
пластинкой. Термоэлектрическое реле
Сборка установки
Один конец биметаллической пластинки изгибают под прямым
углом в сторону, на которой находится металл с наименьшим
коэффициентом термического расширения1. Короткое отогнутое колено
при помощи двух винтов укрепляют на небольшом деревянном
бруске. Другой конец биметаллической пластинки изгибают в
противоположную сторону в виде небольшого крючка, к которому
припаивают короткую медную проволоку. На
медную проволоку одевают
соломинку, которая будет указателем
положения биметаллической
пластинки, а тем самым и указателем
выключения автоматического
предохранителя.
Кусок нагревательной спирали
растягивают и перекручивают в
спираль с внутренним диаметром около
8—10 мм, для чего используют
стеклянную трубку или цилиндрический
стержень указанного диаметра.
Концы спирали изгибаются в виде петли.
На деревянной доске небольших
размеров укрепляют два
штепсельных гнезда или два винтовых
зажима, под гайки которых поджимают
петли нагревательной спирали. На
той же доске укрепляют деревянный
брусочек с биметаллической
пластинкой, которую необходимо
предварительно продеть в нагревательную
спираль (рис. 62). Следует предус-
биметаллической пластинки, в
котором она при максимальном прогибании не касалась бы витков
спирали. Приготовленная деталь термоэлектрического реле
укрепляется в прорези деревянного цилиндра, последний
устанавливается в лапке короткого штатива.
Установка собирается по схеме, изображенной на рисунке 63,
а также по указаниям, приведенным для модели А. Собрав
установку, ее подключают к источнику тока (6 в).
Рис. 62. Деталь
автоматического предохранителя с
биметаллической пластинкой.
Термоэлектрическое реле из
биметаллической пластинки.
мотреть такое положение
1 В биметаллической пластинке латунь—инвар пластинку следует
отогнуть в сторону инвара. Инвар — сплав железа с 36,1% никеля. Инвар
почти не расширяется при нагревании. — А. Л.
88

Эксперимент
Включением рубильника на установку подается электрический
ток, и лампочка загорается.
Слабый ток вызывает очень незначительное нагревание
спирали, а значит, и помещенной в нее биметаллической пластинки.
При коротком замыкании на участке цепи с электрической
лампочкой ток в цепи резко возрастает. Спираль быстро нагревается.
Рис. 63. Установка для демонстрации действия автоматического
предохранителя с биметаллической пластинкой.
Биметаллическая пластинка выгибается, освобождая контактную
пластинку. Контактная пластинка выпрямляется и отходит от
контактного винта. Цепь размыкается.
Нагревательная спираль может сильно нагреться при
длительном прохождении даже слабых токов, и в этом случае
биметаллическая пластинка, изгибаясь, может освободить контактную
пластинку и цепь разомкнётся.
Соломинка, укрепленная на медном стерженьке, по мере
выгибания биметаллической пластинки будет указывать степень
нагревания провода на данном участке электрической цепи.
Примечание
Оба эксперимента на моделях дают убедительную и
наглядную картину действия автоматических предохранителей
электрической цепи от перегрузки —электромагнитного и
термоэлектрического реле, как автоматических
ограничителей тока.
Оба эксперимента имеют большое значение в
политехническом образовании учащихся. Они показывают, что
электромагнитное реле, как ограничитель тока, срабатывает
мгновенно, а термоэлектрическое реле срабатывает значительно
медленнее, так как необходимо время на нагревание спирали
и на соответствующее изгибание биметаллической пластинки.
Термоэлектрическое реле срабатывает как при
превышении допустимой величины тока в цепи при коротких
замыканиях, так и при постепенном, но непрерывном повышении
температуры проводов всей цепи.

§ 13. ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
23. Электропроводимость жидкостей
Бензол, хлороформ1, дистиллированная вода, вода
из водопровода, слабый раствор серной кислоты,
раствор натриевой щелочи, водный раствор поваренной соли,
амперметр с шунтами, химический стакан, круглая
деревянная дощечка-крышка (0 по размеру
химического стакана), 2 угольных стержня, выключатель,
соединительные провода, источник тока (2—4 в),
желательно автономный агрегат питания.
Подготовка эксперимента
Два электрода, которыми могут быть угольные стержни из
батарейки от карманного фонарика, вставляют в отверстия,
просверленные в крышке к химическому стакану. На концы
угольных электродов, выступающие над крышкой, надевают металли-
Отдерстив для
дыходз гззод
Рис. 64.
Укрепление круглых
угольных электродов в
деревянной
крышке вольтаметра.
Рис. 65. Способ укрепления угольных
электродов вольтаметра при помощи
металлических стержней и
подставок-изоляторов с зажимами.
ческие колпачки или спирали с частыми витками медной проволоки,
свободные концы которой служат токоприемниками (рис. 64).
Вместо угольных стержней можно использовать угольные пластинки,
которые следует укрепить на металлических стержнях. Между
угольными пластинками помещают изолирующую прокладку,
например кусок текстолита. Металлические стержни с угольными
пластинками укрепляют в зажимах на изолирующих подставках
(рис. 65).
1 Вряд ли целесообразно применять хлороформ, и без него в
эксперименте используется большой набор различных веществ. — А. с/7.
90

Эксперимент
Большие химические стаканы, взятые по числу исследуемых
растворов и жидкостей, устанавливают на демонстрационном столе
и наполняют исследуемыми жидкостями.
Целесообразно взять следующие жидкости: бензол, хлороформ,
дистиллированную воду, водопроводную воду, разведенную серную
кислоту, водный раствор натриевой щелочи и раствор поваренной
соли.
Составляют электрическую цепь из последовательно
соединенных: источника тока (2—4 в), выключателя, угольных электродов
и амперметра. Электроды по очереди погружают в исследуемые
жидкости, при переносе тщательно ополаскивая их в
дистиллированной воде.
При погружении электродов в бензол, хлороформ и
дистиллированную воду стрелка амперметра не отклоняется,
следовательно, эти жидкости тока не проводят. При погружении электродов в
воду, налитую из водопровода, стрелка амперметра отклоняется
от положения равновесия на небольшой угол. Водопроводная вода
слабо проводит электрический ток. Погружая электроды в раствор
серной кислоты, водный раствор щелочи и раствор поваренной
соли, наблюдают, что стрелка амперметра резко отклоняется.
Значит, эти растворы являются хорошими проводниками
электрического тока (электролитами. —Л. «/7.).
Амперметр перед погружением электродов в растворы кислот-
щелочей и солей следует зашунтировать.
Примечания
1. Вместо угольных электродов можно использовать
платиновую проволоку или молибденовую фольгу от старых
радиоламп.
2. Можно показать зависимость электропроводимости
раствора от концентрации растворенной в ней соли или щелочи.
Для этого целесообразно воспользоваться химическим
стаканом с дистиллированной водой и по каплям добавлять в нее
раствор серной кислоты. После добавления каждой капли
кислоты показания амперметра следует записывать и на
основании полученных данных составить график зависимости
электропроводимости раствора от концентрации (см. Э—40).
Заменив в цепи амперметр лампочкой накаливания, можно
увеличение электропроводимости раствора наблюдать по
увеличению яркости накала волоска лампочки.
24. Электролиз воды, подкисленной
серной кислотой
Отрезок широкой стеклянной трубки (0 80—100 мм,
длина 200 мм), пробка, диаметр которой совпадал бы
с диаметром стеклянной трубки, 2 угольных стержня
91

из батарейки от карманного фонарика, 2 платиновые или
молибденовые проволоки (длина каждой 120 мм),
электрическая лампочка накаливания (100 в/п),
лучина, крановая замазка или вазелин, аппарат Гофмана,
выключатель, соединительные провода, из них 2 с
зажимами-крокодилами, штатив, батарея
аккумуляторов (2—4 в) или агрегат питания.
Подготовка эксперимента
В пробке просверливают два отверстия, диаметры которых
были бы равны диаметрам угольных стержней, и стержни вставляют
в эти отверстия. На
выступающие короткие концы угольных
стержней надевают спирали из
медной или латунной
проволоки, свободные концы которых
служат токоприемниками. Если
Рис. 66. Само- Рис. 67. Аппарат Гофмана
дельный прибор для электролиза подкислен-
для электролиза ной воды,
подкисленной
воды.
соединительные провода имеют зажимы-крокодилы, тогда
контакты с угольными стержнями могут быть осуществлены с
помощью этих зажимов. На пробку надевают широкую
стеклянную трубку. Угольные электроды через рубильник соединяют с
источником постоянного тока (4 в).
Эксперимент
Широкая стеклянная трубка, как ванна, заполняется примерно
наполовину водой, подкисленной серной кислотой. Ванна
укрепляется в лапках штатива.
На электроды сверху надевают пробирки, заполненные
подкисленной водой (рис. 66).
92

При включении рубильника на электродах начинают
выделяться продукты разложения воды: на катоде —водород, а на
аноде — кислород. Выделяющиеся газы накапливаются в
пробирках, вытесняя из них подкисленную воду. При достаточном
накоплении газов в пробирках их надо исследовать.
Эксперимент может быть проведен и на аппарате Гофмана —•
приборе для разложения воды электрическим током (рис. 67),
Примечания
1. Если в качестве источника тока используется агрегат
питания или другой источник постоянного или прямого тока,
заменяющий аккумулятор, целесообр азно последовательно
с прибором для разложения воды включить лампочку
накаливания.
2. При длительном применении угольных электродов
процесс выделения газов в пробирках может происходить очень
медленно и даже полностью прекратиться из-за отложения
на электродах выделяющихся солей. Поэтому действие
прибора следует предварительно проверить и при надобности
угольные стержни заменить новыми.
3. Применяя угольные электроды и самодельный прибор,
нельзя ожидать точных количественных результатов экспе-
рИхМента. Проведенный на таких приборах эксперимент
следует рассматривать как предварительный, имеющий
качественный характер.
4. Для того чтобы убедиться, что в пробирках
действительно накопились водород и кислород, следует использовать
свойства этих газов. Водород при поджигании быстро и с
легким взрывом сгорает. Кислород поддерживает горение,
поэтому внесенная в него тлеющая лучина или уголек ярко
вспыхивает.
5. При отсутствии угольных электродов их можно заменить
платиновыми или молибденовыми проволоками или
фольгой из перегоревшей радиолампы.
6. В результате эксперимента, проведенного на приборе
Гофмана с градуированными бюретками и металлическими
электродами, можно установить количественное соотношение
объемов выделившихся газов. Водорода по объему выделяется
в два раза больше, чем кислорода.
7. По окончании эксперимента на аппарате Гофмана
подкисленную воду надо вылить из прибора. Стеклянные
краны вынуть, тщательно протереть и хранить
привязанными к штативу прибора. Перед проведением следующего
эксперимента краны надлежит смазать тонким слоем крановой
замазкд или вазелина и поставить на место.
93

25. Получение гальеанокопии юбилейной
медали или другого барельефа.
Гальванопластика
Юбилейная медаль или другой барельеф, гипс,
порошок графита, медный купорос, гибкий картон,
машинное масло или жир, кисточка, медная проволока,
медная пластинка, стеклянный сосуд (ванна), амперметр,
реостат, зажимы на изолирующих подставках,
толстая медная проволока, рубильник, соединительные
провода, батарея аккумуляторов (12 в), штатив
лабораторный.
Подготовка эксперимента
Изготовление матрицы
Юбилейную медаль или другой барельеф покрывают тонким
слоем машинного масла или жира и по ранту обертывают полоской
гибкого картона так, чтобы образовался цилиндр высотою 10—15 мм.
В образовавшийся цилиндр наливают разведенный гипс. После
застывания гипса картонный цилиндр удаляют и медаль снимают
с гипсового столбика —отпечатка.
Чтобы гипсовый отпечаток сделать электропроводящим, его
при помощи кисточки покрывают слоем графита, затем по ранту
обвязывают медной проволокой и место обвязки покрывают слоем
графита в порошке. Такой гипсовый отпечаток будет
матрицей.
Стеклянный сосуд (ванну) наполняют насыщенным водным
раствором медного купороса. На дне ванны все время должны лежать
кристаллы медного купороса.
Эксперимент
Берут два куска толстой медной проволоки. К одному куску
проволоки подвешивают матрицу, к другому—медную пластинку
и обе проволоки укрепляют в зажимах на изолирующих
подставках.
Матрицу и медную пластинку погружают в ванну с раствором
медного купороса.
Составляют электрическую цепь из источника постоянного
тока, рубильника, амперметра и ванны, соединенных
последовательно. При этом матрицу соединяют с отрицательным полюсом
источника тока, а медную пластину — с положительным. Тем
самым матрица становится катодом, а металлическая
пластина — анодом.
Лицевая сторона матрицы, несущая изображение, должна
быть обращена в сторону медной пластины и находиться от нее
на расстоянии нескольких сантиметров,
94

Величину тока следует подобрать такой, чтобы плотность
тока была около 0,02 а-см-2. Плотность тока регулируется
реостатом, а также изменением расстояния между матрицей и
медной пластиной под контролем амперметра.
При замыкании рубильника начинается процесс электролиза.
Покрытие матрицы слоем меди толщиной 2—3 мм длится
десятки часов. При достижении желаемой толщины покрытия цепь
размыкают и полученную гальванокопию снимают с матрицы.
Примечания
1. Чтобы получить достаточно плотную и прочную
гальванокопию, следует в предварительном опыте определить
наиболее благоприятную плотность электрического тока в
ванне и только после этого проводить описанный
эксперимент.
2. Описанным приемом можно произвести покрытие
медью искусственных цветов или листьев. Для этого
предварительно их следует покрыть слоем графита.
26. Демонстрация формовки кислотного
аккумулятора
2 свинцовые пластины, разведенная серная
кислота, большой химический стакан, электрическая
лампочка (2 в) на панельке с штепсельными гнездами,
амперметр или гальванометр (нуль — посередине
шкалы), рубильник, соединительные провода, 2 зажима-
крокодила, 2 зажима на изолирующих подставках,
источник постоянного тока (12 в).
Эксперимент моделирует установку для зарядки
аккумулятора и возбуждает у учащихся интерес к пониманию
происходящего при этом процесса.
Химический стакан наполняют разведенной серной кислотой.
Две свинцовые пластины укрепляют в зажимах на изолирующих
подстазках и опускают в стакан с разведенной серной кислотой.
Получается модель аккумулятора.
Составляют электрическую цепь из последовательно
соединенных: модели аккумулятора, амперметра, рубильника и
электрической лампочки. При замыкании рубильника лампочка
не зажигается, отклонения стрелки амперметра тоже не
происходит.
Затем на участке между рубильником и моделью
аккумулятора цепь разрывают и образовавшиеся концы проводов
соединяют с источником постоянного тока (12 в). При замыкании
рубильника можно видеть выделение газа на обеих свинцовых
пластинах. Выделяются водород и кислород. Свинцовая пласти-
95

на, присоединенная к положительному полюсу источника тока,
покрывается коричневым слоем окиси свинца. Стрелка
амперметра отклоняется (рис. 68). Идет формовка пластин и зарядка
аккумулятора.
А
V
?)к
Ю-12 V
з±г
оо о о о
о о о о с
Рис. 68, Установка для зарядки аккумулятора.
Разомкнув рубильник, отключают источник тока, а провода
замыкают. Образуется электрическая цепь, подобная собранной
в начале эксперимента. При замыкании рубильника электрическая
11faJ~jMA
Рис* 69* Установка для демонстрации наличия электрического
тока в цепи при разрядке аккумулятора.
лампочка на некоторое время ярко загорается, а стрелка амперметра
отклоняется, но в противоположную сторону (рис. 69). Происходит
разрядка аккумулятора.
27. Определение полюса источника
постоянного тока по изменению окраски
раствора
Отвар листьев краснокочанной капусты, водный
раствор сульфата натрия, фенолфталеин, водный раствор
натриевой щелочи, дистиллированная вода, U -
образная стеклянная трубка, стеклянная воронка,
фильтровальная бумага, химический стакан, стеклянная плас-
Ж

тинка, нитки, горелка Бунзена, платиновые электроды,
электрическая лампочка (4—6 в), соединительные
провода со штекерами на конце, источник постоянного тока:
батарея аккумуляторов (4 —6 в) или автономный агрегат
питания, лабораторный штатив.
Эксперимент А. Изменение окраски отвара листьев
краснокочанной капусты
Чтобы подготовить отвар, листья краснокочанной капусты
опускают в широкий химический стакан, заливают водой и
кипятят. Полученный красно-фиолетовый отвар после остывания
фильтруют через фильтровальную бумагу, опущенную в стеклянную
воронку.
U - образную стеклянную трубку укрепляют в лапке штатива
и заполняют слабым водным раствором сульфата натрия, в который
добавляют отвар листьев краснокочанной капусты. Раствор
приобретает фиолетовую окраску.
В оба колена U - образной трубки помещают электроды так,
чтобы они оказались погруженными в раствор. Электроды через
рубильник соединяют с источником постоянного тока. При
замыкании рубильника произойдет изменение окраски раствора. У
катода раствор окрасится в зеленый, а у анода в красный цвет.
Эксперимент Б. Окраска полюсиндикаторной бумаги
Два соединительных провода со штекерами присоединяют
к источнику тока через лампы накаливания (см. Э—8.)
Листок влажной фильтровальной бумаги, пропитанной
раствором сернокислого натрия и фенолфталеина, помещают на
стеклянную пластинку, лежащую на столе. На фильтровальную
бумагу кладут короткую нитку, смоченную раствором натриевой
щелочи. Бумага под ниткой тотчас же окрасится в малиновый цвет.
Затем по обе стороны от нитки и на равных расстояних к бумаге
прижимаются ножи штекеров соединительных проводов, идущих от
источника постоянного тока. Под действием электрического тока
ионы гидроксила начнут двигаться к аноду, окрашивая по пути
бумагу в малиновый цвет. Направление перемещения окраски
укажет истинное направление тока в цепи и тем самым полярность
источника тока.
Примечания
1. Бумага, пропитанная водным раствором сульфата
натрия и фенолфталеина, носит название полюсиндикаторной
бумаги.
Подобную бумагу можно приготовить и иным способом,
приведенным в Э—8.
97

2. В качестве электродов в эксперименте А можно
применить молибденовые электроды из перегоревшей радиолампы
и лишь в крайнем случае угольные стержни.
28. Определение полярности источника
тока при помощи полюсиндикаторной
бумаги
Полюсиндикаторная бумага (см. Э—8), кусок жести
или латуни, медная проволока, стеклянная
пластинка, вода, соединительные провода со штекерами на
концах, 2 соединительных провода с
зажимами-крокодилами, электрическая лампочка (220 в), укрепленная в
патроне на панели со штепсельными гнездами, источники
постоянного тока (14 в) и переменного тока (220 в).
Полюсиндикаторную бумагу, смоченную водой, помещают на
кусок жести или латуни. Лист латуни через зажим-крокодил
соединяют с отрицательным полюсом источника тока. Штекером
другого соединительного провода,
соединенного с положительным полюсом
источника тока, по влажной бумаге
проводят штрих. На поверхности
бумаги появляется полоса, окрашенная
в малиново-красный цвет.
Если влажную
полюсиндикаторную бумагу положить на
стеклянную пластинку, то штекеры двух
соединительных проводов, идущих
от источника тока, следует связать
и провести ножами штекеров по
бумаге. За тем штекером, который
соединен с отрицательным полюсом
источника тока, образуется след,
окрашенный в красный цвет (рис. 70, а).
Такой же эксперимент следует
провести, соединив штекеры с
источником переменного тока. В этом
случае, во избежание короткого
замыкания, штекеры следует включить
через рубильник и электрическую
лампочку. Штекеры связывают.
Быстрым движением по поверхности
влажной полюсиндикаторной бумаги проводят связанными вместе
штекерами. На бумаге остаются два ряда красных точек.
Нетрудно установить, что красные точки расположены в шахматном
порядке (рис. 70, Ь).
Рис. 70. След на
полюсиндикаторной бумаге:
а — при постоянном токе; Ь — при
переменном токе.
98

Если по полюсиндикаторной бумаге будут скользить концы
тонкой медной проволоки, которой обвиты ножи штекеров, то
красные точки на индикаторной бумаге будут более четкими.
Свободные концы медной проволоки,удлиняющие ножи штекеров,
должны иметь длину около 20 мм. Их следует изогнуть так, чтобы
расстояние между ними было около 5 мм.
Примечание
Изготовление полюсиндикаторной бумаги описано в Э—8.
Такую бумагу следует заготовить заранее.

ГЛАВА Ш
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
§ 14. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЗАПИСКА
1. Из всех вопросов школьного курса электричества особенное
значение имеют основные законы электрических
цепей. К ним относятся: закон Г. Ома, закон мощности и
работы тока и законы Кирхгофа, Можно утверждать, что закон Ома
и законы Кирхгофа являются ключевыми к пониманию учения об
электрическом токе. Тем важнее проанализировать трудности,
возникающие при изучении этого материала, чтобы по
возможности избежать их или по крайней мере свести до минимума.
Понятие сопротивления было введено в 1826 году Георгом Омом.
Оно было получено на основании математического определения.
Ом установил, что между напряжением и величиной тока в
реальных электрических цепях существует зависимость, которую он
выразил уравнением ?7=6./. Коэффициент
пропорциональности, или другими словами показатель отношения b = j- (частное
от деления напряжения на величину тока), теперь повсеместно
обозначаемый R, он и назвал сопротивлением. Так
абстрактный расчет был положен в основу понятия о сопротивлении,
величине, которая во всем учении об электричестве имеет
исключительное значение.
На первой ступени изучения электричества столь отвлеченное
понятие, как сопротивление, порождает значительные трудности.
Они возникают из того, что для учащихся понятие сопротивления,
как производной величины двух основных электрических
величин— напряжения и величины тока, слишком абстрактно. Это
особенно отчетливо выступает при определении единицы
сопротивления — ома ( Q ). Представления о чисто математических,
абстрактных определениях у учащихся младшей и средней ступени
обучения в соответствии с уровнем их общего развития обычно
очень невелики. Они требуют конкретных, ощутимых
представлений и хотят каждое новое понятие воспринимать наглядно. И это
должно быть принято во внимание. На первой ступени изучения
100

физики не следует бояться отойти от исторического толкования
понятия сопротивления. Следует сопротивление давать как одну
из основных величин, вне зависимости от напряжения и величины
тока. В эксперименте Э—29 показаны возможности такого
толкования. Сопротивление показывается как свойство вещества
сдерживать протекание электрического тока и уменьшать величину
тока. Выбор этого пути не вступает в противоречие с принципом
научности, поскольку такое толкование сопротивления заложено,
в конечном счете, и в понятии сопротивления, предложенном Омом.
Этот прием наглядно представляет сопротивление, как
самостоятельную величину, однако он порождает новые трудности во всех
тех случаях, когда возникает необходимость определить
сопротивление какого-нибудь конкретного проводника, то есть измерить
величину сопротивления проводника. И это тем более сложно, так
как сама единица сопротивления —ом еще не определена. Строго
говоря, определить ее возможно лишь на основании закона Ома.
Правда, эти трудности можно обойти, указав, что за единицу
сопротивления принят ом, как величина, выведенная на основании
опыта, значение и характер которого будет рассмотрен позже. В
связи с этим целесообразно показать учащимся проволочное
сопротивление в 1 ом, как своеобразный эталон, или еще лучше
ознакомить их со ступенчатым штепсельным или рычажным
реостатом1. При этом учащиеся под руководством учителя без особой
трудности на опыте могут определить сопротивление ряда
проводников, заменяя проводник, величина сопротивления которого
известна, проводником, сопротивление которого следует измерить,
то есть решить задачу методом сопоставления, как это и указано в
эксперименте Э—44. В этом случае для учащихся будет очевидно,
что сопротивления двух проводников будут одинаковы, если при
одинаковом напряжении через них пойдет ток одной и той же
величины. Пользуясь таким методом, можно подготовить несколько
проводников для дальнейших экспериментов, определив их
сопротивление в омах. Это значительно облегчит понимание единицы
сопротивления и поможет в восприятии величины
сопротивления конкретного проводника. Эта подготовительная работа
особенно важна для понимания пользования так называемой доской
сопротивлений, которой при изучении законов тока на первой
ступени пользуются довольно часто.
Кроме описанного приема, когда единица сопротивления
выводится без ссылки на закон Ома, есть еще один путь, вовсе
исключающий применение этого закона. Обычно для многих работ, и в
частности при выводе самого закона Ома, можно допустить
применение вспомогательных условных эталонов сопротивления, как
это указано в Э—30. Для этой цели очень удобны проволочные со-
1 Нам думается, что следовало бы ознакомить учащихся и с
«международным омом», как сопротивлением, равным сопротивлению при строго
постоянном токе ртутного столба высотою 106,300 см, имеющего сечение,
одинаковое по всей длине, 1 мм2и массу 14,4521 г, взятого при 0°С. — А. Л.
101

противления из константановой проволоки (длина 400 мм, диаметр
0,3 мм), которые одновременно можно использовать и для
изготовления досок сопротивлений. Этот путь использования условных
эталонов на первый взгляд кажется несколько своеобразным,
идущим в обход трудностей. Но для учащихся, работающих под
руководством учителя, такой путь наиболее доступен. Со строго
научной точки зрения он также имеет преимущество, поскольку
определение единицы сопротивления не требует знания закона Ома.
Он заслуживает внимания и с методической точки зрения, так
как указывает путь изготовления условного эталона
сопротивления, удовлетворяющего требованиям ряда экспериментов. Условные
эталоны при надобности без особого труда могут быть измерены в
омах или заменены соответствующими сопротивлениями с заранее
определенной величиной. Учителю можно посоветовать
испробовать этот прием, чтобы на основе опыта иметь собственное
суждение о приемлемости предложенного пути.
Для тех же целей проволочное сопротивление можно заменить
несколькими, одинакового типа электрическими лампами с
угольной нитью.
2. Принимая во внимание высказанное выше соображение,
надо полагать, что в дальнейшем вывод закона Ома даже на
первой ступени обучения не вызовет указанных трудностей. Вывод
закона экспериментальным путем дан в экспериментах с Э—31 по
Э—33. Применение в указанных экспериментах доски
сопротивлений значительно упрощает вывод закона. Зависимость между
величиной тока и напряжением и величиной тока и сопротивлением
целесообразнее установить на основании двух самостоятельных
рядов наблюдений, сведя результаты экспериментов в две таблицы.
Из этих двух рядов наблюдений можно сделать два вывода: 1) что
величина тока (при постоянном сопротивлении. —А. Л.)
настолько же возрастает, насколько возрастает напряжение (это можно
выразить как /~?/), 2) что величина тока (при постоянном
напряжении. — Л. Л.) обратно пропорциональна сопротивлению (это
можно выразить как /~^)> или величина тока при постоянном
напряжении возрастает при уменьшении сопротивления. (Так
как величина ^-обычно называется проводимостью, то тот же вы-
вод можно дать в другой формулировке: величина тока при
постоянном напряжении прямо пропорциональна
проводимости. — А. Л.). j
К этим выводам можно добавить исследование отношения—, а
при проведении второго ряда наблюдений—произведения /. /?.
(Это произведение называется падением напряжения / -R = U.
— А. Л.)
На первой ступени обучения следует брать отношение уу , а
U и
не -у , поскольку величина тока рассматривается как зависимая,
102

переменная величина, и, как таковую, ее лучше помещать в
числителе дроби1. На старшей ступени обучения, напротив, следует
рассматривать, как это делает Ом, отношение —.
Из приближенного постоянства показателя отношения —
учащиеся могут установить прямую зависимость величины тока и
напряжения (и сделать вывод, что при постоянном сопротивлении
увеличение величины тока в цепи может иметь место только при
соответствующем увеличении напряжения. —А. Л.), а из
приближенного постоянства произведения IR можно установить
обратную зависимость величины тока и сопротивления. (Иными
словами: при постоянстве падения напряжения на данном участке
цепи величина тока может быть увеличена лишь при уменьшении
сопротивления. —А. Л.) Смотри таблицы, приведенные в Э—31.
Эти сопоставления позволяют закончить исследования,
подтверждающие закон Ома.
В том случае, если эти несколько абстрактные рассуждения
еще не вполне доступны учащимся, следует рассмотреть
помещенные в таблицах (Э—31) единицы измерения исследуемых величин.
При этом всегда можно сопоставить исходные данные того или
иного ряда опытов с конечными, помещенными в последней
колонке таблиц. Учащиеся не должны испытывать особых трудностей
при получении обобщающих выводов. Они сами смогут извлечь
необходимые данные из таблиц для вывода закона. Если учащиеся
подведены к такому решению вопроса, следует, как дальнейший
шаг, заменить применяемую вЭ—31 условную единицу
сопротивления физической единицей —омом. При этом само собой всплывает
определение единицы сопротивления ома через ампер и вольт.
Заключительной частью эксперимента будет вывод формулы
закона Ома:
R9
Школы, не имеющие в своем распоряжении доски
сопротивления, могут использовать вспомогательные приспособления, как
это указано в Э—34.
Если для вывода формулы закона Ома на первой ступени
обучения вполне допустим предложенный метод, то на старшей
ступени ни в коем случае не следует оставлять учащихся в неведении
относительно того, как исторически развивалось понятие
сопротивления. Один из возможных путей такого изучения дается в
Э—34. Предлагаемый в этом Эксперименте путь решения вопроса
близок к тому, по которому шел Георг Ом. В эксперименте
исследуется зависимость между напряжением и величиной тока в
1 В этом случае следовало бы ввести понятие проводимости, однако
авторы руководства этого не делают — А. Л.
103

проводниках постоянной длины и поперечного сечения. Учащиеся
устанавливают, что величина отношения напряжения к величине
тока при неизменной температуре постоянна и что отношение U : /
равно величине R, выражая которую в омах можно найти
величину сопротивления на данном участке цепи. Этот же эксперимент
позволяет установить, что сопротивление ни в какой мере не
является коэффициентом пропорциональности между напряжением
и величиной тока, хотя бы потому, что величина,/?, оставаясь
постоянной во время проведения эксперимента, меняется в зависимости
от температуры, пусть незначительно, но вполне заметно1.
Но если формула R = — служит не только уравнением для
экспериментального определения сопротивления, но и для
выражения закона Ома, то в последнем случае R должно быть заранее
обусловлено, как величина постоянная, и, по Ому, закон имеет
следующую формулировку:
При постоянном сопротивлении
напряжение и величина тока прямо
пропорциональны.
Именно такая формулировка закона Ома имеет большое
познавательное значение (что, к сожалению, довольно часто
опускается).
В Э—35 и Э—36 рассматривается закон Ома для участка
цепи (твердые и жидкостные проводники).
3. В экспериментах, объединенных в § 16, рассматривается
закон сопротивления проводников. В Э—37 и Э—38
устанавливается отдельно зависимость величины сопротивления проводника от
площади поперечного сечения и от его длины. В обоих
экспериментах используются простейшие приспособления. Определение
сопротивления ведется исходя из закона Ома. Оба эксперимента не
вызывают трудности и могут быть предложены для
самостоятельной лабораторной работы. В следующем эксперименте Э—39
рассматривается зависимость сопротивления от материала
проводника, одновременно вводится понятие удельного сопротивления
исходя из уравнения
*-?•
Этот эксперимент предназначен для лабораторной работы и его
следует проводить, разбив класс на несколько групп. Каждой
группе поручается исследование проводника из одного какого-
нибудь материала, что позволяет затем, сопоставляя результаты
отдельных групп, более отчетливо установить зависимость
величины удельного сопротивления от материала проводника.
1 Эксперимент, кроме того, устанавливает, что величина # при
неизменной температуре не зависит от напряжения и величины тока, во всяком
случае в твердых и жидких проводниках, а зависит исключительно от свойств
вещества, из которого изготовлен проводник. — Л. Л.
1С4

Более высокие требования к абстрактному мышлению
учащихся предъявляет Э—40. При проведении данного эксперимента
исходят из того, что сопротивления проводников можно рассматривать
как равные, если при одинаковом напряжении на их концах по
ним протекает ток одной и той же величины. Эксперимент
отличается от проводившихся ранее тем, что закон сопротивления
выводится на основе нескольких рядов опытов, осуществляемых
различными группами учащихся. И в том случае, если каждая из
групп учащихся работает с проводником из одного какого-то
материала, закон сопротивления выводится как результат совместной
работы всего класса при сопоставлении результатов отдельных
групп. Именно в этом его большое воспитательное значение, так
как учащиеся осознают свою ответственность за результат работы
целого коллектива.
Заключительными экспериментами этого параграфа являются
Э—41, Э — 42 и Э — 43, в которых рассматривается зависимость
величины сопротивления от температуры проводника. Из них
Э — 41 —чисто демонстрационный эксперимент.
4. Измерение величины сопротивления
дается в экспериментах, предназначенных для самостоятельных
лабораторных работ учащихся. Из предложенных в § 17
экспериментов Э—44 проводится методом замены исследуемого проводника
проводником с известным сопротивлением, основываясь на законе
Ома. Поэтому он особенно удобен на младшей ступени обучения.
В этом эксперименте выдерживается постоянство напряжения и
величины тока и тем самым достигается действительное сравнение
величины сопротивления.
Дальнейшим развитием эксперимента является Э—45, в котором
определяется сопротивление потребителя (электрической плитки),
основываясь на законе Ома. Эксперимент в известной мере
является примером своеобразного стандарта для измерения сопротивлений
и во многих последующих случаях может явиться как
существенной их частью, так и вспомогательным экспериментом для
определения величины сопротивления.
Заключительным экспериментом по измерению сопротивлений
является Э—47 на мостике Уитстона, как бы подытоживающий
развитие техники измерения сопротивлений. Ему предшествует
эксперимент Э—46. Но в основе его лежат законы тока в
разветвленной цепи, поэтому Э—46 целесообразно проводить лишь на старшей
ступени обучения. Метод измерения сопротивлений прл помощи
мостика Уитстона является наиболее точным, в этом его
преимущества перед другими методами. В этом эксперименте величина
измеряемого сопротивления сопоставляется с величиной известного
сопротивления.
5. Изучение вопросов о мощности и работе тока
(§ 18) на младшей ступени обучения целесообразно начинать с
понятия о мощности. Вначале следует ограничиться лишь
качественными экспериментами, указывая, однако, на зависимость
105

между величинами, определяющими мощность. Для демонстрации
подобной зависимости наиболее удобен эксперимент Э—49, в
котором показателем использования полной мощности служит яркость
свечения ламп накаливания, а изменение общей потребляемой
мощности определяется по числу включенных ламп накаливания
и по характеру их включения. Величина напряжения
определяется числом включаемых аккумуляторов или гальванических
элементов. Единственная величина, требующая измерения, это
величина тока. В этом эксперименте очень наглядно
демонстрируется связь между мощностью, напряжением и величиной
тока, что позволяет составить уравнение мощности тока,
а затем перейти к уравнению работы тока. Это не вызовет
затруднений, если попутно прибегнуть к аналогичному выводу
в механике.
В экспериментах Э—50 и Э—51 дается развитие рассмотренного
эксперимента Э—49. Нужно иметь в виду, что изучение закона
Джоуля о тепловом действии тока (Э—50) в его строгих формах,
как и определение теплового эквивалента работы тока, следует
перенести на старшую ступень обучения.
6. В двух последних параграфах третьей главы (§§ 19 и 20)
рассмотрены эксперименты понеразветвленной и
разветвленной электрическим цепям.
Неразветвленная электрическая цепь рассматривается в § 19.
В § 20 рассматривается разветвленная цепь и в экспериментах
Э—57 и Э—58 — закон Кирхгофа о распределении токов в
разветвлениях.
Большое образовательное и политехническое значение имеет
3—59, где рассматривается схема электрических проводок в
квартирах. Все элементы в учебных схемах должны соответствовать
действительным техническим схемам и реальным установкам.
Выбор числа объектов предоставляется преподавателю или
даже самим учащимся. Этот эксперимент принадлежит к
числу таких, которые могут быть проведены не только в
общеобразовательных школах, но и в школах профессионального
обучения.
В эксперименте Э—61 рассматривается вопрос о расширении
границ измерений амперметра и шунтирование приборов, а в Э—63
и Э—64 на основе измерений определяется величина внутреннего
сопротивления амперметра и вольтметра. Ученики должны четко
усвоить, что при включении измерительных приборов величина
напряжения и величина тока в цепи претерпевают изменения,
однако это относится только к электродинамическим приборам и не
относится к электростатическим.
Падение напряжения на зажимах источников тока при
изменении нагрузки внешней цепи демонстрируется в Э-—65. Поскольку
этот вопрос имеет в электротехнике большое значение, то Э—65,
естественно, играет важную роль в расширении политехнического
кругозора.
106

Широкое применение в электро- и радрютехнике делителей
напряжения обязывает преподавателей обратить особое внимание на
необходимость проведения Э—66, где рассматриваются способы
включения делителя напряжения в цепи и выполнение работы с ним.
§ 15. ЗАКОН ОМА
29. Предварительный эксперимент,
знакомящий с электрическим сопротивлением
3 низковольтные лампочки (3,5 в) в патронах,
укрепленных на панельках со штепсельными гнездами,
соединительные провода со штекерами, рубильник,
батарея аккумуляторов.
Значение эксперимента состоит в том, чтобы дать первое
представление об электрическом (омическом) сопротивлении
проводников. Однако в эксперименте не ставится задача проводить какие-
либо измерения, он ограничивается лишь качественной оценкой
сопротивления. Задача эксперимента —
показать влияние электрического
сопротивления цепи на протекающий по ней
электрический ток. При проведении экс-
пер имента целесообр аз но использовать
батарею аккумуляторов.
В цепь, состоящую из батареи акку- рИс. 71. Схема цепи
муляторов и рубильника, включают при для изучения сопротив-
помощи соединительных проводов снача- ления.
ла одну, затем две и, наконец, три
последовательно соединенные электрические лампочки (рис. 71).
Нетрудно убедиться, что яркость горящих лампочек с
включением каждой новой лампочки резко ослабевает. При
последовательном включении всех трех лампочек, при неизменном
источнике напряжения, яркость их становится настолько незначительной,
что свечение волоска едва различимо.
Эксперимент позволяет сделать вывод, что ^лампочки обладают
электрическим сопротивлением, с возрастанием которого величина
тока убывает.
30. Изготовление и исследование условных
эталонов сопротивления (УЭС)
3 куска константановой проволоки (0 0,3 мм, длина
каждого куска 400 мм), доска с тремя парами винтовых
зажимов (так называемая доска сопротивлений),
амперметр (1 а), 3 электрические лампочки с угольным
волоском, доска с укрепленными на ней тремя патронами
и 3 парами винтовых зажимов (по одной паре у каж-
!. 1.1.
107

дого патрона), рубильник, соединительные провода,
аккумулятор, кусачки.
В задачу эксперимента входит получение трех константановых
проволок, имеющих равное электрическое сопротивление. Такие
отрезки проволоки называются условными эталонами
сопротивления — УЭС. Они могут быть использованы при проведении
эксперимента Э—31 по исследованию закона Ома до введения
физической единицы сопротивления —ома.
Эксперимент
Между каждой парой зажимов, укрепленных на доске,
натягивают одинаковые по длине и площади поперечного сечения куски
константановой проволоки. Затем собирают электрическую цепь
из аккумулятора, амперметра, рубильника и одной из проволок
(рис. 72). При замыкании рубильника по цепи идет электрический
ток, величину которого определяют при помощи амперметра.
После этого, выключив рубильник,
соединительные провода переносят на другую
пару зажимов, между которыми натянута
вторая проволока. Замкнув рубильник, вновь
измеряют величину тока. Таким же
образом поступают и с третьей проволокой.
Поскольку все проволоки изготовлены из
одного и того же материала (константана), а
Рис. 72. ^ Схема са- также имеют одинаковую длину и площадь
модельной доски со- поперечного сечения, то есть одинаковое
противлении. электрическое сопротивление, то при одном
и том же источнике тока (а значит, и
одинаковом напряжении на концах этих проволок) по цепи идет
одинаковый ток, что и устанавливается на основе показаний
амперметра. Следовательно, такие отрезки проволоки могут служить
определенной условной единицей сопротивления. Мы предлагаем
называть ее условным эталоном сопротивления (УЭС).
Примечания
1. В том случае, если показания амперметра будут
несколько отличаться друг от друга при включении различных
проволок, следует установить, при какой проволоке
показание наибольшее (можно сделать вывод, что электрическое
сопротивление такой проволоки наименьшее). В этом случае
для получения равных сопротивлений две другие проволоки
следует несколько укоротить, обкусывая кусачками их концы
и многократно измеряя величину тока, проходящего по
цепи при включении такой проволоки. Для того чтобы
проволоки могли служить условными эталонами сопротивлений,
следует укорачиванием добиться равенства их
электрических сопротивлений.
108

2. Вместо кусков константановой проволоки можно за
УЭС принять сопротивление электрических лампочек с
угольной нитью, проведя аналогичный эксперимент на доске с
укрепленными патронами. Лампы с металлической нитью
брать не следует, так как их сопротивление существенно
зависит от температуры.
31. Исследование закона Ома
при помощи доски сопротивлений
Доска сопротивлений с укрепленными на ней тремя
УЭС (см. Э—30), амперметр (1 а), вольтметр (10 в),
ползунковый реостат, рубильник, соединительные
провода, батарея аккумуляторов (6—10 в) или агрегат
питания.
Щ
rTrt
1 серия опытов. Зависимость величины тока от
напряжения при постоянном сопротивлении.
На доске сопротивлений все три проволоки, рассматриваемые
как УЭС, включают последовательно. Одной проволоки в этом
эксперименте недостаточно, так как ее
электрическое сопротивление мало и
это вызовет при проведении
эксперимента значительное возрастание
величины тока. В качестве источника тока
лучше всего использовать батарею
аккумуляторов и только при их
отсутствии следует прибегнуть к агрегату
питания.
Для того чтобы можно было точно
по ступеням измерять напряжение на
входных зажимах доски сопротивлений,
следует источник питания подключить
не непосредственно к доске
сопротивлений, а через делитель напряжения
(потенциометр). Для контроля за
напряжением параллельно проволоке
включают вольтметр (на входные зажимы
доски сопротивлений). Кроме того, в
цепь включают амперметр и рубильник
(рис. 73, а). Для увеличения
напряжения можно увеличивать число
аккумуляторов, включая их последовательно
(рис. 73, 6).
Изменение напряжения на входных зажимах доски
сопротивлений необходимо вести ступенями по 2 в, каждый раз измеряя
I
Нонстантн
V.
&
3-е—&
Рис. 73. Схема цепи для
изучения закона Ома:
a — регулировка напряжения при
помощи делителя напряжения;
Ъ — регулировка напряжения при
подключении различного числа
источников тока.
109

величину тока. Данные эксперимента следует занести в таблицу
по образцу приведенной таблицы, составленной на основании
одного из экспериментов.
Таблица 2
Влияние напряжения на величину
тока при постоянном сопротивлении

Напряжение
j U
в
2
4
6
Величина
тока
/
а
0,24
0,48
0,71
/
и
а/в
0,120
0,120
0,И8
[ Среднее 0,119
и
I
в/а
8,33
8,33
8,45
8,37
Jj#l
|
8«
а
0 2 4 6 У
напряжение
Рис. 74. График зависимости
величины тока от напряжения
при постоянном сопротивлении.
Данные эксперимента, сведенные в таблицу, позволяют
составить график зависимости величины тока от напряжения при
постоянном сопротивлении (рис. 74).
На основании проведенного эксперимента становится
очевидным, что величина тока возрастает соответственно возрастанию
напряжения.
2 серия опытов. Зависимость величины тока от
сопротивления при постоянном напряжении на
концах исследуемого участка цепи.
В этом эксперименте доска сопротивлений используется
по-иному. Проволоки, служащие условным эталоном сопротивления,
включаются последовательно —вначале одна, затем две и,
наконец, три.
Напряжение во время проведения эксперимента должно быть
безусловно постоянным, для чего при каждом новом включении
УЭС необходимо напряжение регулировать, перемещая ползунок
на делителе напряжения под контролем вольтметра. Величину
тока измеряют при помощи амперметра при каждом изменении
сопротивления, то есть при включении сначала одной, потом двух
и, наконец, трех проволок. Данные эксперимента следует занести
в таблицу по образцу приведенной таблицы 3, составленной на
основании эксперимента с теми же проволоками, которые были
использованы при проведении первой серии опытов.
На основании данных эксперимента, сведенных в таблицу,
можно составить график зависимости величины тока от
сопротивления при постоянном напряжении (рис. 75).
по

/'
Эксперимент позволяет сделать вывод, что величина тока
убывает соответственно возрастанию величины сопротивления.
R
Таблица 3
Влияние сопротивления на величину
тока при постоянном напряжении

Напряжение
и
в
2
2
2

Сопротивление
R
УЭС
1
2
3
Величина
тока
/
/•/?
а | а-УЭС 1
«0,71
«0,36
«0,24
«0,71
«0,72
«0,72
Среднее 0,72
i 2 з а
Сопротивление
Рис. 75. График зависимости
величины тока от
сопротивления при постоянном
напряжении.
Сопоставление данных, полученных в результате двух серий
опытов, отраженных в двух таблицах, позволяет сделать общий
вывод: Величина топа возрастает пропорционально увеличению
напряжения и убывает обратно пропорционально увеличению
сопротивления.
При последующем введении физической единицы
сопротивления ома этот вывод приводит к формулировке закона, носящего
имя Георга Ома:
Величина тока равна частному от деления напряжения на
сопротивление1
г и
R
Примечания
1. Изучение закона Ома в нашем эксперименте было
проведено при использовании условных эталонов
сопротивления УЭС. Это, однако, не значит, что возможно только
такое решение задачи (см. М. 3., § 14, п. 1). Кто выбирает
другой путь, обычно сообщает, что существует физическая
единица сопротивления—ом. Но в этом случае необходимо
объяснить, что применяемые на доске сопротивлений проволоки
обладают сопротивлением, равным, в приведенном примере,
1 Мы склонны отказаться от такой формулировки закона Ома, заменив
ее обычной: «Величина тока на участке цепи прямо пропорциональна
напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению». — А. Л.
111

2,79 х)м^2,8 ом, что нетрудно определить из отношения
напряжения к величине тока (см. последнюю графу
таблицы 2). При этом таблица 3 примет иной вид.
Таблица 4
Влияние сопротивления на величину
тока при постоянном напряжении

Напряжение
и
в
2
2
2

Сопротивление
R
ОМ
2,8
5,6
8,4
Величина
тока
/
а
! 0,71
1 0,36
0,24
/•Я
а*ом
«1,99
«2,02
«2,02
Среднее «2,01
2. На первом этапе обучения, к моменту проведения этого
эксперимента, учащиеся обычно с трудом представляют
себе прямую и обратную пропорциональность. Между тем в
результате опытного изучения закона Ома и на основании
табличных данных устанавливается прямая и обратная
пропорциональность между входящими в формулу величинами.
Поэтому, может быть, вначале не следует пользоваться
выражениями/— U и I——•
И все же мы не отказываемся от сопоставления величин
и должны исследовать указанные в последней колонке таблиц
отношение — и произведение / • R. Но, возможно, для
усвоения взаимозависимости между величинами на этой
ступени обучения целесообразно выразить результаты
эксперимента составлением таблиц несколько иного вида, что
поможет понять приведенные выше серии опытов.
Таблица 5
Зависимость величины тока от напряжения
при постоянном сопротивлении
Напряжение
и
в
2в = Ь2в
4в = 2.2*
6в=3-2в
Величина тока
/
а
0,24а = 1 -0,24а
0,48а = 2.0,24а
0,71а = 3-0,24а
№

Для второй серии опытов также могут быть созданы
вспомогательные таблицы.
Таблица 6
Зависимость величины тока от сопротивления
при постоянном напряжении
Вариант 1
Сопротивление
1 R
УЭС
1 УЭС = 1 . 1 УЭС
2 УЭС=2. 1 УЭС
3 УЭС=3- 1 УЭС
Величина тока
/
а
0,71 а= — -0,71 а
0,36 а = —• . 0,71 а
2
0,24 а = — • 0,71 а
Вариант 2
Сопротивление
R
1 ом
2,8=1-2,8
5,6 = 2-2,8
8,4=3-2,8
Величина тока
/
а
0,71 я=— * 0,71 а
0,36 а = — • 0,71 а
2
0,24 а=— • 0,71 а
Из приведенных таблиц учащимся даже на ранней
ступени обучения становится очевидно, что величина тока
возрастает в такой же мере, как и напряжение (тем больше —
чем больше), и в такой же мере убывает, в какой
сопротивление возрастает (тем меньше —чем больше).
32. Исследование закона Ома
при помощи ламп накаливания
3 электрические лампочки с угольной нитью (127 в
или 220 в) в патронах, укрепленных на панельках с
зажимами, миллиамперметр (50 ма), рубильник, сое-
113

динительные провода, батарея аккумуляторов (6 в) или
автономный агрегат питания.
Проведение эксперимента аналогично проведению Э—31. Вместо
доски сопротивлений с натянутыми проволоками следует взять
доску сопротивлений с тремя патронами для электрических
лампочек (см. Э—30). Проводя, аналогично Э—31, две серии опытов,
следует в первом случае ступенями по два вольта изменять
напряжение от 2 до 6 в последовательным подключением отдельных
аккумуляторов батареи (рис. 76). При этом
r*hl|l*h ступенями будет возрастать и величина
\ \ * тока—1,5 ма; 3,0 ма; 4,5 ма.
Впрочем, значение величин тока будет
зависеть от сопротивления волоска лампо-
Во второй серии опытов
целесообразно взять постоянное напряжение
Рис. 76. Схема электриче- (6 в) и последовательно включать сна-
ской цепи с лампочками на- чала 0ДНУ) Затем две и, наконец, три
каливания^дл^вывода зако- лампочки> Величина тока при этом
соответственно будет уменьшаться,
сначала в два, а затем в три раза.
Данные эксперимента следует занести в таблицы, подобные
таблицам в Э—31, и составить соответствующие графики.
Обе серии опытов позволяют убедиться в справедливости
закона Ома.
Примечания
1. В эксперименте используют также условный эталон
сопротивления, однако, в отличие от Э—31 таким условным
эталоном являются не проволоки постоянной длины и сечения,
а электрические лампочки с угольной нитью. Такие лампочки
при слабых токах, используемых в настоящем эксперименте,
обладают достаточно постоянным сопротивлением, не
зависящим от незначительных изменений температуры, что
позволяет производить достаточно точные измерения. Здесь не
рекомендуется пользоваться лампочками с металлической
нитью, так как их сопротивление даже при слабых токах
заметно изменяется при самых незначительных изменениях
температуры. К таким лампочкам можно прибегнуть только
в крайнем случае, при отсутствии ламп с угольной нитью.
Тогда время горения должно быть сведено до минимума
необходимого только для отсчета величины тока по
амперметру; между каждым их включением должен быть дан
достаточный промежуток времени, чтобы волосок лампочки
успел осгыть. Результаты эксперимента обычно менее точны,
чем при применении лампочек с угольной нитью.
114

2. В этом эксперименте в качестве источника тока лучше
всего использовать аккумуляторы. В случае применения
агрегата питания параллельно ему нужно включать делитель
напряжения.
33. Исследование закона Ома при помощи
нагревательной спирали
Нагревательная спираль от электроплитки, 4
тонкие свинцовые полоски (длина каждой40 мм), вольтметр
(25 в), амперметр (1 а), ползунковый реостат (100 ом),
соединительные провода, 2 соединительных провода с
зажимами-крокодилами, рубильник, 2 панели с зажимами
на изолирующих подставках, подставка, источник тока
(12 в), изолированные провода, круглая деревянная
палочка или металлический стержень (0 2 мм, длина 600 мм).
Сборка установки
Из нагревательной спирали можно изготовить заменитель
доски сопротивлений, позволяющий исследовать закон Ома.
Нагревательную спираль, надетую на длинный деревянный
или металлический штырь, растягивают дс тех пор, пока ее длина
Рис. 77* Установка для вывода закона Ома при помощи
нагревательной спирали (полусхема).
не будет равна примерно 600 мм Растянутую спираль укрепляют
в зажимах двух панелей на изолирующих подставках,
отставленных на такое расстояние друг от друга, чтобы спираль была
достаточно натянута и ее отдельные витки не касались друг друга
(рис. 77). Подсчитав общее число витков спирали и разделив^ на
пять равных частей (участков), на конце каждого участка набра-
115

сзрг=з:
<*м
3
Рис. 78. Схема электрической цепи
для вывода закона Ома при помощи
нагревательной спирали измерением
сопротивления и величины тока.
сывают узкую полоску свинца, которая будет заменять зажимы.
Полоски свинца должны быть подвешены так, чтобы их можно
было с обеих сторон захватить в челюсти зажима-крокодила,
которыми заканчиваются два соединительных провода.
Подготовленная таким образом
нагревательная спираль является
своеобразным ступенчатым
сопротивлением.
При помощи
соединительных проводов собирают цепь из
последовательно включенных:
нагревательной спирали,
амперметра и рубильника. Такую
цепь через делитель
напряжения присоединяют к источнику
тока (рис. 78).
Параллельно спирали или ее отдельным участкам включают
вольтметр.
1 серия опытов. Зависимость величины тока от
напряжения при постоянном сопротивлении
Включив в цепь всего один участок нагревательной спирали1 и
при помощи делителя напряжения подав на этот участок
напряжение в 2 в, производят измерение величины тока. Затем, переставляя
ползунок на делителе напряжения, подают на этот участок
напряжение сначала 4, затем 6, 8 и, наконец, 12 в, каждый раз измеряя
величину тока.
Результаты эксперимента заносятся в таблицу, и по ним
составляется график зависимости величины тока от напряжения
(см. Э—31).
Таблица 7
Зависимость величины тока от напряжения
при постоянном сопротивлении
(один участок нагревательной спирали)

Напряжение
/
1 в
1 4
6
8
12
Величина
тока
и
а
0,28
0,41
0,56
0,83
/
и
а/в
0,070
0,068
0,070
0,069
и
I
в/а = ом
14,3
14,6
14,3
14,3 1
Среднее «0,069 «14,4
116

Из постоянства отношений в хорошем их приближении
нетрудно установить, что величина тока пропорциональна напряжению
2 серия опытов, Зависимость величины тока от
сопротивления при постоянном напряжении
Эксперимент проводится при постоянном напряжении (12 в).
Последовательно включают один за другим участки
нагревательной спирали, при этом величина тока убывает ступенями.
Поскольку во время эксперимента происходит перераспределение
напряжения, то при каждом новом включении участков спирали
необходимо, перемещая ползунок делителя напряжения,
поддерживать последнее цд 12 в.
Принимая в этом эксперименте участки спирали за условные
эталоны сопротивлений (УЭС), на основании результатов
эксперимента составляют таблицу соотношения величин.
Таблица 8
Зависимость величины тока
от сопротивления при постоянном
напряжении (12 в)
I Число

включенных
участков

Сопротивление
R
J | УЭС
| 1
2
з
4
5
1 |
2
3
4
1 5
Величина
тока
/
а
0,88
0,43
0,29
0,22
0,18
/•/?
а • УЭС
0,88 1
0,86
0,87
0,88
0,90
Среднее % 0,88
По данным эксперимента нетрудно установить, что величина
тока при постоянном напряжении обратно пропорциональна
сопротивлению
ч-
Сопоставляя результаты обеих серий опытов, устанавливают
зависимость величины тока от напряжения и сопротивления.
При последующем введении физической единицы
сопротивления (ом), так же как и в Э—31, возможно вывести формулу
закона Ома
и
Д17

Примечания
1. При обработке материала данного эксперимента еле-
дует предварительно ознакомиться с примечанием Э—3L
2. Последняя колонка таблицы 7 дает величину
сопротивления участка спирали, выраженную в физической единице
сопротивления —в омах.
34. Определение сопротивления
как величины, измеряемой отношением
напряэюения к величине тока
Доска с двумя парами зажимов, между которыми
натянуты константановая и никелиновая проволоки
равной длины и равного диаметра (00,4 мму длина
каждой 1200 мм), ползунковый реостат (100 ом),
рубильник, амперметр (2,5 а), вольтметр (6 в),
соединительные провода, батарея аккумуляторов (6 в) или
агрегат питания.
Этот эксперимент должен показать учащимся, что определение
сопротивления по методу, данному Георгом Омом, еще не
вскрывает полностью соотношение величин, отражаемое законом Ома,
и что вслед за первыми работами велись длительные исследования,
прежде чем был выведен закон.
Эксперимент
Константановую проволоку, натянутую между двумя
зажимами, подключают последовательно с амперметром и рубильником
через делитель напряжения к источнику тока.
-?l) о-^о-
I
_ I
го*
1
Рис. 79. Схема электрической цепи для
изучения взаимозависимости напряжения и
величины тока при постоянном сопротивлении
(вольтметр на схеме не указан).
Напряжение на концах проволоки измеряют при помощи
включенного параллельно ей вольтметра. На проволоку вначале
подается напряжение в 2 в, затем, ступенями по два вольта,
увеличивают до 10 в (рис. 79).
Л8

При каждом переключении на новое напряжение рубильник
должен включаться на время, достаточное только для того,
чтобы снять показания величины тока. Длительное включение
рубильника может привести к нагреванию проволоки, а это
изменит ее сопротивление. Все данные эксперимента заносятся в
таблицу.
Затем константановую проволоку заменяют никелиновой,
укрепленной на доске между второй парой зажимов, и весь ряд
изменений проводится в той же последовательности при изменении
напряжения от 2 до 10 в,
Таблица 9
Зависимость между напряжением и величиной тока при исследовании
проволок из разного материала, но одной и той же длины и площади
сечения (0 0,4 лш, длина 1200 мм)
Константановая проволока

Напряжение
и
в
! 2
4
6
10
Величина
тока
/
а
0,42
0,84
1,26
2,08
f=«
в/а = ом
4,76
4,76
4,76
4,80
Среднее « 4,77
Никелиновая проволока

Напряжение
и
в
2
4
8
10
Величина
тока
/
а
0,52
1,04
2,06
2,56
7-
в/а = ом
3,85
3,85
3,88
3,90
Среднее «3,87
На основании эксперимента совершенно очевидно, что для
каждой из проволок отношение напряжения к величине тока, в
хорошем приближении, постоянно, но имеет различные значения.
Эти отношения были определены Георгом Омом как
коэффициенты, характеризующие сопротивления проводника (R), и позже
для них была введена особая физическая единица — ом.
Примечание
Наблюдаемое в этом эксперименте некоторое увеличение
численного значения отношения — = R к концу каждого
ряда измерений можно объяснить некоторым повышением
температуры проволок, что и приводит к увеличению их
сопротивления.
119

35. Исследование закона Ома для участков
последовательно соединенной цепи
3 проводника, сопротивления которых известны
(20 ом, 50 ом, 80 ом), амперметр (1 а), вольтметр
(20 в), рубильник, соединительные провода, источник
тока (20 в).
Три проводника, сопротивления которых известны,
соединяют последовательно друг с другом. Кроме того,
последовательно включают амперметр и рубильник и всю цепь подключают
к источнику тока. Параллельно каждому из проводников
включают вольтметр, чтобы его включение не нарушало режима
собранной цепи (рис. 80).
-©-
20 =
к=ж
hrc
,jj>
~®
Рис. 80. Схема электрической цепи для
вывода закона Ома (для участка цепи).
Вначале измеряют напряжение «а концах участка цепи,
состоящей из трех последовательно соединенных проводников, а
также величину тока в цепи. Затем производят измерение падения
напряжения на каждом из проводников. Данные измерений
заносят в таблицу.
Таблица 10
Распределение падений напряжения на участках
последовательно соединенной цепи
№
участков
1 1
2
з
1 1-3

Сопротивление
R
ом
20
50
80
150

Напряжение
и
в
2,6
6,5
10,4
19,5
R
в/ом = а
0,13 1
0,13
0,13
0,13 1
На основании полученных результатов становится очевидным,
что падение напряжения на каждом из Проводников, включенных
последовательно, пропорционально величинам их сопротивлений
и что для каждого последовательно соединенного участка отноше-
120

ние напряжения на его концах к сопротивлению есть величина
постоянная, равная величине тока в цепи.
Это утверждение позволяет применить закон Ома для любого
участка цепи.
36. Исследование закона Ома
на жидкостных сопротивлениях
Этиловый спирт (40 мл), медный купорос, 2 медные
пластинки, стеклянная трубка (0 10 мм, длина около
400 мм), прямоугольный стеклянный сосуд, ползунко-
вый реостат (300 ом), вольтметр, амперметр,
рубильник, соединительные провода, 2 соединительных
провода с зажимами-крокодилами, кусок картона, штатив,
горелка Бунзена, источник тока (10 в).
При помощи горелки Бунзена или спиртовки стеклянную
трубку изгибают U-образно. Такую трубку укрепляют в лапке штатива
коленами вверх и заполняют этиловым спиртом. Уровень спирта в
коленах должен быть примерно на половине их высоты. В оба ко-
т
I А (д) с^ 1
Рис. 81. Схема электрической цепи для
вывода закона Ома (для участка с жидкостным
проводником).
лена погружают железные тонкие стержни, выполняющие роль
электродов. Электроды должны быть несколько выше краев U-об-
разной трубки, чтобы концы электродов можно было захватить
зажимами-крокодилами. Этими электродами прокалывают кусочки
толстого картона. Нижние концы электродов погружают в спирт.
Куски картона служат держателями электродов и крышками колен
U-образной трубки.
Соединенные последовательно: жидкостное сопротивление,
амперметр и рубильник подключают к источнику тока через
делитель напряжения. Параллельно жидкостному сопротивлению
включают вольтметр (рис . 81).
Перемещая ползунок реостата, изменяют напряжение на
электродах ступенями по два вольта от 2 до 10 е. Каждый раз соответ-
121

ственно надо измерять величину тока. Эксперимент проводится
вначале при возрастании напряжения от 2 до 10 в, затем при
снижении напряжения от 10 до 2 в. Величины измеряемого тока в
первом случае обозначают значком / \ , а во втором / \ . Для каждой
ступени напряжения определяют сопротивление, как отношение
напряжения к величине тока.
Данные эксперимента в хорошем приближении дают значение
величины сопротивления жидкостного проводника. Некоторое
изменение величины сопротивления можно объяснить
незначительным нагреванием спирта при прохождении электрического тока.
В жидкостных проводниках повышение температуры вызывает
понижение величины сопротивления.
Таблица 11
Определение величины сопротивления жидкостного
проводника
Напряже-
| ние
1 U
в
1 2
4
б
! s
ю
Величина
тока
/t
ма
0,18
0,37
0,58
0,78
0,99
п
ма
0,1-9
0,40
0,59
0,80
0,99
Среднее
значение
величины тока
/t+/*|
2

Сопротивление
М
ма | в:а=ом\
0,19
0,39
0,59
0,79
0,99
10,52
10,26
10,17
10,13
10,10
Среднее: 10,23
Примечание
Стеклянную U-образную трубку можно заменить
небольшим стеклянным прямоугольным сосудом, наполненным
водным раствором медного купороса. В этом случае в качестве
электродов нужно взять медные пластинки (рис. 82). Сопро-
Рис. 82. Жидкостный реостат,
г 22

тивление такого электролита значительно меньше, чем
сопротивление этилового спирта. Наибольшая проводимость
водного раствора медного купороса наблюдается при
концентрации 15%. Кроме медного купороса, могут быть применены
й другие водные растворы (см. таблицу удельных
сопротивлений в примечании к Э—40).
§ 16. ЗАКОНЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ.
ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
37. Зависимость сопротивления проводника
от его длины при постоянной площади
поперечного сечения
Никелиновая, константановая или железная
проволока (00,2 мм, длина около 3000мм), доска
сопротивлений, 3 подставки-изолятора с зажимами, амперметр
(1 а) с шунтом, вольтметр (10 в), ползунковый
реостат-, соединительные провода, 2 соединительных
провода с зажимами-крокодилами на концах, рубильник,
метровая измерительная линейка, батарея
аккумуляторов (10 в) или агрегат питания.
Сборка установки
Установку собирают по электротехнической схеме,
изображенной на рисунке 83. Расположение деталей на демонстрационном
ytWT" исследуемое Т
7 ' сопротивление
Рис. 83. Схема электрической цепи
для исследования зависимости
сопротивления проводника от его длины.
столе должно быть таким, при котором обеспечено расстояние
между подставками Ki и Кг около трех метров, для чего при
надобности демонстрационный стол следует удлинить.
Изолирующие подставки, обозначенные на схеме KL и /С2,
устанавливают в левой стороне стола и по возможности ближе к его краю,
чтобы для перемещения подставки /С3 вправо было
достаточно места. Зажимы Ki и К3 через рубильник и делитель
напряжения подключают к источнику электрического тока.
123

Между зажимами Ki и /(2 при помощи коротких соединительных
проводов включают амперметр, а между зажимами /С2 и К3
—вольтметр, соединительные провода должны быть такой длины,
чтобы они не мешали свободному перемещению подставки К3 вдоль
стола вправо от подставки /Сг- Исследуемая проволока
натягивается между /С2 и /С3«
Эксперимент
В этом эксперименте целесообразно использовать константано-
вую проволоку как проводник тока, которую присоединяют к
зажимам /Сг и К$- Концы этой проволоки укрепляют достаточна
прочно под зажимами, однако так, чтобы в процессе
эксперимента контакт можно было бы легко освобождать, изменяя длину
проволоки.
В начале эксперимента проволока берется длиною в 1 м, а
далее ступенями по 0,5 м удлиняется до 1,5 ж, 2,0 м и, наконец,
2,5 м. На участке между зажимами /С2 и /С3 ПРИ помощи
делителя напряжения поддерживается постоянное напряжение. На
каждой новой ступени переключения, то есть при каждой новой
длине проволоки, измеряется величина тока. Величина сопротивления
рассчитывается по формуле R = — . Все полученные в
результате эксперимента данные заносятся в таблицу.
Таблица 12
Зависимость сопротивления константановой проволоки
от ее длины при постоянной площади
поперечного сечения
(0 0,2 мм, S= 0,031 мм2)
Длина

проволоки
/

Напряжение
и
Величина
тока
I
ж 1 в | а
1,00
1,50
2,00
2,50
8
8
8
8
0,50
0,34
0,26
0,20

Сопротивление
R
ом
16,0
23,5
30,8
40,0
1
ом/м
16,0
15,7
15,4
16,0
Среднее: 15,8
На основании данных эксперимента составляется график
зависимости сопротивления проводника постоянного сечения от
124

его длины (рис. 84). Исследование графика и таблицы позволяет
сделать вывод, что сопротивление проводника постоянного
сечения при неизменной температуре пропорционально его длине
Примечания
1. Вместо константановой проволоки может быть взята
никелиновая или даже железная проволока, но в последнем
случае следует взять амперметр с
границей измерения до 10 а или
зашунтировать ранее включенный
амперметр, так как сопротивление
железной проволоки того же
сечения значительно меньше
сопротивления константановой
проволоки.
2. Эксперимент рекомендуется
провести и при другом
напряжении. Это особенно целесообразно
сделать, если лабораторные работы
выполняют сами учащиеся. При
сравнении результатов
эксперимента, проведенного при различном напряжении, указанная
закономерность выступает еще более убедительно.
3. Перед проведением эксперимента следует также
обратиться к примечанию 3 следующего эксперимента Э—38.
38* Зависимость сопротивления проводника
от площади поперечного сечения
при постоянной длине
Й\
*40
\а
У
/
0 1 2 м
Длина проводника
Рис. 84. График
зависимости сопротивления
проводника от его длины.
Константановая или стальная проволока различного
сечения (длина 1000 мм) или проволоки равного
сечения, но большей длины (5000 мм), медная проволока
(0 4жж), микрометр или штангенциркуль, измерительная
линейка, доска сопротивлений, соединительные провода,
рубильник, 3 подставки-изолятора с зажимами,
амперметр (1 а), шунт к амперметру, увеличивающий
границы измерения прибора (до 10 а), вольтметр (10 в),
ползунковый реостат, винты, толстая резина, батарея
аккумуляторов или агрегат питания.
Установка для проведения эксперимента собирается по той же
схеме, которая рассмотрена в Э—37 (рис. 83). Однако расстояние
между зажимами /Сг и /Сз остается неизменным и равным по
возможности точно одному метру. Поэтому всю установку удобно
поместить в центральной части стола.
125

До проведения эксперимента при помощи микрометра или
штангенциркуля измеряют диаметр константановых проволок
различного сечения. Сопротивление таких проволок, как и в Э—37„
определяется по формуле
К зажимам К* и /Сз подается напряжение 2 в, которые
необходимо поддерживать при помощи делителя напряжения в
течение всего времени проведения эксперимента.
Куски константановои проволоки разного сечения один за
другим подключают под зажимы 7^2 и /Сз. При каждой новой
замене проволок производится измерение величины тока.
Все данные эксперимента заносятся в таблицу
Таблица 13
Зависимость сопротивления константановои проволоки постоянной
длины от площади поперечного сечения
Диаметр
Площадь
поперечного
сечения

Напряжение
Величина
тока

Сопротивление
0| S \ U \ /1 /?=*/:/
м
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
мм2
0,008
0,031
0,071
0,126
0,196
в
2
2
2
2
2
а
0,03
0,12
0,28
0,50
0,77
ом
66,7
16.7
7,1
4,0
2,6
Д-S
ом-мм2 \
0,53
0,52
0,50
0,50
0,50 f
| Среднее: 0,51 [
По данным эксперимента составляется график зависимости
сопротивления константановои проволоки постоянной длины от
площади поперечного сечения (рис. 85).
Исследование графика и таблицы позволяют сделать вывод,
что сопротивление проводника постоянной длины при неизменной
температуре обратно пропорционально площади поперечного
сечения
*~±.
Сопоставление результатов данного эксперимента и
эксперимента Э—37 приводит к установлению общего закона сопротивления
проводников, по которому сопротивление проводника при неиз-
126

менной температуре пропорционально его длине и обратно
пропорционально площади поперечного сечения
Примечания
1. При исследовании сопротивления константановой
проволоки с различной площадью поперечного сечения можно
сделать сопоставление результатов эксперимента, заменив
константановую проволоку стальной. Но в этом случае
следует применить амперметр с большей границей измерения
(до 10 а) или используемый амперметр зашунтировать.
60
Ь 50
{И
%Я
§20
10
0 2 4 6 8 10 12 /4. W 18х10-2нм*
Площдь поперечном сечения
Рис. 85. График зависимости сопротивления
проводника от площади поперечного сечения.
2. Вместо проволок различного сечения исследование
можно провести на проволоке одинакового сечения
(например, 00,1 мм), но в этом случае площадь поперечного
сечения можно увеличивать за счет увеличения числа взятых
проволок до пяти, включая их параллельно друг другу.
3. В случае, если эксперимент проводится в качестве
самостоятельной лабораторной работы, можно применить доску
сопротивлений. Для этого необходимо иметь доску большего
размера, чем обычно (длина 1100 мм, ширина 150 мм). Вдоль
короткой стороны доски на расстоянии 50 мм от ее края
следует с каждой стороны высверлить по пять отверстий
под штепсельные гнезда, так, чтобы между центрами гнезд
вдоль доски было выдержано расстояние, по возможности
точно равное 1000 мм (рис. 86).
Для соединения штепсельных гнезд между собой
необходимо использовать специально изготовленные мостики из
толстой медной проволоки 04 мм (рис. 87), обладающие
минимальным сопротивлением, чтобы не влиять на результат
эксперимента. Для изготовления мостика куски толстой
\\п
к^
127

медной проволоки следует изогнуть U-образно. Расстояния
между коленами мостиков должны соответствовать
расстояниям между штепсельными гнездами. В коленах
надлежит сделать пропилы для обеспечения хорошего контакта.
18=
Рис. 86. Доска сопротивлений:
а — последовательное соединение сопротивлений; Ь — параллельное
соединение сопротивлений.
В том случае, если подготовленная таким способом
доска сопротивлений используется для проведения
лабораторных работ, необходимо с тыльной ее стороны укрепить при
помощи винтов кусочки толстой резины, чтобы, положенная
на стол, она не царапала поверхность стола
выступающими штепсельными гнездами. При
проведении экспериментов натянутые между
штепсельными гнездами куски константановой или
стальной проволоки можно включать как
последовательно (рис.86, а), так и параллельно (рис. 86,6),
Рис. 87. Мости- тем самым обеспечивая проведение эксперимен-
ковый штекер. тов Э—37 или Э—38.
Если доска сопротивлений используется в
демонстрационном эксперименте, ее следует
укрепить в лапке штатива в вертикальном положении
натянутыми проволоками в сторону аудитории.
39. Зависимость сопротивления проводника
от материала
Медная, железная и константановая проволоки
( 0 0,1 мм и 0 0,2 мм, длина каждой 1000
мм),3подставки-изолятора с зажимами или доска
сопротивлений, амперметр (10 а), вольтметр (10 в), ползунковый
реостат, соединительные провода, рубильник, батарея
аккумуляторов (4 в) или агрегат питания.
Установка для проведения эксперимента аналогична
установке, описанной в Э—37.
Для каждой проволоки рассчитывается ее сопротивление по
формуле
*-7-
128

Сопротивления проволок одинаковой длины и площади
сечения зависят от материала
В этой формуле р обозначает удельное сопротивление
проводника, величина его при неизменной температуре зависит
только от материала, из которого проводник изготовлен.
Удельное сопротивление характеризует сопротивление (в омах)
проводника длиною в 1 ж с площадью поперечного сечения в 1 мм2
и поэтому при расчете удельного сопротивления по формуле
длину проводника следует выражать в метрах, а площадь
сечения в мм2.
Примечания
1. В этом эксперименте можно использовать доску
сопротивлений, на которой, в отличие от Э—37 и Э—38,
необходимо натянуть проводник равной длины и равной
площади поперечного сечения, но из разного материала.
2. Описанный эксперимент может быть проведен в
качестве самостоятельной лабораторной работы учащихся,
однако в этом случае учащихся следует разбить на группы.
Часть групп работает с набором различных проводников,
имеющих одну площадь поперечного сечения, другая часть
с набором, имеющим другую площадь сечения.
Результаты, полученные разными группами, следует
сопоставить.
40. Исследование закона сопротивления
проводников различного поперечного
сечения при постоянной величине тока
3 стальные проволоки (00,25 мм; 00,35 мм;
00,45 мм), 3 константановые проволоки (00,2 мм;
00,3 мм; 00,4 мм)у амперметр (1 а), вольтметр (2 в)
или мультицет-измеритель (авометр), 4 подставки-
изолятора с зажимами, соединительные провода,
рубильник, измерительная линейка, ползунковый
реостат (100 ом), аккумулятор (2 в) или автономный агрегат
питания.
В этом эксперименте закон сопротивления проводников
выводится при одновременном исследовании всех величин, влияющих
на сопротивление.
Эксперимент начинается с исследования стальной проволоки,
имеющей наибольшую толщину (например, 0,45 мм). Собирается
129

схема, указанная на рисунке 88. Концы исследуемого проводника
укрепляют под зажимы Кг и /Сг, ПРИ этом зажим К2 может
передвигаться так, чтобы обеспечить уменьшение длины
исследуемой проволоки. На проволоку через амперметр и
рубильник подается очень небольшое напряжение в доли вольта. Ток
снимается с выходных зажимов делителя напряжения,
включенного параллельно источнику тока. Снимаемое напряжение контро-
в| лируется при помощи вольтметра.
Длина проволоки должна быть
такой, при которой величина тока
станет примерно равной 0,1 а.
Затем проверяют контакты и
производят окончательное измерение
^. ^ величины тока. Предположим,
(а) ] что в этом случае величина тока
окажется равной 0,13 а. При та-
тследуемое ( ' ком положении зажимов тщатель-
э
&
& «"Ч»«'**ет ^г но измеряют длину проводника и
@) подаваемое на концы проволок
„ 00 - „ напряжение. В нашем случае из-
Рис. оо. Схема электрической не-
пи для вывода закона сопротивле- меряемое напряжение
поддерживания проводников. ется 0,25 в. Эту величину тока и
напряжение необходимо
поддерживать постоянными.
В нашем примере длина проволоки при указанной величине
тока оказалась равной 2, 340 м.
После этого толстая проволока заменяется более тонкой
(например, 00,35 мм). При помощи делителя напряжения на
проволоку подается такое же напряжение, как и в первом случае.
Изменяя длину проволоки и, если нужно, дополнительно регулируя
напряжение, добиваются вновь величины тока, равной величине
тока при первом исследовании (0,13 а), снова тщательно измеряют
длину проволоки. Затем также поступают с еще более тонкой
проволокой. Таким образом, получают ряд измерений длин проволок,
имеющих одинаковое сопротивление.
Стальную проволоку заменяют константановой различного
сечения. Все данные заносятся в таблицу.
Из закона Ома следует, что если при постоянном
напряжении на концах ряда проводников величины тока в них будут
одинаковы, то такие проводники обладают одинаковым
сопротивлением. А так как приведенное в таблице отношение — в хоро-
о
шем приближении постоянно, его можно сопоставить с
сопротивлением. Сопротивление пропорционально указанному отноше-
130

Таблица 14
Определение удельного сопротивления проволок из различного
материала
1 °-
о
еа
0
леи*
0,45
0,35
0,25
0,4
0,3
0,2
Площадь

поперечного
сечения
5
мм2
0,159
0,096
0,049
Сре
0,126
0,071
0,031

Длина
/
м
2,340
1,412
0,720
днее:
0,482
0,277
0,118
Среднее:
Отношения
l:S
м/мм2
14,72
14,71
14,69
14,71
К о 1
3,83
3,90
3,81
3,85
S: /
мм2/м
Сталь
0,068
0,068
0,063
0,068
итан
0,261
0,256
0,262
0,259
о. я
СО О)
и
в
i
0,25
0,25
0,25
0,25
тан
0,25
0,25
0,25
0,25

Величина
тока
/
а
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13


тивление
R
ом
1 1,92
1,92
! 1,92
1,92
1,92
1,92
1,92
f 1,92
Удельное

сопротивление
р - *' s\
•
ом*мм2/м\
0,13
0,13
0,13 |
0,13
0,50
0,49
0,50 1
0,50
Сопротивление проводника определяется по формуле
R =
откуда
S '
I '
В приведенной формуле сопротивления его величина
определяется из величин, характеризующих данный проводник.
Рассчитанное по этой формуле сопротивление численно равно его
значению, определенному на основании закона Ома для участка цепи
Т"7'
В случае, если отношение — для различных веществ имеет раз-
•j
личное значение, то при прочих равных условиях это зависит
только от удельного сопротивления вещества, из которого изготовлен
проводник.
131

Таблица 15
Электрическое сопротивление металлов, сплавов и углей, а также
некоторых электролитов и температурный коэффициент
сопротивления1
Материалы
Удельное
сопротивление при 18°С
ом • см
Температурный
коэффициент
сопротивления
Чистые металлы
Серебро .
Медь . .
Золото .
Алюминий
Вольфрам2
Цинк . .
Никель .
Железо .
Платина .
Олово
Свинец .
Сурьма .
Ртуть . .
Висмут .
0,0158
0,0175 •
0,022 -
0,027 .
0,053 •
0,06-
0,073
0,1 •
0,108 •
0,113-
0,208
0,34
0,954 •
1.18
.-4
10"
ю-
ю-4
ю-4
ю-4
ю-4
ю-4
ю-4
ю-4
ю-4
10~4
ю-4
ю-4
ю-4
С п лавы
Латунь (66°/0 меди, 34% цинка)
Нейзильбер (65% меди, 20%
цинка, 15% никеля)
Манганин (85% меди, 12%
марганца, 3% никеля)
Никелин (54% меди, 20% цинка,
26% никеля)
Реотан (84% меди, 12% марганца,
4% цинка)
Константан (58,8% меди, 40%
никеля, 1,2% марганца) ....
Нихром (67,5% никеля, 15%
хрома, 16% железа, 1,5%
марганца . . . :
Угли
Металлизированные угольные
нити лампочек накаливания . . .
Угли дуговых ламп
0,063 • 10"
0,31
0,39
0,42
0,45
0,47
ю-4
ю-4
КГ4
ю-4
ю-4
1,05- 10-
3 • Ю-
40 • 10-
-4
градус
0,0037
0,004
0,0038
0,0039
0,006
0,0041
0,0015
0,000008
0,00002
0,000004
0,0002
1 Таблица взята нами из учебника К. А. Путилова «Курс физики»,
Физматгиз, 1959, стр. 131, 132, 137 и 190. — А. Л.
2 Удельное сопротивление вольфрама при 2400° (температура накала
волоска ламп накаливания) 0,82 • 10—4, — А. Л.
132

Продолжение
Материалы
Удельное
сопротивление при 18°С
Р [
ом • см |
Жидкие изоляторы
Трансформаторное масло . . . •
Электр
Соляная кислота НС1 ... 5%х
20%
40%
Серная кислота H2S04 . . 5%
20%
30%
40%
Азотная кислота HN03 . . 10%
20%
30%
40%
Едкий натр NaOH 5%
10%
20%
40%
10%
20%
Поваренная соль NaCl ... 5%
20%
Цинковый купорос ZnS04 . 5%
20%
Медный купорос CuS04 . . 5%
1 15%
5- 10е
105 — 10е
10*3 __ 1Q14
1018
Ю1*
о литы
1 2,5а
1,3
1 1,9
! 4,8
1 1,5
1 *'4
: 1,5
2,1
i 1,5
1,3
1 М
5,1
1 3,2
1 3,0
8,3
10,9
5,6
3,0
14,9
5,1
52,4
21,3
52,9
1 28,3
Температурный |
коэффициент
сопротивления
а 1
градус-"1
1 Концентрация дана в процентах по весу. — А. Л.
2 Сопротивление одного кубического сантиметра раствора или 1 см
столбика раствора с площадью сечения в 1 см2. — А. Л.
Примечания
1. При проведении данного эксперимента целесообразно
взять проволоки с резко различающимися площадями
поперечного сечения, что позволит более убедительно показать
постоянство отношения / : S для проволок, изготовленных
из одного и того же материала.
2. Эксперимент следует начинать, используя проводники
сравнительно малого удельного сопротивления. Проводя эк-
133

сперимент, следует идти от наибольшей площади поперечного
сечения к наименьшей. В начале эксперимента приборы
необходимо включать на очень короткое время, достаточное лишь
для снятия показаний исследуемых величин. При
необходимости амперметр должен быть зашунтирован или заменен
прибором с большим диапазоном измерения величины тока.
Кроме того, перед проведением эксперимента целесообразно
заранее определить наименьшую длину проволоки, при
которой можно проводить работу, используя имеющийся в
распоряжении экспериментатора измерительный прибор.
(3. Для сопоставления результатов подобных
экспериментов с истинными значениями удельных сопротивлений мы
приводим таблицу 15 удельных сопротивлений. —А. Л.)
41. Зависимость сопротивления проводника
от его температуры
Железная, медная, манганиновая, константановая
и нихромовая проволоки (00,2 мм, длина 400 мм),
амперметр (5 а), электрическая лампочка (127 или220в),
рубильник, соединительные провода, 2
подставки-изолятора, с зажимами, электрическая лампочка (2 в) в
патроне, укрепленном на панели, горелка Бунзена
или спиртовка, стеклянная трубка (05 мм),
аккумулятор (2 в) или автономный агрегат питания,
штепсельная розетка городской сети.
Из тонких проволок свертывают спирали с внутренним
диаметром около 5 мм. Для этого проволоку рекомендуется
накручивать на стеклянные трубки соответствующего внешнего диаметра.
Проволочные спирали необходимо слегка растянуть так, чтобы
витки не касались друг друга. Установка изображена на рисунке 89.
Рис. 89. Установка для изучения зависимости
сопротивления проводника (спирали) от температуры.
134

Проволочную спираль укрепляют в вертикальном положении
между двумя подставками, одна из которых установлена на столе,
другая зажата на некоторой высоте над столом в лапке штатива.
Спираль укрепляют на такой высоте, чтобы под нее можно было
поставить горелку Бунзена или спиртовку, причем пламя
нагревателя должно касаться нижних витков спирали.
Собирается цепь из спирали, амперметра, рубильника и
источника тока. Напряжение 2 в. Не зажигая горелки, замыкают
рубильник и измеряют величину тока в цепи. После этого зажигают
горелку и устанавливают ее так, чтобы верхняя часть пламени
касалась нижних витков спирали.
Величина тока в цепи по мере нагревания спирали
уменьшается, так как сопротивление проволочной спирали увеличивается.
Эксперимент следует начать с железной или алюминиевой
проволоки, поскольку сопротивление таких проволок заметно меняется
от нагревания, затем необходимо тот же эксперимент повторить
на константановой, нихромовой и манганиновой проволоках,
сопротивление которых при нагревании изменяется очень
незначительно (см. таблицу 15).
Примечания
1. Ставя этот эксперимент как демонстрационный, следует
использовать проволоки из самого различного материала,
заранее изготовив из них спирали.
2. Вместо амперметра может быть использована обычная
лампочка накаливания. При нагревании спирали по мере
повышения температуры проволоки яркость горения лампочки
заметно ослабевает. Подобную замену амперметра
электрической лампочкой целесообразно делать в том случае, если
для проведения эксперимента используется электрический
ток городской сети. Естественно, что электрическая
лампочка должна быть взята с расчетом на напряжение сети.
42. Зависимость сопротивления угольного
стержня от температуры
Длинный графитный стержень, извлеченный из
карандаша, низковольтная лампочка накаливания (6 в, 5 а)
в патроне, укрепленном на панели с зажимами, 2
подставки-изолятора с зажимами, рубильник,
соединительные провода, соединительный провод с зажимом-
крокодилом на одном из концов, горелка Бунзена или
спиртовка, батарея аккумуляторов (6 в) или автономный
агрегат питания.
Соединяют последовательно батарею аккумуляторов,
рубильник, лампочку накаливания и длинный угольный стержень
(графит карандаша), укрепленный зажимами на двух изолирующих
135

подставках. Однако в цепь надо включать не весь стержень,
а только часть его. Для этого один конец угольного стержня
укрепляют в зажиме, на который подан ток, а другой конец
стержня лишь опирается о второй зажим. Ток на стержень подается
через соединительный провод, снабженный зажимом-крокодилом
(рис. 90).
Для проведения эксперимента выбирают участок стержня такой
длины, при котором электрическая лампочка, включенная
последовательно со стержнем, едва загорается.
Токонесущую часть угольного стержня разогревают на горелке
Бунзена до ярко-красного каления. По мере разогревания
угольного стержня разгорается электрическая лампочка.
Эксперимент подтверждает, что сопротивление угольного стержня
по мере повышения температуры уменьшается.
П р и м е ч а н л я
1. Электрическая лампочка может быть заменена
амперметром. В этом случае уменьшение сопротивления угольного
стержня может быть обнаружено по увеличению тока в цепи.
2. Для большего раскаливания угольного стержня и на
большем участке можно поставить две или даже три газовые
горелки рядом. Горелку Бунзена можно заменить спиртовкой.
3. Графиты можно купить в канцелярских магазинах. Но
если графитов в продаже нет, их можно извлечь из
карандаша. Для этого карандаш следует прожечь в газовой горелке,
держа щипцами за графит очинённой части карандаша. После
сжигания деревянной оболочки карандашу графит легко
освобождается от золы, полученной при сгорании дерева.
43. Зависимость сопротивления стекла
от температуры
Стеклянная трубка (0 4 мм, длина 60—70 мм),
электрическая лампочка (100 вт, 127 или 220 в) в патроне
на панели, 2 стальные длинные толстые проволоки или
2 гвоздя, ползунковый реостат (30 ом), амперметр (5 а),
рубильник, 2 подставки-изолятора с зажимами,
горелка Бунзена, асбестовая пластинка или сетка или
коробка с песком, соединительные провода,
штепсельная розетка городской сети или автономный агрегат
питания (127 или 220 в).
Под зажимы каждой из изолирующих подставок
укрепляют два длинных металлических стержня или гвоздя, концы
которых вводятся внутрь стеклянной трубки. Перестановкой
подставок сближают концы металлических стержней, находящихся
внутри трубки, так, чтобы между ними оставался зазор около
10 мм. На металлические стержни через рубильник и электричес-
136

кую лампочку подается ток от штепсельной розетки городской
сети или другого источника тока напряжением 127 или 220 в (рис. 91).
Оба металлических стержня соединены друг с другом
стеклянной трубкой. Однако при замыкании рубильника тока в цепи
нет, электрическая лампочка не загорается. Стекло в холодном
состоянии является изолятором.
Подставив под средний участок стеклянной трубки горелку
Бунзена, стеклянную трубку разогревают, а затем раскаливают.
Рис. 90. Установка для
изучения зависимости
сопротивления проводника
(графитового стержня) от
температуры.
Рис. 91* Установка для
демонстрации электрической
проводимости стекла при
высоких температурах.
Сопротивление стекла с повышением температуры значительно
убывает и в какой-то момент волосок электрической лампочки
начинает заметно светиться и тем ярче, чем выше температура
стекла.
Примечания
1. Эксперимент может быть еще более убедительным, если
вместо электрической лампочки в цепь включить амперметр
и последовательно с ним ползунковый реостат, выполняющий
роль гасящего сопротивления. Но в этом случае необходимо
заранее обратить внимание на границы измерения
амперметра и величину допустимого нагрузочного тока на реостат.
При напряжении в сети 220 в реостат целесообразно взять
на 30 ом, В этом случае ток в цепи не будет превышать 5 а с
учетом потери напряжения на исследуемом участке цепи со
стеклянной трубкой.
2. Необходимо помнить, что стекло при нагревании может
размягчиться до жидкого состояния. Предвидя это, под
газовую горелку следует подложить кусок асбеста или
поставить коробку с песком.
3. Стеклянную трубку следует нагревать лишь до тех пор,
пока на концах металлических стержней не появится хорошо
заметная светящаяся точка. При возникшей величине тока
в этом случае количество теплоты, выделяющейся на участке
137

между концами стержней, может оказаться больше, чем
количество теплоты, поступающей извне от газовой горелки,
и между концами стержней возникает электрическая дуга.
Чтобы прервать ток в цепи и погасить дугу, следует либо
оттянуть друг от друга металлические стержни, либо
разомкнуть рубильник.
§ 17. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ
44. Определение сопротивления
константановой, манганиновой и железной
проволок методом замены
Константановая, манганиновая и железная
проволоки (550,25 мм, длина каждой 1000 мм), 2 декадных
реостата (10 X 0,1 ом, 10 X 1,0 ом), амперметр (1 а),
ползунковый реостат (30 dm), рубильник,
соединительные провода, 2 подставки-изолятора с зажимами,
измерительная линейка, 2 аккумулятора (4 в),
пружинный зажим.
Подготовка эксперимента
По схеме, указанной на рисунке 92, собирают электрическую
цепь из последовательно соединенных двух декадных реостатов,
ползункового реостата, исполь-
ПощнкобыО
ограничительный реостат
:zf
Ч_х@-с
3-®^-и
зуемого как ограничивающее
сопротивление, амперметра,
выключателя и источника тока.
Поставив декадный реостат
на нуль и замкнув рубильник,
изменяют величину
ограничивающего сопротивления
передвижением ползунка реостата и
получают ток в цепи не более
0,2 а. Положение ползунка
реостата при этой величине тока
фиксируется пружинным
зажимом, надеваемым на стержень,
по которому скользит
ползунок. Такая мера
предосторожности предотвращает
возможность перегрузки декадных измерительных реостатов и
амперметра при всех последующих изменениях в цепи.
До начала эксперимента ползунковый реостат вводится
полностью на максимальное ограничивающее сопротивление.
Рукоятки декадных реостатов остаются в нулевом положении.
Исследиемое сопротивление
Рис. 92. Схема электрической цепи
для определения сопротивления
проводника методом замены.
J 38

Эксперимент
Под зажимы на двух подставках вставляют концы константановой
проволоки, имеющей длину 1000 мм (по возможности точно
измеренную между зажимами). Соединительные провода, идущие на
декадное сопротивление, переключают исследуемое сопротивление.
Замыканием рубильника электрический ток теперь подается
через ползунковый реостат и амперметр только на исследуемую
проволоку. Передвижением ползунка реостата его сопротивление
регулируют так, чтобы величина тока в цепи была 0,1 а.
Разомкнув цепь рубильником, соединительные провода вновь
переключают на последовательно соединенные декадные
реостаты. Поворотом рукоятки декадных реостатов, добиваются
такого их положения, при котором величина тока в цепи
будет также 0,1 а. В этом случае очевидно, что сопротивление в
цепи с включенными декадными реостатами будет равно
сопротивлению ранее собранной цепи с исследуемой константановой
проволокой или что сопротивление константановой проволоки равно
сопротивлению декадных реостатов, заменивших ее в собранной схеме.
Подобным же образом определяют сопротивление манганиновой
и железной проволок того же сечения и той же длины, что и кон-
стантановая.
Данные эксперимента заносят в таблицу.
Таблица 16
Сопротивление проволок одинаковой длины и равной площади
поперечного сечения из различного материала
Материал
Константан ....
Длина
/
Диаметр
0
м 1 мм
1
1
1
0,25
0,25
0,25
Сопротивление
R J
ом
10,2 1
8,4
i 2,2
Примечания
1. Для получения достаточно точных результатов
необходимо обеспечить постоянство напряжения на время
проведения эксперимента. Этого можно достичь, используя в качестве
источника тока два параллельно включенных аккумулятора.
2. Эксперимент следует проводить при возможно малой
величине тока (не более 0,1 а), чтобы не вызвать перегрузки
декадных реостатов и заметного нагревания испытуемой
проволоки.
3. Для демонстрационного эксперимента целесообразно
использовать декадные реостаты с вертикально
расположенной шкалой.
139

45. Определение сопротивления
электрической плитки, лампочки
накаливания и ко нстантановой проволоки
методом амперметра-вольтметра
Электрическая плитка (300 вт), электрическая
лампочка накаливания (25 вт) в патроне, укрепленном на
панели с зажимами, константановая проволока (00,45 мм,
длина 2800мм), ползунковый реостат (30 ом), вольтметр
(20 в), 2 амперметра (1 а и 10 ма), комбинированная
вилка-тройник, рубильник, соединительные провода, 2
подставки-изолятор а с зажимами, источник тока (12 в).
Эксперимент А. Определение сопротивления
электрической плитки
По схеме, приведенной на рисунке 93, собирают цепь из
источника тока, электрической плитки, амперметра и рубильника,
соединенных последовательно Параллельно электрической плитке
при помощи комбинированной вилки-тройника включают вольтметр.
Штекеры Гнёзда
Рис. 93. Схема электрической цепи для измерения сопротивления
нагревателя. Справа — прием подключения делительной вилки.
При замыкании рубильника по цепи идет электрический ток.
Производят измерение величины тока и напряжения на проводах,
идущих к электрической плитке.
Расчет сопротивления электрической плитки ведется по
формуле, основанной на законе Ома
То есть сопротивление определяется из отношения напряжения
к величине тока.
В результате одного из экспериментов была измерена
величина тока 0,53 а и напряжение на проводах, идущих к
электрической плитке 12 в.
Таким образом, сопротивление электрической плитки было
определено равным 22,6 ом.
tf = JfL=22,6 ом.
0,53а
140

Эксперимент В. Определение сопротивления
электрической лампочки накаливания
1
ф-С
>«—<А>-4
Для определения сопротивления электрической лампочки
собирается схема, аналогичная схеме эксперимента А, но вольтметр
в новой схеме включают параллельно
электрической лампочке или другому
-потребителю и амперметру,
соединенным последовательно (рис. 94). Кроме
того, амперметр следует заменить
миллиамперметром.
Подобная схема должна
применяться во всех случаях измерения
электрических сопротивлений методом
амперметра-вольтметра для многоомных
сопротивлений (см. примечание 3).
Во время проведения эксперимента
величина тока была 0,006 а;
напряжение 12 в.
Таким образом, сопротивление электрической лампочки в почти
холодном состоянии составляет 2000 ом.
Рис. 94. Схема
электрической иепи для
определения сопротивления высо-
коомного проводника.
/? =
\2в
0 005а
= 2000 ом.
Эксперимент С. Определение сопротивления константано-
вой проволоки
На установке, собранной для эксперимента А, можно
определить сопротивление проволоки, например константановой.
Однако в этом случае в цепь следует включить последовательно пол-
зунковый реостат, выполняющий роль гасящего сопротивления,
Таблица 17
Определение сопротивления проволоки
Напряжение
и
в
! 1,40
! 2,20
1 3,00
Величина
тока
/
а
0,16
0 25
0,34
Сре;

Сопротивление
* = ^
I
ОМ
8,75
8,80
8,82
цнее: 8,79
141

что позволит уменьшить напряжение на проволоке. Проволока
натягивается между двумя зажимами на изолирующих подставг
ках. Подаваемое на проволоку напряжение следует изменять
ступенями и для каждой ступени напряжения производить
измерение величины тока в цепи и соответственно рассчитывать
электрическое сопротивление проволоки. Сопротивление проволоки
определяется из среднего значения полученных величин.
Примечания
1. Проводя подобный эксперимент в качестве лабораторной
работы, выполняемой учащимися, следует ограничить
величину напряжения 12 вольтами. Но самому преподавателю
совершенно необходимо провести параллельно
демонстрационный эксперимент по определению электрического
сопротивления электрической плитки и лампочки накаливания в
условиях нормальной их эксплуатации, то есть при напряжении
127 или 220 е. Такой эксперимент позволяет показать
учащимся, что сопротивление нагретой спирали и раскаленной
нити электрической лампочки значительно больше, чем их
сопротивление в холодном состоянии.
2. Электрический ток, проходящий через
исследуемое сопротивление в экспериментах А и С, то есть через спираль
электрической плитки или константановую проволоку,
фактически является лишь разностью между током во всей цепи
и током, проходящим через вольтметр. Однако это
обстоятельство ничтожно мало сказывается на результатах эксперимента,
так как хороший вольтметр обладает обычно большим
сопротивлением, порядка 10 000 ом, и ток, проходящий через
него, имеет величину около 1,0 ма. Ошибка расчета лежит в
пределах допустимой точности эксперимента.
3. Для измерения высокоомных сопротивлений схема
установки, применяемой в экспериментах А и С, неприемлема.
Предположим, что измеряемое сопротивление близко по
своему значению к сопротивлению вольтметра (около 10 000 ом).
В этом случае и через сопротивление, и через вольтметр
пойдет ток, одинаковый по величине. Таким образом, ошибка в
показаниях амперметра составит 50%.
При измерении высокоомных сопротивлений следует
собирать схему, изображенную на рисунке 94, применяемую в
эксперименте В. По такой схеме амперметр, включенный
последовательно с измеряемым сопротивлением, покажет величину
тока, проходящего только через исследуемое сопротивление.
Вольтметр укажет падение напряжения на исследуемом
сопротивлении и амперметре. Так как при этом через
измеряемое сопротивление проходит лишь незначительный ток,
следует амперметр заменить миллиамперметром, сопротивление
которого чрезвычайно мало. Падение напряжения на миллиам-
149

перметре по сравнению с падением напряжения на
исследуемом сопротивлении будет также чрезвычайно мало, и общая
ошибка расчета будет лежать в пределах допустимой ошибки
эксперимента.
46. Предварительный эксперимент,
знакомящий с мостиком Уитстона
2 ползунковых реостата (120 и 320 ом)> вольтметр
с нулем посередине шкалы (20 в) или гальванометр,
2 подставки-изолятора с зажимами, 2 рубильника или
рубильник и звонковая кнопка, батарея
аккумуляторов (20 в) или автономный агрегат питания.
Два ползунковых реостата, как постоянные сопротивления,
нижними зажимами соединяют с двумя зажимами на изолирующих
подставках, на которые от источника тока подается ток, образуя
основную цепь с параллельно включенными сопротивлениями.
В эту цепь должен быть включен и рубильник.
Скользящие контакты обоих реостатов соединяют между собой
через вольтметр или гальванометр, образуя подвижный мостик,
который, однако, может быть
прерван рубильником или
звонковой кнопкой, включенными
последовательно с вольтметром 1
(рис. 95). Вольтметр должен
' у
?-*
<^1
иметь нуль в середине шкалы,
чтобы во время проведения
эксперимента можно было судить
по направлению отклонения
стрелки об изменении направ- ' ?j§^
ления тока в мостике.
До начала эксперимента пол- Рис- 95- Схема электрической цепи
4vhok ояного ия оеостятов ттрлр- для Демонстрации прин ипа действия
зунок одного из реостатов цел е- мостика Уитстона.
сообразно установить в среднее
положение, ползунок другого —
в любое крайнее положение. Замыканием рубильника в
основную цепь установки подается ток.
Если в то же время замкнуть рубильник мостика, то вольтметр
покажет наличие тока в мостике. При подаче тока в основную цепь
с напряжением 20 в вольтметр мостика покажет напряжение
порядка 10 е.
Оставляя неподвижным ползунок первого (верхнего по схеме)
реостата в среднем положении, передвигают ползунок второго
реостата, и по мере его продвижения к середине показание
вольтметра падает, и, наконец, при среднем положении ползунка
второго реостата стрелка вольтметра установится на нуле. Через
мостик ток не идет.
143

Если ползунок второго реостата передвигать дальше к другому
концу, то стрелка вольтметра будет указывать на постепенное
возрастание напряжения между ползунками, однако стрелка
вольтметра будет отклоняться теперь в другую сторону, что и укажет
на изменение направления тока в мостике.
Сместив ползунок первого реостата на некоторое расстояние
т среднего положения, приходится ползунок второго реостата
так же соответственно перемещать для того, чтобы вновь достичь
отсутствия тока в мостике.
Примечания
1. Элементы цепи между двумя ползунками реостата
являются «мостиком» между двумя параллельными ветвями
электрической цепи. Подобная установка обычно называется
мостиком Уитстона, а схема называется мостовой
электрической схемой.
2. То электрическое состояние, при котором в мостике нет
тока, называется состоянием равновесного моста. При
равновесном мосте напряжение между точками реостатов,
соединенных мостом, равно нулю, а это возможно только в том
случае, если отношение падений напряжения на концах
участков, разделенных ползунком, на одном реостате (f/i и ?/г)
соответственно равно отношению падений напряжения на
участках второго реостата (?/з и t/4):
3. Включение вольтметра для определения равновесности
моста, то есть для нахождения такого положения ползунков,
при котором по мосту не идет ток, следует производить
замыканием рубильника на очень короткое время. В этом
случае удобнее наблюдать за отклонением стрелки вольтметра
под действием импульса тока. Если мостовая схема включается
лишь для этих целей, целесообразно вольтметр заменить
гальванометром, а рубильник моста звонковой кнопкой.
47. Определение сопротивления проводника
на мостике Уитстона
Реохорд (1000 мм)1, электрическая плитка (500 вт),
электрическая лампочка с металлической нитью (40 вт
или 60 вт) в патроне на панели, 2 измерительных
сопротивления (100 и 1000 ом или декадный реостат (10 X
1 Реохорд называется также мостовой проволокой Уитстона со
скользящим контактом — Л. JI.
144

100 ом), гальванометр, ограничительное сопротивление
(120 ом), 2 рубильника, подставка-изолятор с зажимом,
соединительные провода, соединительный провод с
наконечником для электроплитки, деревянная
панелька (80 мм х 80 мм), железная проволока,
аккумулятор (2 в).
Подготовка эксперимента
Параллельно реохорду на его выходные зажимы присоединяют
исследуемое сопротивление Rx и декадный реостат или
измерительные сопротивления R0, соединенные последовательно через
зажим на изолирующей подставке. Между этим зажимом и ползунком
реохорда включают рубильник и гальванометр. Ползунок
реохорда устанавливают примерно на среднюю точку проволоки,
натянутой на реохорд.
На реохорд, через постоянное сопротивление и рубильник,
подают ток от аккумулятора или гальванического элемента.
Включение постоянного сопротивления предохраняет установку от
возникновения значительных токов (рис. 96).
Рис. 96. Схема мое гика
Уитстона.
с
№
Рис. 97. Розетка-наконечник для
подключения нагревательных
приборов, укрепленная на
деревянной панельке.
Если эксперимент ставится как демонстрационный,
желательно на место исследуемого сопротивления Rx включить
электрическую плитку или электрическую лампочку с металлической нитью
и определять их электрическое сопротивление. В этом случае для
удобства включения плитки или электрической лампочки следует
наконечники с гнездами, применяемые для включения
электронагревательных приборов, укрепить заранее на специальной
деревянной панельке с зажимами (рис. 97).
При измерении сопротивления электрической плитки следует
в качестве измерительного Ro взять сопротивление в 100 ом, а для
электрической лампочки накаливания с металлической нитью —
1000 ом. При применении декадного реостата можно избежать смены
измерительных сопротивлений, включив вместо этих
сопротивлений декадный реостат RQ.
145

Эксперимент
Подав электрический ток на установку включением рубильника,
соединенного последовательно с аккумулятором, на короткое
время включают рубильник на мостике и устанавливают величину
и направление отклонения стрелки гальванометра. После этого,
изменяя положение ползунка реохорда, наблюдают за
показаниями гальванометра и определяют, происходит ли уменьшение
или увеличение тока в мостике. Решив этот вопрос, соответственно
передвигают ползунок реохорда в сторону уменьшения тока в
гальванометре до тех пор, пока гальванометр не будет показывать
нуль. В этом случае через мостик ток проходить не будет.
Как только будет установлено такое положение ползунка
реохорда, при котором в мостике не будет тока, измеряют длину /
участка проволоки реохорда от одного из его концов до ползунка
со стороны исследуемого сопротивления и 10 от ползунка до другого
его конца, то есть со стороны известного сопротивления.
Для более точного определения положения ползунка в
равновесном состоянии моста следует, после предварительного
нахождения такого положения, подать на установку больший ток, для
чего достаточно замкнуть накоротко ограничивающее
сопротивление коротким соединительным проводом и вновь включить
рубильник мостика. Если и в этом случае стрелка гальванометра
останется на нуле, можно считать, что положение ползунка реохорда
выбрано правильно. В противном случае следует положение ползунка
откорректировать.
Расчет величины исследуемого сопротивления ведется по
формуле:
Так как /0 = (100G —/) мм, то удобнее писать эту формулу
несколько в ином виде, кроме того, длину проволоки следует
выразить в сантиметрах:
J^ = i_
и отсюда: #0 юо—/
Rx =R{
х °" 100 — /'
Пример расчета
Во время одного из экспериментов было измерено
сопротивление лампочки накаливания с металлической нитью.
Предварительно были получены следующие данные: RQ = 1000 ом; I =
= 44, 8 см; 10 = 55,2 см.
Следовательно, исследуемое сопротивление равно примерно
812 ом, так как
Rx= 1000—^—= 1000.^5. =812 ом.
х 100-44,8 55,2
146

При исследовании сопротивления электрической плитки был
получен другой ряд величин:
RQ = 100 ом; I = 49,2 см; /0 = 50,8 см\
/? =100.1^ = 97 ом.
* 50,8
Примечания
1. Наибольшая точность измерений достигается в том
случае, когда ползунок реохорда находится в средней части
проволоки, натянутой на реохорд. А это возможно только
тогда, когда исследуемое и известное сопротивления
достаточно близки по величине.
2. Точность измерения повышается, если величина
исследуемого сопротивления берется на основании ряда величин
как среднее. В этом случае целесообразно провести
последовательно три, а еще лучше пять измерений. Целесообразно
исследуемое и известное сопротивления поменять местами.
Безусловно необходимо, чтобы поперечное сечение
проволоки, натянутой на реохорд, было на всем протяжении
достаточно постоянным.
3. Для быстрого определения величин сопротивлений в
процессе проведения лабораторных работ можно
воспользоваться готовыми приборами, построенными по мостовой
схеме (см. ниже Э—48) или авометром.
48. Определение сопротивления
при помощи омметра и технического мостика
сопротивлений
Омметр, технический мостик сопротивлений, аво-
метр, различные электрические приборы, как объекты
измерения электрического сопротивления,
соединительные провода, 2 соединительных провода с зажимами-
крокодилами на концах.
Для быстрого определения электрического сопротивления того
или иного прибора во время проведения лабораторных работ могут
служить измерительные приборы, построенные по мостовой схеме
или на оснозе применения закона Ома для разветвленных цепей.
К таким приборам относятся омметры с внутренней ^батареей
сухих элементов, технические мостики сопротивлений и аво-
метры.
Д47

А. Омметр
Омметр —электроизмерительный прибор, принцип действия
которого основан на применении закона Ома для
разветвленной цепи при постоянном напряжении.
Шкала омметра разбита на
омы или килоомы. [В омметре
типа М—471 (РСФСР) предел
измерения 100 ом или,
путем переключения
специального зажима, 10000 ом. Шкала
двойная. На нижней шкале
нанесены омы, на верхней —килоомы.
Питается прибор от внутренней
батареи 1,4 в, максимальный ток
7 ма; класс точности 1,5 —АЛ.]
В омметре применен
электрический шунт, включением
которого и производится переход
от измерений омов на килоомы.
Измеряемое сопротивление
подключают к выходным
зажимам прибора, укрепленным
либо на верхней части прибора
(рис. 98), либо на нижней панели. Кроме того, на приборе могут
находиться зажимы со знаками «—» и «-{- 1,4 в» для включения
внешнего источника питания.
Рис. 98. Омметр лабораторный.
Б. Технический мостик сопротивлений
Прибор работает по мостовой схеме мостика Уитстона.
Измеряемое сопротивление подключают к выходным зажимам
прибора при помощи соединительных проводов с минимальным
омическим сопротивлением (рис. 100).
Рис. 99. Омметр комбинированный
(технический мостик сопротивлений).
Рис. 100. Упрощенная схема омметрз
комбинированного:
А, В —зажимы для подключения
исследуемого сопротивления; Rt — штепсельный
реостат; R2 — ползунковый реостат; R3 —
постоянное сопротивление.
148

Для предварительного грубого определения сопротивления
следует штепсель перемещать в гнездах, расположенных в средней
части прибора, идя от гнезда с минимальным сопротивлением к
гнезду с наибольшим. Штепсельные гнезда отмечены следующими
показателями: х0,01; х0,1; xl,0; xlO; xlOO; xlOOO. После грубого
определения сопротивления дальнейшее определение ведется
перемещением круглой ручки измерительного реостата до тех пор,
пока вмонтированный в прибор гальванометр не покажет нуль
напряжения на мостике. Чтением показаний штепселя и
круглой ручки определяется величина измеряемого сопротивления,
В. Авометр1
Авометр (ампер-вольт-ом измеритель) —комбинированный
прибор для определения величины тока, напряжения и
сопротивления.
Для измерения сопротивления собрана электрическая схема,
основанная на законе Ома.
При измерении сопротивления следует рукоятку переключателя
поставить против знака «Q». Затем короткие штекеры
соединительных проводов, прилагаемых к прибору, вставляют один в гнездо,
отмеченное «О», другой в одно из гнезд шкалы различного значения
сопротивлений: х0,1 Q; xl,0Q; xlOQ; xlOOQ; xlOOOQ, в
зависимости от предполагаемой величины исследуемого сопротивления.
В том случае, если трудно заранее хотя бы ориентировочно судить
о величине исследуемого сопротивления, измерение надо начинать
при включении коротких штекеров в гнезда «О» и «хО,Ш» и затем
уже постепенно менять положение второго штекера.
Вторые концы соединительных проводов, оснащенные
специальными зажимами, следует присоединить к измеряемому
сопротивлению. Равенство внутреннего сопротивления прибора и
измеряемого сопротивления определяется по нулевому положению стрелки
гальванометра, вмонтированного в прибор. Предварительно
следует убедиться в правильном положении стрелки гальванометра.
Для этого нужно, вставив короткие штекеры в гнезда «О» и «xl,QQ»,
другие концы соединительных проводов замкнуть накоротко, то
есть коснуться наконечником одного соединительного провода
другого. При исправности гальванометра его стрелка
установится на нулевом делении шкалы. Если этого не происходит, следует
корректирующим винтом поставить стрелку на нуль.
Если при коротком замыкании соединительных проводов
стрелка гальванометра остается неподвижной, это указывает на то,
что внутренняя батарея прибора перестала давать ток. В этом
случае следует или заменить батареи новыми, или подключить
питание (3,5 в) к внешним зажимам прибора.
1 Описание авометра, выпускаемого промышленностью РСФСР,
принадлежит нам. — А. Л,
149

§ 18. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
49. Зависимость мощности электрического
тока от напряжения и величины тока
3 электрические лампочки накаливания (2 в) в
патронах, укрепленных на панельках, с зажимами,
амперметр (1 а), рубильник, соединительные провода,
батарея аккумуляторов или автономный агрегат питания.
Эксперимент проводится на простейших приспособлениях. Он
убедительно показывает взаимозависимость между числом
включенных мощностей, с одной стороны, и величиной тока и
напряжением, с другой. Эксперимент по существу состоит из ряда
опытов, разбитых на две серии.
Первая серия опытов посвящена рассмотрению
вопроса о параллельном включении в электрическую цепь с
постоянным источником тока потребителей одинаковой мощности,
какими являются низковольтные лампочки накаливания (рис. 101).
28 28 26
Рис. 101. Схема электрической цепи для исследования мощности тока при
параллельном соединении потребителей — низковольтных лампочек
накаливания.
Первым опытом из этой серии является включение в
электрическую цепь одной лампочки накаливания (рис. 101, а). В этом,
первом опыте, как и в последующих, измеряется величина
тока.
Во втором опыте при том же источнике тока параллельно
включают две лампочки (рис. 101, 6), а в третьем опыте—три лампочки
накаливания (рис. 101, с) и соответственно измеряют величины
тока.
Яркое горение лампочек во всех трех опытах позволяет
утверждать что при включении все новых и новых ламп имеет место
удвоение, а затем утроение мощности. При параллельном включении
потребителей общая мощность равна сумме включаемых мощностей
Nt=nN = N1 + N> + N9 + ... + Na.
150

Таблица 18
Обзорная таблица серии экспериментов по изучению вопроса
о включении мощностей в электрическую цепь
о 1 Яркость
у |i горения
г ч!
п
1
1
2
3
яркое
яркое
яркое
Г
1
2
2
3
3
яркое
тусклое
яркое
тусклое
яркое
№
рис.


пряжение
1 v
Величина тока
/
| в j
¦
Мощность тока
N = I.U
\ вт—а>в
Параллельное включение ламп
101,а
101,6
101 ,с
2
2
2
0,16=Ь0.16
0,32 = 2-0,16
0,48 = 3-0,16
0,32=0,16-2
0,64 = 0,32-2
0,96=0,48-2
Nv = nN I
вт
0,32= 1-0,32
0,64=2-0,32
0,96 = 3-0,32
1оследовате льное включение ламп
101, а
102, а
102, в
102, с
102, d
2
2
4=2-2
4=2.2
6=3-2
0,16=1-0,16
! 0,08= —-0,16
0,16=1-0,16
0,11=^.0,16
16
0,16=1-0,16
0,32 = 0,16-2
0,16=0,08-2
0,64 = 0,16-4
0,44=0,11-4
0,96 = 0,16-6
0,32=1-0,32
0,16 = ~ -0.32
2
0.64 = 2-0,32
0,44 = — -0,32
8
0,96 = 3-0,32
Из приводимых в таблице данных, полученных на основании
одного из экспериментов, нетрудно установить, что при одном
и том же источнике тока параллельное включение потребителей
приводит к соответствующему возрастанию величины тока в цепи
и в такой же мере к возрастанию общей мощности.
Вторая серия опытов проводится для
исследования последовательного включения потребителей одинаковой
мощности (рис. 102). Первый опыт этой серии повторяет первый опыт
предыдущей серии, в котором к источнику тока подключается один
потребитель —одна лампочка накаливания (рис. 101, а). Во
втором опыте последовательно с первой лампочкой включается
вторая при том же источнике тока. Яркость горения лампочек
ослабевает (рис. 102, а), соответственно уменьшается и величина тока
в цепи. Для того чтобы добиться прежней яркости горения двух
последовательно включенных ламп в третьем опыте, к аккумуля-
151

тору присоединяют второй аккумулятор (рис. 102, Ь). Удваивают
напряжение и тем самым восстанавливают яркость горения
лампочек. Этот опыт позволяет утверждать, что соответственно
удваивается и мощность.
При проведении четвертого опыта (рис. 102, с) подключают
последовательно третью лампочку. Вновь наблюдают уменьшение
яркости их горения и соответственно уменьшение величины тока
в цепи. В пятом опыте (рис. 102, d) для восстановления
нормальной яркости горения трех последовательно включенных лампочек
требуется включить последовательно три аккумулятора. Общая
мощность утраивается.
Рис. 102. Схемы электрических цепей для исследования
мощности тока при последовательном соединении
потребителей — низковольтных лампочек накаливания:
а — при напряжении, недостаточном для полного накала двух ламп;
Ь — при достаточном напряжении; с — при напряжении,
недостаточном для полного накала трех ламп; d— при достаточном напряжении.
Следует обратить внимание на величину тока в этой серии
опытов. Величина тока остается постоянной при любом
увеличении числа включаемых последовательно потребителей, если
соответственно будет возрастать напряжение.
Важным выводом из проведенной серии опытов является уста*
новление зависимости мощности от величины тока и напряжения
и подтверждение уравнения
N = IU.
Примечание
Этот эксперимент следует рекомендовать для проведений
самостоятельной лабораторной работы учащихся.
152

50. Мощность и сопротивление нагревателя,
погружаемого в жидкость
Нагреватель, погружаемый в жидкость (850 вт),
вольтметр (250 в), амперметр (10 а), большой
химический стакан (800 мл), термометр, секундомер,
мензурка, 2 зажима на изолирующих подставках,
штепсельная розетка, укрепленная на панельке с
зажимами, соединительные провода, рубильник, штатив
лабораторный, подставка, источник тока (127 или 220 в)>
каким может быть штепсельная розетка городской сети.
На первой ступени изучения физики этот эксперимент служит
для того, чтобы показать учащимся, что каждый нагреватель
рассчитан на определенную мощность; выделяемая при этом теплота
идет на нагревание воды. Вместе с тем эксперимент позволяет
определить сопротивление нагревателя.
На старшей ступени обучения эксперимент позволяет
определить коэффициент полезного действия нагревателя, а также
исследовать уравнение энергетического баланса: работы тока и
количества теплоты, полученной водой от нагревателя <
Подготовка эксперимента
Панель со штепсельной розеткой зажимают в вертикальном
положении в лапке штатива. Розетку при помощи
соединительных проводов соединяют с двумя зажимами на изолирующей
подставке, а в гнезда штепсельной розетки вставляют вилку от
проводов нагревателя. Зажимы на подставках соединяют с вольтметром,
который становится включенным параллельно нагревателю (см.
также приведенную схему на рисунке 93 для включения
электрической плитки).
Зажимы на изолирующих подставках при помощи
соединительных проводов через амперметр и рубильник соединяют с
источником электрического тока. Общий вид установка показан на
рисунке 103, а. Соответствующая схема приводится на
рисунке 103, Ь.
Рекомендуется вольтметр и зажимы на изолирующих
подставках установить на высокой подставке, что позволит видеть все
детали собранной схемы и одновременно следить запоказаниями обоих
измерительных приборов —вольтметра и амперметра.
Перед началом проведения эксперимента нагреватель следует
погрузить в воду, налитую в широкий химический стакан,
чтобы при включении тока избежать перегрева спирали
нагревателя.
Объем налитой воды должен быть предварительно измерен
при помощи мензурки, а масса стакана определена
взвешиванием.
153

Эксперимент (вариант для старших классов)
Перед включением тока необходимо измерить температуру
воды t0°. В момент включения тока пускают секундомер. По
приборам определяют величину тока и напряжение.
По истечении некоторого времени производят измерение
температуры воды t±° и останавливают секундомер.
Рис. 103. Установка для определения мощности
нагревателя, погруженного в жидкость:
а—общий вид; Ь — схема электрической цепи.
Все данные записывают в таблицу по приведенному образцу:
Напряжение U = 212 в.
Величина тока / = 3,8 а.
Масса воды
Масса стекла химического стакана
Удельная темплоемкость воды
Удельная теплоемкость стекла
Время нагревания воды или, что то
же самое, время работы
электрического тока t
Начальная температура tQc
Конечная температура tj
тх = (500 мл) = 500 г.
т2 = 181 г.
Сг = 1,0 кал-г*1-град-1
С2 = 0,186 кал-гг1-град"
= 120 сек.
= 18°.
= 61,4*
154

На основании полученных данных определяют:
Мощность N = /.?/; N = 3,8а-212 в ^806 в/я.
Работа тока А = I • U . t;
А = 3,8а . 212в . 120 сек = 96720 em.се/с = 96720 дж.
Количество теплоты, полученной водой и стеклом стакана
Q = (тА + т2С2) (^10-<о°)
Q = (1,0 /сал . г-1 . град-1 . 500 г + 0,186 кал . г-1. град-1 X
X 181 г) . (61,4 град —18 грай) = 20237 кал.
Количество энергии в калориях, отданной током
Q = В . Л; Q = 0,239 кал . дя/е-1. 96720 дяе = 23116 кал.
Коэффициент полезного действия нагревателя
= ^Ополуч^ = 20237 кал. _ Q gg = 8g0/
«затрат. 23116/сал. /0
Сопротивление кипятильника
Р tf . D 212* _Q
Примечания
1. В младших классах следует эксперимент ограничить
определением мощности, работы тока и сопротивления, исходя
только из электрических единиц. При этом работу тока
следует определять за время, необходимое для нагревания
определенного количества воды от комнатной температуры до
кипения. В этом случае записи будут короче и расчеты
проще.
Напряжение U = 212 в*
Величина тока / = 3,8 а.
Время нагревания воды t = 227 сек.
Из этих данных путем расчета определяют искомые величины:
Мощность N = 3,8а . 212в = 806 вт.
Работа тока А = 3,8а . 212в . 227 сек = 182962 вт-сек =
= 182962 дж « 0,05 кет . ч.
212 в
Сопротивление кипятильника R = = 55,8 ом.
v 3,8 а
2. Естественно может возникнуть вопрос, почему величина
мощности, полученная расчетом (806 в/п), меньше
указанной в паспорте нагревателя (850 вт). Следует указать, что
паспортные данные рассчитаны на напряжение в сети 220 в, а
фактически на зажимах кипятильника измеренное
напряжение было 212 в.
155

51. Мощность тока и работа. Эксперимент
на модели электрического двигателя
Модель электродвигателя, амперметр (1а),
вольтметр (10 в), рубильник, соединительные провода,
неподвижный блок, пружинный динамометр (1 кл), грузик
с крючками (100 я), секундомер, 2 лабораторных
штатива, металлический стержень, шнур, батарея
аккумуляторов (10 в) или автономный агрегат питания.
Для изготовления модели электро-
двигателя. Доска, служащая основанием (120 мм
X 120мм X 12 мм), распределительный щиток, U-об-
разный сердечник для катушек статера, 2 катушки
(по 125 или 250 витков), якорь со шкивом, коллектором
и намотанными витками для ротора, 2 щетки в
щеткодержателях (см. также Э—126).
Собранную модель сериесного двигателя включают
последовательно с амперметром через рубильник в цепь источника тока,
например батареи аккумуляторов.
Параллельно электродвигателю включают вольтметр.
Рабочей нагрузкой является ленточный тормоз в виде
шнура, накинутого на шкив якоря; один конец шнура
прикрепляют к крючку динамометра,
подвешенного к
горизонтальному стержню, другой,
перекинутый через неподвижный
блок, утяжеляют грузиком
(рис. 104).
Шнур тормоза, идущий от
крючка динамометра через
1шкив на неподвижный блок,
набрасывают на шкив в
направлении вращения ротора
J I 1UJS электродвигателя.
Металлический стержень, на котором
{а)—<^о—J укреплены динамометр и
блок, зажимают в лапках двух
штативов.
Рис. 104. Установка для определения При вращении ротора дви-
мощности электродвигателя. гателя шнур, перекинутый
через шкив и натянутый при
помощи динамометра и грузика, будет тормозить ротор. Под
воздействием тормозящего усилия частота вращения ротора
выдерживается достаточно постоянной.
Величину тока в цепи и напряжение на зажимах двигателя
измеряют после того, как якорь двигателя придет в равномерное
движение.
156

Мощность тока определяют по формуле
# = /.?/
Пользуясь секундомером, определяют время. И в этом случае
можно определить работу двигателя по формуле
Л = /.?/.*
Примечания
1. Сборка модели двигателя описана дальше (Э—126).
[2* Интересно исследовать так же коэффициент
полезного действия двигателя на тормозном устройстве,
описанном в эксперименте Э—100, вышедшей ранее части 1 данного
руководства (часть 1, стр. 119—120; Э—100).
Коэффициент полезного действия определяют из отношения
механической работы по преодолению тормозящей нагрузки
к работе электрического тока
F-2-n-r-n 2-7Z.r-4-F
1 hU-t I-U
где в формуле механической работы F —тормозящая сила,
г —длина плеча тормозной колодки, п —число оборотов за
время работы двигателя —Л. Л.]
§ 19. НЕРАЗВЕТВЛЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ
32. Величина тока в не разветвленной
электрической цепи
2 катушки (750 и 500 витков) или 2 сопротивления
(10 и 20 ом), 2 лампы накаливания (100 вт, 127 или
220 в), 3 амперметра (1 а), рубильник, соединительные
провода, батарея аккумуляторов (4 в) или автономный
агрегат питания, штепсельная розетка городской сети.
Собирают неразветвленную электри- . . | ^*
ческую цепь. В цепь последовательно Г1!1!*1! °~
включают через рубильник две катушки,
выполняющие роль сопротивлений, и три
амперметра (рис. 105).
При замыкании рубильника все три
амперметра показывают одну и ту же.
величину тока.
Если нет трех амперметров, экспери-
мент может быть проведен при помощи Рис: 105- Схема электриче-
шспх mumti wuiiu v м j- -л скои цепи ДЛЯ исслед0В.а-
одного прибора. В этом случае экспе- ния величины тока в нераз-
римент следует провести в три этапа. ветвленной цепи.
Вначале амперметр включают в цепь
между катушками, затем между одной из катушек и источником
тока и, наконец, между второй катушкой и источником тока. Каж-
157

дый раз следует записывать показания прибора, при таком порядке
проведения эксперимента показания амперметра при включении
его в любой участок цепи будет одно и то же.
Вместо катушек можно включить постоянные сопротивления,
величина которых должна быть подобрана такой, чтобы на
амперметре было достаточно заметно отклонение стрелки
прибора.
Примечания
1. Источником питания может служить розетка с током
городской сети. В этом случае в качестве сопротивлений
следует взять две одинаковые лампочки накаливания,
рассчитанные на напряжения сети. При напряжении сети 220 в
целесообразно взять лампочки накаливания по 100 вт, тогда
ток в цепи будет около 0,5 а. Последовательно включенные
лампочки будут гореть с заметно ослабленной яркостью, но
яркость горения будет одинаковой.
2. В старших классах, используя ток городской сети,
можно взять лампочки различной мощности. В этом случае
лампочка меньшей мощности будет гореть ярче, чем
лампочка большей мощности, однако величина тока окажется
одинаковой на всех участках цепи.
3. Вариант эксперимента с лампочками накаливания
разных мощностей в младших классах проводить не следует, так
как объяснение наблюдаемой различной яркости горения
ламп на этой ступени обучения затруднительно.
S3. Электродвижущая сила и напряжение
источников тока при последовательном
включении потребителей
Батарея аккумуляторов (8 в), 2 батарейки от
карманного фонарика, вольтметр (10 в), 2 лампочки
накаливания (3,5 вт, 4 в) в патронах, укрепленных на
панельках, соединительные провода, из них 2 с
зажимами-крокодилами на одном из концов.
Эксперимент А. Опыт с лампочками накаливания
От батареи аккумуляторов (4 в) или батарейки от карманного
фонарика ток подается на лампочку накаливания (рис. 106, а).
Лампочка горит, яркость нормальная. После этого
последовательно к первой лампочке подключают вторую такую же лампочку
(рис. 106, Ь). Теперь обе лампочки горят с заметно пониженной
яркостью. Для того чтобы лампочки горели с нормальной
яркостью, последовательно к первой батарее аккумуляторов
подключают вторую такую же, на 4 в (рис. 106, с).
158

При последовательном включении двух лампочек напряжение,
создаваемое батареей аккумуляторов, делится между ними, и на
каждую приходится половина общего напряжения. Следовательно,
для нормального горения двух последовательно включенных
лампочек, каждая из которых требует напряжения 4 в, нужно, чтобы
батарея аккумуляторов обеспечивала напряжение на внешней цепи 8 в.
Эксперимент В. Опыт с вольтметром
При помощи вольтметра измеряется э. д. с. одного
аккумулятора, затем общая э. д. с. батареи из последовательно
соединенных аккумуляторов. Общая э. д. с. должна быть равна сумме э. д. с.
\Ь
Ч$г-> 4&W Ц8рГ
Рис. 106. Схема электрической цепи для
исследования напряжения на выходных зажимах при
увеличении числа последозательно включенных
источников тока.
отдельных аккумуляторов. Однако при измерении оказывается,
что э. д. с. батареи несколько меньше, чем сумма э. д. с. Это
объясняется тем, что при увеличении числа последовательно
включенных аккумуляторов соответственно возрастает внутреннее
сопротивление. Следовательно, э. д. с. батареи при включении
вольтметра распределится между самой батареей и вольтметром,
который фактически будет показывать падение напряжения на
внешней цепи, то есть на самом приборе.
Примечания
1. Первый вариант эксперимента является лишь
предварительным качественным экспериментом, так как в нем не
используется измерительный прибор, но он нужен, чтобы
показать учащимся на наблюдаемом понижении яркости
горения лампочек, включенных последовательно, что при таком
включении на каждую лампочку приходится только часть
напряжения, создаваемого источником тока.
2. Проводя первый вариант эксперимента, целесообразно
показать учащимся, что для составления елочной гирлянды
надо брать одинаковые маловольтные лампочки и включать
их последовательно. При этом следует произвести расчет
числа включаемых лампочек. Так, например, если ток
городской сети имеет напряжение 220 в> а каждая из
маловольтных лампочек рассчитана на 4 в, то для составления
гирлянды необходимо взять 220 в : 4 в = 55 (лампочек).
159

54. Падение напряжения на участках
однородной цепи
Коястантановая или никелиновая проволока (00,3 мм,
длина около 1200 мм), вольтметр (5 в), ползунко-
вый реостат (30 ом)у рубильник, 4 зажима на
изолирующих подставках, 5 соединительных
проводов, один из которых заканчивается
зажимом-крокодилом, масштабная линейка (на 600 мм), батарея
аккумуляторов (6 в) или автономный агрегат питания.
Между четырьмя зажимами на изолирующих подставках
натягивают константановую или никелиновую проволоку так,
чтобы между зажимами были участки проволоки в 300, 400 и 300 мм
(рис. 107). Через ползунковый реостат и рубильник на концы
константановой проволоки от
источника постоянного тока
подается напряжение
около 4 в.
При помощи
соединительных проводов зажим
вольтметра со знаком плюс
соединяют с зажимом, на который
подан ток от положительного
полюса батареи. К зажиму
вольтметра, около которого
стоит знак минус,
присоединяют провод с
зажимом-крокодилом на свободном конце.
Зажим-крокодил вначале
соединяют с концом
константановой проволоки, на которую
подан провод от
отрицательного полюса источника
тока, затем зажим-крокодил
последовательно переносят на 100 мм и далее «шагами» по 100 мм
вдоль константановой проволоки движутся от зажима, к которому
присоединен отрицательный полюс источника тока. При каждом
новом положении зажима-крокодила вольтметром измеряют падение
напряжения на все уменьшающихся участках проволоки.
Как пример, в приводимой, таблице 19 даются результаты одного
из подобных экспериментов.
На рисунке 108 приводится график зависимости падения
напряжения от длины однородной проволоки по данным
приведенного эксперимента. Из графика следует, что эта зависимость
—линейная. Некоторое отклонение в расположении точек от прямой
в начале графика объясняется влиянием тока, проходящего через
вольтметр. При малых напряжениях и сопротивлениях проводни-
Рис. 107. Установка для исследования
падения напряжения в неразветвленной
цепи.
160

Таблица 19
Падение напряжения по длине однородного проводника
| Длина

проводника
1
\ мм
1000
900
800
700
600
Падение 1

напряжения
1 и
в
3,00
2,70
2,39
2,12
1,80
и
1
в'ММ—1 1
0,00300
0,00300
1 0,00290
0,00301
0,00300
Длина
пр
сводника
1 /
1 мм
500
400
300
200
100
Падение

напряжения
и
в
1,51
1,22
1 0,95
0,66
0,35
и
1
в-мм—1 1
0,00302
0,00305
0,00317
0,00330
0,00350
\и
I
1
10 20 30 40 S0 60 70 80 90 100 см
Длина проводника
Рис. 108. График зависимости падения
напряжения от длины однородного
проводника.
ка это влияние заметно
сказывается на результатах
эксперимента.
Подобный эксперимент
может быть проведен и на кон-
стантановой проволоке
мостика Уитстона. Однако с
методической точки зрения
описанный выше эксперимент
предпочтительнее, поскольку
в нем нагляднее выступает
замкнутая электрическая цепь
и облегчается наблюдение за
самим проведением работы в
том случае, если подобный
эксперимент ставится как демонстрационный.
Примечание
Некоторое увеличение отношения — в конце
эксперимента, как это видно из приведенной таблицы, может быть
объяснено повышением температуры проводника при
длительном, по времени, прохождении тока и тем самым
возрастанием сопротивления проводника.
55. Распределение напряжений
при последовательном включении потребителей
электрического тока
3 реостата или постоянных сопротивления (30 ом,
120 ом, 350 ом или близкие к ним по величине
сопротивления1), 3 катушки (1500, 750 и 500 витков), 2 ам-
1 В этом и последующих случаях имеются в виду катушки из
проволоки одинакового сечения и материала. — А. Л.
161

перметра (1а и 0,1 a), 1 или лучше 4 вольтметра (20 в),
рубильник, 4 зажима на изолирующих подставках,
соединительные провода, батарея аккумуляторов (18 в)
или автономный агрегат питания.
Эксперимент А
Три катушки (1500, 750 и 500 витков) соединяют
последовательно при помощи четырех зажимов на изолирующих
подставках, на которые через амперметр и рубильник подан ток от
батареи аккумуляторов или агрегата питания (рис. 109). Напряжение,
подаваемое на установку, должно быть около 18 в.
Рис. 109. Схема электрической цепи
для исследования распределения
напряжений на последовательно
включенных потребителях.
При помощи вольтметра измеряют падение напряжения на
каждой из катушек, для чего вольтметр по очереди подключают
к катушкам. Затем измеряют напряжение между концами
крайних катушек, то есть общее падение напряжения на всех трех
последовательно соединенных сопротивлениях.
иг = 8,0 в
U2 = 4,4 в Измеренное общее падение напряжения
U3 = 3,0 в U* = 16,5 в
2?/ « 16,3 в
Разница между измеренным общим падением напряжения ?/s
и суммой падений напряжений ZU объясняется тем, что при
перемещении одного вольтметра происходит некоторое изменение
величин тока в цепи, что и наблюдаем по поведению стрелки
амперметра. Эта ошибка эксперимента может быть значительно
уменьшена, если использовать одновременно четыре вольтметра,
присоединенные параллельно катушкам.
Эксперимент В
Эксперимент может быть проведен как количественный и еще
более убедительный, если вместо катушек последовательно соеди-
162

Таблица 20
Распределение напряжений
на последовательно включенных
сопротивлениях
нить несколько реостатов или постоянных сопротивлений с
заранее известной величиной сопротивления.
Так, Эксперимент, проведенный на сопротивлениях 30, 122 и
328 ом, дал результаты, приведенные в таблице 20.
Фактически измеренное общее падение напряжения на всех трех
сопротивлениях ?/s = 16,5 е.
Некоторая разница между
2(7 и Uл объясняется теми же
причинами, что и в
эксперименте А. Наблюдение за
амперметром, который в данном
эксперименте должен быть
взят рассчитанным на
величину тока 0,1 а, подтверждает
значение, полученное при
расчете.
Результат экспер имента
убедительно показывает, что
падение напряжения на
последовательно соединенных
сопротивлениях
пропорционально величинам этих
сопротивлений U ~ /?.
Примечание
Амперметр в эксперименте А обычно берется с пределом
измерения до 1 а, однако следует предварительно сделать
расчет возможной величины тока в цепи.
1 Сопроти-
1 вление
R
ом
30
122
328
|2Я= 480
Падение
напряжения
и
в
1,0
4,1
11,2
2*/«= 16,3
Величина 1
тока 1
R |
а = в : ом
0,033
0,034 \
0,034
0,034 1
56. Распределение напряжений
при последовательном включении лампочек
накаливания
2 лампы накаливания по 25 вт (127 или 200 #),
1 лампа накаливания 100 em (127 или 220 в), все лампы
в патронах, укрепленных на панельках, 3 зажима на
изолирующих подставках, вольтметр (150 или 250 в),
рубильник, соединительные провода, штепсельная ро-
ззтка городской сети.
Две лампы по 25 вт включают последовательно между двумя
зажимами на изолирующих подставках. На зажимы через рубильник
подают ток от штепсельной розетки городской сети (127 или 220 в).
При замыкании рубильника обе лампочки горят со
значительно пониженной яркостью. Измерением падения напряжения на
каждой из лампочек легко установить, что на каждую из них
приходится половина напряжения городской сети, чем и объясняется
понижение яркости горения.
163

Заменив одну из лампочек в 25 вт лампочкой в 100 вт и вновь
замкнув рубильник, легко установить, что лампочка в 100 em
почти не светится, в то же время яркость горения лампочки в
25 вт становится почти нормальной. Измерив падение напряжения
на каждой из лампочек, становится очевидным, что на лампочку
в 100 вт падает лишь около 20% напряжения сети.
Так, при напряжении сети 220 в на лампочке в 25 вт падение
напряжения составляло 176 в, в то же время на лампочке в 100 вт —
всего лишь 44 в, то есть на первой лампочке напряжение
городской сети уменьшилось на 20°/0> а на второй на 80%.
Примечания
1. Этот эксперимент убедительно показывает, что падение
напряжения на последовательно включенных
сопротивлениях, в данном случае на лампочках, пропорционально
величинам сопротивлений. Действительно, сопротивление
лампочки в 25 вт (220 в) —около 1920 ом, а лампочки в 100 вт —
всего 480 ом.
2. Результат этого эксперимента целесообразно сопоставить
с Э—54.
3. В этом эксперименте необходимо использовать
лампочки, рассчитанные на напряжение городской сети, и в том
случае, если напряжение городской сети 220 в, нельзя брать
лампочки, рассчитанные на напряжение 127 в, так как во второй
части эксперимента возможно перегорание волоска лампочки
с большим сопротивлением.
§ 20. РАЗВЕТВЛЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ
57. Параллельное включение потребителей
6 лампочек накаливания (8 вт, 6 в) в патронах на
панельках, 3 амперметра (1 а), вольтметр (20 в),
рубильник, 2 зажима на изолирующих подставках,
соединительные провода, батарея аккумуляторов (18 в) или
автономный агрегат питания.
Две группы до три последовательно включенных лампочки
накаливания и по амперметру соединяют параллельно друг другу
на двух зажимах с изолирующими подставками. К зажимам через
третий амперметр и рубильник подается ток от батареи
аккумуляторов или автономного агрегата питания (рис. ПО).
При замыкании рубильника все лампочки загораются, причем
яркость горения всех лампочек одинакова. По показаниям
амперметров негрудно установить, что сумма величин токов в
разветвлениях в хорошем приближении равна величине тока в неразвет-
вленной части цепи.
364

Примечания
1. Одновременно целесообразно провести наблюдение за
распределением падения напряжений на лампочках. При
этом напряжение на обеих разветвлениях одно и то же, а
на каждой из лампочек, с очень небольшим отклонением,
падение напряжения примерно равно однсй трети напряжения,
падающего на каждое из раз-
<*>
ветвлении.
2. Эксперимент
одновременно позволяет
продемонстрировать и внешний признак
параллельного и
последовательного соединений
лампочек. При выключении одной
из трех лампочек в одном
из разветвлений две
оставшиеся гаснут, что является
признаком последовательного
их включения в пределах
разветвления. Но
выключение даже всех трех
лампочек одного из разветвлений
не влияет на горение лампочек во втором разветвлении,
это и является признаком параллельного соединения.
Для иллюминаций часто используется несколько
параллельно включенных в сеть гирлянд электрических лампочек,
соединенных в каждой гирлянде последовательно.
Перегорание одной из лампочек гасит целую гирлянду, хотя другие
гирлянды горят. Это создает определенные трудности при
нахождении перегоревшей лампочки в пределах гирлянды.
I HgHgHg>-($)-. "j
Рис. ПО, Схема
электрической цепи с двумя
параллельными группами
последовательно включенных лампочек
накаливания.
58. Распределение тока в разветвленной
электрической цепи
3 катушки (1500, 750 и 500 витков), 3 реостата или
3 постоянных сопротивления (180, 120 и 12 ом), 2
зажима на изолирующих подставках, 1 (лучше 4)
амперметра (5 а), вольтметр (20 в), рубильник,
соединительные провода, батарея аккумуляторов (10 в) или
автономный агрегат питания.
Три катушки, используемые как сопротивления, с
последовательно включенными амперметрами соединяют параллельно друг
другу через два зажима на изолирующих подставках. Последние
через четвертый амперметр и рубильник соединяют с источником
тока, имеющим напряжение 10 е. Параллельно катушкам вклю-
165

чают вольтметр, показывающий напряжение на концах
разветвленной части цепи (рис. 111).
Из показаний амперметров нетрудно установить, что сумма
токов в разветвлениях в хорошем приближении равна величине то-
Рис. 111, Схема электрической
цепи для изучения распределения
тока по трем разветвлениям.
ка в неразветв ленной части, а токи в разветвлении обратно
пропорциональны числу витков в катушках.
/a = /i+/2+/3;
/i./2.i3— —. — • —•
п1 п2 п3
Подобный эксперимент целесообразно повторить на
сопротивлениях, величины которых известны.
Данные, полученные на основании одного из приведенных
экспериментов с катушками и постоянными сопротивлениями,
приводятся в таблицах 21 и 22.
Таблица 21
Распределение токов в параллельно включенных катушках
№
катушек
1
2
3
Число витков
п
500
750
1500
Напряжение
и
в
10
! 10
! ю
Величина
тока
/
а
3,33
1,25
0,62
| 2/=5,20

Сопротивление
/
ом
з
! 8
! 16
1R = 27 I
166

Амперметр, измеряющий величину тока в неразветвленнои
части цепи, показывает h = 5,2 я.
Таким образом,
R1 R2 R3
Таблица 22
Распределение токов в параллельно включенных
постоянных сопротивлениях
№
сопротивлений
1
2
1 з
Величина

сопротивления
R
ом
180
120
12
Напряжение
и
в
ооо
YR=3\2 |
Величина
тока
4
а 1
0,06
0,08
0,83
1/ = 0,97
Измеренная величина тока в неразветвленнои части цепи /s =
= 0,97 а.
Таким образом, и в этом случае ток в неразветвленнои части
цепи (/s) равен сумме токов в разветвленной (2/)
/, = 2/;
* 1 • * 2 • * 3 — * — * —¦
Ri R2 R$
Примечание
Если в распоряжении экспериментатора имеется только
один амперметр, эксперимент все же может быть проведен;
при этом амперметр придется последовательно переносить
на места, указанные на схеме (рис. 111). Однако в этом
случае сопротивление самого прибора, несомненно, скажется на
результатах эксперимента. Для уменьшения ошибок
эксперимента при использовании одного амперметра необходимо в
разветвлениях помещать по возможности большие по
величине сопротивления,
167

59* Распределение тока в разветвленной
цепи
{Используются лампы накаливания одинаковой и
различной мощности)
3 лампы накаливания по 2,4 вт (4 в) и 1 лампа нака-
ливания0,4вяг (4#), 3 лампы накаливания по 100 вт (127
или 220 в), 1 лампа накаливания40вт (127или220в) —
все лампы в патронах, укрепленных на панельках
с зажимами, 1 или лучше 4 амперметра (2 а), вольтметр
(10 в), 2 зажима на изолирующих подставках,
соединительные провода, батарея аккумуляторов (10 в) или
автономный агрегат питания, штепсельная розетка
городской сети.
Порядок проведения эксперимента тот же, что и предыдущего
эксперимента Э—58, но вместо катушек или сопротивлений
помещают лампы накаливания.
Вначале включают параллельно две одинаковые лампочки по
2,4 вт. При напряжении 4 в величина тока в каждом разветвлении
будет одна и та же (примерно 0,6 а). Яркость горения ламп
одинакова. Подобный эксперимент производит большое впечатление на
учащихся, так как его результат воспринимается зрительно.
Заменив в одном из разветвлений лампочку в 2,4 вт на
лампочку в 0,4 вт, легко установить, что величина тока в этом
разветвлении уменьшится и станет примерно равной 0,1 а. Уменьшение
величины тока в этом разветвлении хорошо заметно и потому, что
сила света такой лампочки при ее нормальном горении
значительно меньше, чем второй лампочки.
Сравнивая сумму токов в разветвлениях с величиной тока в
неразветвленной части, устанавливают ту же закономерность, что
и в предыдущем эксперименте.
Примечание
Этот эксперимент может быть проведен как
демонстрационный, но при этом следует использовать лампочки
накаливания, рассчитанные на напряжение городской сети.
60. Модель электрической проводки
в жилой комнате
Деревянный щит для монтажа (1000 мм х 300 мм),
5 патронов для ламп накаливания (6 а), 3 штепсельные
розетки, 1 коробка для плавких предохранителей, 4
делительные коробки для ответвлений, выключатель,
переключатель параллельного включения, 14
штепсельных гнезд, 6 короткозамкнутых вилок, монтажный
провод, скобки для крепления провода, винты по дере-
168

ву, гвозди, 5 ламп накаливания различной мощности
(127 или 220 в), электрическая плитка, электрический
утюг, электрический кипятильник, фен,
радиоприемник, телевизор и другие потребители тока, амперметр
(10 а), источник тока —штепсельная розетка
городской сети.
Модель электрической проводки в жилой комнате
предназначена для показа учащимся величины тока, потребляемого при
включении в сеть обычно применяемых в быту электрических
приборов. Одновременно такая модель является развитием модели,
описанной в эксперименте Э—16.
Изготовление модели
Изготовление модели может быть поручено участникам
физического или электротехнического кружка и выполнено под
руководством преподавателя. Модель должна отвечать самым высоким
требованиям, предъявляемым к электрическим проводкам.
Сборка модели проводится по приведенной на рисунке 112
схеме, воспроизводящей электрическую проводку жилой комнаты
или квартиры.
Рис. 112. Схема электропроводки в жилой комнате.
На модели провод основной магистрали начинается
штепсельными гнездами, через которые модель присоединяется к
городской сети. Один провод магистрали прерывается плавким
предохранителем на 6 а, другой—штепсельными гнездами для
включения в них амперметра, измеряющего величину тока во всей цепи.
При помощи четырех делительных коробок от основной
магистрали отводятся провода к трем штепсельным розеткам и одной
лампочке накаливания. Один из проводов каждого ответвления к
штепсельным розеткам и лампочке накаливания прерывается
штепсельными гнездами, в которые может включаться или амперметр,
или короткозамкнутая вилка. Включение амперметра в
ответвления позволяет измерить величину тока, снимаемого с розеток. В
ответвление, идущее к лампе накаливания, и, кроме того, на
другой провод, помещают выключатель.
От последней делительной коробки провода подаются на модель
169

люстры, состоящей из четырех ламп. И здесь один из проводов
прерывается штепсельными гнездами для включения амперметра
в цепь люстры. Второй провод подводится к переключателю
параллельного включения, через который могут быть включены или
две лампы, или вся люстра.
Все монтажные провода укрепляют на щите при помощи
небольших металлических скобочек, подкладывая под них кусочки
резины.
Эксперимент
Готовую модель электрической проводки жилой комнаты
устанавливают на демонстрационном столе в вертикальном положении
или подвешивают на стене классного помещения. При помощи
соединительных проводов модель подключается к городской сети.
Все штепсельные гнезда, прерывающие провода, идущие к
потребителю, замыкают короткозамкнутыми вилками.
В начале эксперимента, включив амперметр, измеряющий ток
в магистрали, постепенно присоединяют потребителей: зажигают
одну группу лампочек в люстре, затем другую, зажигают
одиночную лампочку, в каждую из штепсельных розеток включают
различные электрические приборы. При включении каждого нового
потребителя измеряют величину тока в магистрали, составляя
соответствующую таблицу. Затем, отключив модель от городской сети
и выключив всех потребителей, заменяют амперметр, включенный
в магистраль, короткозамкнутой вилкой и переносят его на место
короткозамкнутой вилки люстры. Поворотом переключателя
параллельного включения, после того как модель будет вновь
присоединена к сети городского тока, включают сначала одну группу
люстры, затем всю люстру, записывая показания амперметра. После
этого амперметр переносят в цепь одиночной лампы, затем в цепь
первой, второй или третьей штепсельной розетки.
В результате проведения эксперимента учащиеся убеждаются,
что величина тока в магистрали равна сумме величин тока в ее
разветвлениях.
Кроме того, у учащихся создается отчетливое представление о
величинах тока, потребляемых самыми различными бытовыми
электрическими приборами. В связи с этим в люстре
целесообразно использовать лампы разной мощности.
При полном включении всех потребителей, а возможно и ранее
при включении только некоторых из них, величина тока в
магистрали может превысить баи плавкий предохранитель перегорит.
Но и этот эффект будет иметь большое образовательное значение,
так как пояснит учащимся вопрос о предельных нагрузках
квартирной проводки. В этом случае, после замены перегоревшего
предохранителя новым, эксперимент должен быть продолжен с
учетом предела нагрузки, тем самым он будет ограничен
включением только таких потребителей, при которых ток в магистрали
не превысит предельного.
170

Примечание
Подобный эксперимент следует проводить самому
преподавателю или лаборанту, не поручая его учащимся, во всяком
случае в младших классах.
61. Увеличение цены деления шкалы
амперметра
2 амперметра магнитоэлектрической системы (по
2 а), 2 ползунковых реостата (12 и 30 ом), проволока с
большим сопротивлением, 2 зажима на изолирующих
подставках, соединительные провода, батарея
аккумуляторов (10 в) или автономный агрегат питания.
Этот эксперимент преследует лишь одну цель: он должен
создать представление о принципах расширения границ измерений
амперметра. В нем показана возможность увеличения границ
измерения вдвое за счет шунтирования прибора.
Подготавливая эксперимент, необходимо амперметр при
помощи соединительных проводов соединить с двумя зажимами на
изолирующих подставках.
Зажимы через добавочное
сопротивление, каким является пол-
зунковый реостат, амперметр и
рубильник, соединяют с
источником тока.
Перед включением тока
полностью вводится ползунковый
реостат, максимально ограни- ~^га
чивая ток. Величина тока не Рис т Схема элекТрИческой цепи
должна превышать 2 а. Парал- для исследования принципа ^величе-
лельно амперметру присоеди- ния границ измерений амперметра
няют кусок проволоки с боль- пУтем шунтирования,
шим сопротивлением. Длину
такой проволоки подбирают таким образом, чтобы амперметр
показывал ток около 1 а (рис. 113). Включенная
параллельно амперметру проволока играет роль шунта,
увеличивающего границу измерения прибора вдвое.
Для точной регулировки шунта параллельно ему к
амперметру подключают второй реостат с сопротивлением 12 омов.
Перемещением ползунка реостата можно достаточно точно вывести
стрелку амперметра на деление шкалы, соответствующее величине
тока в 1 а.
Примечания
1. Для удачного проведения эксперимента необходимо,
чтобы при включении шунта напряжение оставалось доста-
J71

точно постоянным. Это удается достигнуть применением в
качестве источника тока батареи аккумуляторов.
2. Крайне желательно, чтобы в цепь был включен второй
амперметр, который контролировал бы величину тока в цепи
при всех ее изменениях. Следует отметить, что при
шунтировании амперметров магнитоэлектрической системы
изменение величины тока в цепи незначительно и приборами
школьного типа практически не ощущается.
3. Контроль за величиной тока при шунтировании
приборов электромагнитной системы совершенно необходим.
Такие приборы имеют достаточно большое внутреннее
сопротивление и их шунтирование заметно изменяет величину тока в
цепи.
62. Увеличение цены деления шкалы
вольтметра
Вольтметр (25 в), декадные реостаты (10 X 10 ом.;
10 X 100 ом; 10 X 1000 ом и 10 X 10 000 ом), лампочка
накаливания (30 вт, б в) в патроне, укрепленном на
панельке, рубильник, 4 зажима на изолирующих
подставках, соединительные провода, батарея
аккумуляторов (6 в) или автономный агрегат питания.
Эксперимент должен показать принцип увеличения границ
изменения вольтметра на примере удвоения этих границ.
Лампочку накаливания (30 вт),
рассчитанную на напряжение 6 в, при
помощи соединительных проводов
соединяют с двумя зажимами на изолирую-
. щих подставках, на которые через ру-
j бильник подан ток. Параллельно
лампочке накаливания включают вольт-
I f\/} ? /?^ *f% I метр, который показывает напряженке
I SV \ I * Ч \S I около 6 в.
Для того чтобы удвоить границы из-
Рис. П4. Схема злектриче- мерений вольтметра, последовательно к
ской иепи для исследования нему присоединяют два декадных рео-
приниипа увеличения гра- стата (рис# ц4) рычаги которых уста-
нич измерения вольтметра хг ' г т-т
путем вкл/очения добавоч- новлены в нулевые положения. При
ных сопротивлений. новом замыкании рубильника вольтметр
показывает по-прежнему то же
напряжение около 6 в.
Перемещая рычаги декадных реостатов, подбирают такое их
положение, при котором при неизменном источнике тока и
прежней яркости горения лампочки стрелка вольтметра будет
показывать в два раза меньшее напряжение, то есть примерно около 3 в.
Следует идти от предварительной грубой настройки декадных
172

реостатов с большим значением включаемых сопротивлений,
подходя постепенно к необходимому положению стрелки вольтметра,
и только после этого подстраивать реостаты до нужного положения
стрелки.
Подобным же путем, передвигая рычаги декадных реостатов, а
при надобности заменяя реостатами с другим диапазоном
сопротивлений, можно увеличить границы измерений вольтметра в 3, 4
ивп раз.
63. Влияние внутреннего сопротивления
амперметра на результаты измерений
2 амперметра (1 а), 2 рубильника, лампочка
накаливания (1,2 в/п, 4 в) в патроне на изолирующей
панельке, 2 зажима на изолирующих подставках,
соединительные провода, батарея аккумуляторов (4 в) или
автономный агрегат питания.
К источнику тока подключают цепь из двух последовательно
соединенных амперметров, лампочки накаливания и рубильника.
Параллельно одному из амперметров, включают рубильник, для
чего целесообразно соединительные провода от этого амперметра
и рубильника укрепить в двух зажимах на изолирующих
подставках (рис. 115). Рубильник подсоединяют таким образом, чтобы
при его включении амперметр,
присоединенный к тем же зажимам,
оказался замкнут накоротко. В этом
случае ток через него практически не
пойдет.
При замыкании основного
рубильника и тем самым подачи тока на
собранную схему второй амперметр
укажет величину тока в цепи (в на- рис. 115. Схема электрической
шем примере —около 0,3 а). Стрел- цепи для изучения влияния
ка амперметра, накоротко замкнуто- внутреннего сопротивления ам-
™ п,^„П1 ттт™,, ™1™™„ЛТТТТЛ ,™,о перметра на результат измере-
го рубильником, естественно, оста- ^ ] ^ни| ^
нется на нуле.
Как только рубильник,
включенный параллельно амперметру, будет выключен, стрелки обоих
амперметров укажут одну и ту же величину тока, однако меньшую,
чем при измерении одним амперметром (в нашем примере
—около 0,26 а). Одновременно наблюдается и некоторое уменьшение
яркости горения лампочки накаливания.
Примечание
Внутреннее сопротивление амперметра, включаемого в
электрическую цепь последовательно, всегда несколько
уменьшает величину тока в цепи. Ошибка измерения особенно вели-
шТОттт1^-'
^^l^o^^^^J
173

ка в том случае, когда приходится измерять токи по
величине сравнительно небольшие и проходящие через малые
сопротивления, так как в этом случае внутреннее сопротивление
амперметра по отношению к общему сопротивлению
электрической цепи является достаточно заметной величиной. Вот
почему ошибки измерений при малых сопротивлениях в
цепи соответственно велики.
64. Влияние величины внутреннего
сопротивления вольтметра
на результаты измерений
2 вольтметра (5 в), 1 электростатический вольтметр
(для малых напряжений), амперметр (1 а), лампочка
накаливания (1,2 вт, 4 в) в патроне на изолирующей
панельке, ползунковый реостат (30 ом), 2 рубильника,
2 зажима на изолирующих подставках,
соединительные провода, батарея аккумуляторов (12 в) или
автономный агрегат питания.
К источнику тока с напряжением около 12 в присоединяют
электрическую цепь, состоящую из полностью введенного ползун-
кового реостата, рубильника, амперметра и лампочки накалива-
ния. Лампочку накаливания вклю-
(&} с>4 л lo-j чают между двумя зажимами на
изолирующих подставках. К тем же
+> зажимам, параллельно лампочке на-
~Ц каливания, включают вольтметр,
измеряющий напряжение на зажимах
лампочки.
Перемещением ползунка
реостата напряжение на лампочке
доводится до 4 в.
Рис. 116. Схема электрической Разомкнув рубильник,
прерывании для изучения влияния ют ток в цепи. Параллельно лам-
внутреннего сопротивления почке накаливания к первому
Еольтметра на результат изме- п^„т™.~~тГ ^^r^^^^rr „т. »
рений! вольтметру присоединяют второй
вольтметр со своим рубильником
(рис. 116).
При новом замыкании цепи и второго рубильника наблюдается
уменьшение яркости горения лампочки накаливания. При этом оба
вольтметра показывают понижение напряжения примерно на 0,5 в.
Второй вольтметр уменьшает сопротивление цепи, и поэтому
соответственно возрастает величина тока, что легко наблюдать
по амперметру. Происходит перераспределение падений
напряжений на лампочке и реостате.
45
о-
ф
174

Примечание
Чрезвычайно важно при любой возможности провести тот
же эксперимент, используя вместо второго токопроводящего
вольтметра вольтметр электростатический. При включении и
выключении электростатического вольтметра, изменения
величины тока в цепи не наблюдается, не наблюдается и
изменений в показаниях первого вольтметра, параллельно
которому включен электростатический.
65. Уменьшение напряжения на зажимах
источника тока при включении нагрузки
Ползунковый реостат (около 12 ом), амперметр
(5 а), вольтметр (20 в), рубильник, 2 зажима на
изолирующих подставках, соединительные провода, батарея
аккумуляторов (14 в) или автономный агрегат питания.
По схеме, приведенной на рисунке 117, собирают
электрическую цепь из последовательно соединенных амперметра,
ползункового реостата и рубильника. Параллельно источнику тока
включают вольтметр.
Изменяя сопротивление цепи
передвижением движка реостата,
изменяют величину тока в цепи
от 1 а до 4 а ступенями по одному
амперу. Для каждой ступени
величины тока соответственно
измеряют напряжение на зажимах
источника тока.
12
Ф-
-Ф-
Ъ
\
м-^
-о-С
Л-
I
^
/
Рис. 117. Схема электрической
цепи для исследования
зависимости напряжения на
зажимах источника тока от
сопротивления внешней цепи.
%
% 8
1
I 6
X
1<
о / 2 3 и а
величина тона
Рис. 118. График зависимости
напряжения на зажимах источника тока
от величины тока в иепи.
В одном из экспериментов, при э. д. с. генератора 14 в и полном
сопротивлении ползункового реостата в 11,5 ом, были получены
данные, приведенные в таблице, на основании которых построен
175

график зависимости напряжения на зажимах источника от
включаемой внешней нагрузки (рис. 118), определяемой величиной
тока в цепи.
Теоретически падение напряжения на зажимах генератора
должно быть в линейной зависимости от величины тока в цепи.
Причиной некоторого отклонения линии графика от прямой яв-
Таблица 23
Зависимость напряжения на зажимах
генератора от величины включаемой
внешней нагрузки
Внешняя
нагрузка
R
1 ом
11,2
4,8
2,7
1,8
Величина
тока
/
а
1
2
3
4
Напряжение
на зажимах
и
в 1
11,2
9,6
8,2
7,1
.ляется влияние на результаты эксперимента тока, проходящего
через вольтметр.
Примечание
В этом эксперименте в качестве источника тока можно
использовать как батарею аккумуляторов, так и автономный
агрегат питания. Однако при использовании
аккумуляторов можно значительно увеличивать величину тока, а это
даст более точные результаты эксперимента.
66. Делитель напряжения
Доска сопротивлений с тремя константановыми
проволоками (00,3 мм, длина 400 мм), ползунковый
реостат, вольтметр (5 в), рубильник, соединительные
провода, из них 2 с зажимами-крокодилами, масштабная
линейка, полоска белой бумаги (400 лшх20 мм), кнопки,
аккумулятор (2 в).
Эксперимент служит лишь для того, чтобы показать учащимся
принцип действия делителя напряжения. Это лишь эксперимент
на модели, и собранная установка не может быть использована
как делитель напряжения в других экспериментах.
При проведении данного эксперимента используется доска
сопротивлений, описанная в Э—30.
176

Между парными зажимами одной из проволок, натянутой на
доску сопротивлений, при помощи кнопок прикрепляют полоску
белой бумаги. Коротким соединительным проводом один из
зажимов вольтметра соединяют с левым зажимом константановой
проволоки. К Другому зажиму вольтметра присоединяют длинный
соединительный провод с зажимом-крокодилом на конце. На
проволоку через рубильник подают ток от аккумулятора.
В начале опыта зажим-крокодил соединительного прохода,
идущего от вольтметра, присоединяют к тому же левому зажиму
на доске сопротивлений, к которой присоединен первый провод,
идущий от вольтметра (рис. 119, а). На собранную схему,
замыканием рубильника, подается ток. Однако стрелка вольтметра
остается неподвижной, что указывает на отсутствие падения
напряжения между зажимами вольтметра и тем самым между двумя
соседними точками константановой проволоки.
Д
[^ ^
а
Рис. 119. Доска сопротивлений в модели делителя напряжения:
а — подвижной контакт находится в нулевом положении; Ь — положение
контакта при определении падения напряжения на некотором участке,
равном 0,4 всей длины проволоки.
В развитии опыта зажим-крокодил перемещают по
константановой проволоке, все более и более удаляя от левого зажима на
доске сопротивлений. По мере увеличения расстояния между
левым зажимом и зажимом-крокодилом стрелка вольтметра все больше
и больше отклоняется от нулевого положения, указывая на
возрастание напряжения между левым зажимом и той точкой
константановой проволоки, к которой в данный момент подключен зажим-
крокодил.
Зажим-крокодил целесообразно установить в таких участках
проволоки, где вольтметр будет показывать напряжения в 0,2 в;
0,4 в; 0,6 в и т. д. до 2,0 в. Выбранные положения зажима-крокодила
на константановой проволоке фиксируют карандашными
штрихами на полоске бумаги (рис. 119, Ь). Как только зажим-крокодил
будет перемещен к другому, правому, концу константановой
проволоки, вольтметр будет показывать полное напряжение,
создаваемое источником тока на внешнем участке цепи. Под карандашными
штрихами на полоске белой бумаги надписывают
соответствующие величины напряжений или, вернее, падений напряжений меж-
177
__:=р=Р_ ,
.?::,,, .1.: "J"T м/. .e-j-,JqJ.
Ш''' dStf
«?' ,'tlr
Hi

ду левым зажимом и соответствующей точкой константановой
проволоки.
Углубляя эксперимент, следует к зажимам вольтметра
присоединить два провода, оканчивающихся зажимами-крокодилами, а эти
зажимы присоединить к концам какого-то определенного участка
проволоки, например к точкам, соответствующим отметкам 0,4 и
1,2 в. В этом случае вольтметр будет показывать падение
напряжения между избранными точками, в нашем случае —0,8 в.
Вольтметр можно рассматривать как потребитель, на который и будет
сниматься с константановой проволоки ток с напряжением в 0,8 в.
Константановая проволока моделирует технический делитель
напряжения, которым в обычных условиях является реостат-.
Примечания
1. На практике в качестве делителя напряжения
используется ползунковый реостат. Необходимое напряжение,
составляющее только часть напряжения, подаваемого на
реостат, снимают с ползунка и одного из зажимов реостата
(зажим А на рис. 120). Ток от
источника питания подается на нижние
J_ зажимы реостата (зажимы Л и В на
рис. 120).
2. При пользовании делителем
напряжения необходимо следить за
следующим: а) источник тока испы-
SL
Рис. 120. Реостат как ТЫВаеТ нагРУЗКУ не тольКО ОТ цепи,
делитель напряжения. присоединенной к делителю
напряжения, но и прежде всего
нагрузку, создаваемую реостатом; б)
ползунковый реостат, используемый как делитель напряжения,
должен быть намотан из такой проволоки, которая
выдерживала бы без заметного нагревания и удлинения наибольший
ток, возникающий при максимальных нагрузках; в)
сопротивление внешней цепи, на которую подается ток с делителя
напряжения, должно быть больше, чем сопротивление сахмого
реостата. В противном случае, при приближении ползунка
реостата к концу его обмотки, во внешней цепи может
возникнуть ток значительной величины, а это приведет к
нагреванию или даже перегоранию обмотки на включенной части
реостата.
3. Делитель напряжения в радио- и электротехнике
называется также потенциометром.

ГЛАВА IV
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
§ 21. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЗАПИСКА
Изучение магнитного действия электрического тока вызывает
у учащихся особый интерес. Это легко объяснить тем, что до этой
темы при изучении теплового и химического действий тока, по
существу рассматривались явления По внешнему эффекту и
достаточно статичные. При изучении электромагнитных явлений
учащиеся видят проявление действия тока главным образом в движении.
Для того чтобы изучение магнитных действий тока в процессе
преподавания прошло с наибольшим успехом, необходимо, чтобы
учащиеся были знакомы с явлениями постоянного магнетизма.
На этом основании до сих пор было принято перед изучением элек*
тромагнетизма давать совершенно обособленно введение в
постоянный магнетизм. Мыслилось, что учение об электричестве должно
представлять собой совершенно законченное целое и не должно
прерываться даже самым незначительным отступлением в область
магнетизма. Поэтому в школьных учебниках рассмотрение
постоянных магнитов выделялось в отдельную главу, предшествующую
главе об электричестве. Здесь, вне сомнения, значительную роль
сыграли и исторические соображения, так как явления постоянного
магнетизма были исследованы значительно ранее, чем взаимосвязь
между магнитными явлениями и электрическим током.
В противоположность этому взгляду в последнее время
большинство высказывается за тд, чтобы учение о магнетизме было
слито воедино с учением об электричестве, так как между ними
существует органическая связь. Эта мысль о связи магнитных явлений
с электрическим током была убедительно высказана Р. Полем в
его книге «Введение в учение об электричестве». В своей книге
он указывал, что имеются три признака, по которым можно
обнаружить электрический ток в проводнике: 1) нагревание проводника,
2) химические изменения в проводнике и 3) образование вокруг
проводника, по которому идет ток, магнитного поля. При этом
первые два признака могут не проявляться, но магнитное поле
выступает во всех случаях. Р. Поль писал: «Магнитное поле есть
179

неразрывный спутник электрического тока»1. Эта мысль должна
утверждающе звучать в процессе преподавания.
Чтобы внимательно изучить явления постоянного магнетизма,
требуется прервать на короткое время последовательное изучение
электричества. Однако включение темы о постоянных магнитах не
нарушает целостности изучения электричества, поскольку при таком
прохождении материала сокращается разрыв между явлениями
электрическими и магнитными и оба явления сводятся к одному
общему корню.
По этим соображениям в настоящем руководстве эксперименты
с постоянными магнитами вошли в главу об электромагнетизме.
Естественно, что эксперименты с постоянными магнитами,
объединенные § 22 и § 23, помещены перед экспериментами по магнитным
явлениям, сопутствующим электрический ток. Такое расположение
материала не означает, что именно так следует строить введение в
учение о магнетизме. Вполне возможно начинать изучение
магнитных явлений с простейших экспериментов по электромагнетизму. К
ним относится эксперимент Э—90 по отклонению магнитных
стрелок в магнитном поле прямолинейного тока, Э—91 о магнитном
поле вокруг прямолинейного проводника под током и, наконец, Э—92
о направлении линии магнитного поля вокруг прямолинейного
проводника с током. В заключение может быть показан любой из
экспериментов с электромагнитом из числа приведенных в § 26.
Если в начале изучения темы проведены указанные
эксперименты, то после них, исходя из методических соображений, необходимо
выделить несколько часов на изучение явлений постоянного
магнетизма.
Предварительные знания о постоянных магнитах, которые
вытекают из применения учащимися магнитной стрелки компаса,
следует использовать, поскольку почти все ученики, до изучения
в школе этих явлений, знакомы с магнитной стрелкой и знают, как
с ней обращаться. Во всяком случае можно испробовать такой путь
изучения постоянных магнитов в разделе об электромагнетизме
и следует только приветствовать, если, изыскивая различные пути,
преподаватели обменяются своим опытом в решении этого вопроса.
Эксперименты, описанные в § 22 и 23, столь просты в их
проведении, что вряд ли требуют специальных методических указаний.
1 Авторы руководства не упоминают о том, что еще в 1820 году датский
физик X. Эрстед обнаружил магнитное действие электрического тока (см.
Э—90 настоящего руководства), а французские физики Ж. Био, Ф. Савар и
П. Лаплас в том же году установили основной закон электромагнетизма;
наконец, после работы русского физика А. Эйхенвальда (1901—1903) было
окончательно доказано, что любое движение электрических зарядов создает
магнитное поле. Между тем упомянутая книга Р. Поля вышла в свет
в 1927 году. Это ни в какой мере не умаляет заслуг Р. Поля, как
крупнейшего ученого, методиста и экспериментатора, и именно ему мы
обязаны тем, что такой взгляд на связь электрического тока с магнитным
полем ныне вошел во всю учебную литературу. — А. Л,
180

Многие из этих экспериментов могут быть проведены в качестве
самостоятельных лабораторных работ учащимися.
2. Эксперименты, объясняющие магнитные действия
электрического тока,объединены в § 24. Первым в этой главе приводится
известный опыт Эрстеда по отклонению магнитной стрелки
магнитным полем прямолинейного проводника, по которому идет
постоянный ток. При большой познавательной ценности
эксперимента, устанавливающего связь между магнитным полем тока
и магнитным полем постоянного магнита, представляется
необходимым шаг за шагом самым тщательным образом объяснять
все наблюдаемые при этом явления. Этот эксперимент
одновременно позволяет установить правила, вскрывающие взаимозависимость
между направлением электрического тока и направлением
отклонения магнитной стрелки, так называемое «правило правой руки».
Это правило заменило трудноусваиваемое правило пловца, ранее
предложенное Ампером.
Логическим продолжением этого эксперимента является Э—95,
демонстрирующий отклонение магнитной стрелки в проволочной
петле, по которой идет ток. Для этого эксперимента очень удобным
является прибор, заранее подготовленный из металлической полосы
в виде изогнутой петли, в нижней части которой на острие укреплена
магнитная стрелка (см. рис. 144). Однако методически
целесообразно вместо этого прибора взять толстую медную проволоку,
поскольку ее без труда можно превратить из прямолинейного проводника
в проводник, изогнутый в форме петли. После проведения опыта с
прямолинейным проводником учитель демонстрирует перед всеми
учащимися изгибание прямолинейного проводника до формы петли.
При этом следует получить петлю-виток или петлю из
нескольких витков.
Следует обратить внимание на эксперименты Э—91, Э—98 и
Э—100, где для демонстрации магнитного поля используют
проводники различной формы: прямой, образующий окружность —
виток, и свернутый в спираль —соленоид, по которым идет ток.
При помощи таких проводников понимание явлений, связанных с
магнитным действием электрического тока, значительно
облегчается. Эти эксперименты в большинстве случаев очень просты. Для
их проведения требуется лишь наличие толстой прямой, или
изогнутой в виде витка, или катушки, проволоки, продетой в
пропиленные или просверленные отверстия в прочном белом картоне или
фанере, однако для указанных экспериментов необходим источник
достаточно большого по величине тока, что в школах может вызвать
иногда некоторые трудности. Эти трудности можно избежать,
следуя за указаниями, данными в Э—92, Э—99 и Э—101, заменив
одинарный проводник пучком проводников, положенных один
возле другого.
3. Затем следует рассмотреть эксперименты небольшого § 25
о силовом взаимодействии в магнитном поле между двумя
проводниками, по которым идет ток. Необходимо найти время для про-
181

ведения этих интересных экспериментов, хотя они, возможно, и
выходят за рамки вводного раздела курса. Как провести
эксперименты при незначительной величине тока, указано в Э—104 и
Э—105, демонстрирующих хмагнитное поле между двумя
проводниками, по которым идет ток. В эксперименте Э—106 дается новая,
оригинальная модификация эксперимента на катушке, известного
под названием спирали Руже (Roguet). В эксперименте отчетливо
наблюдается укорачивание витков при включении тока и упругое
расширение их при выключении тока. Особое значение приобрел
тает эксперимент в том случае, если ток пропускать в каждой
половине катушки сначала в одном, а затем в противоположных
направлениях. В первом случае вся катушка сокращается как единое
целое, во втором — каждая половина катушки отдельно и так, что
обе половины расходятся.
4. В трех заключительных параграфах этой части руководства
(§§ 26, 27 и 28) дается описание основных экспериментов по
электромагнетизму. В § 26 рассматриваются общие вопросы
электромагнетизма и электромагниты, в § 27 —техническое применение
электромагнитов и в § 28 —электродвигатели постоянного тока. При
проведении экспериментов рекомендуется широко использовать
детали из «Электроконструктора», позволяющие создавать модели
приборов и оборудования в их постепенном развитии и при
усложнении конструкции. Идея постепенного усложнения и развития
технических приспособлений должна найти себе широкую дорогу
в процессе преподавания физики. Так, в § 26, проводя эксперименты
(Э—108, Э—109 и Э —110), демонстрируется магнитное действие
в катушке без железного сердечника. Познавательное значение
этих экспериментов очень велико, поскольку учащиеся видят,
что введение железного сердечника такие катушки превращает в
электромагниты. Это развитие эксперимента из сборных деталей
позволяет вскрыть перед учащимися внутренние процессы,
приводящие к возникновению значительных магнитных сил
электромагнитов. Эксперимент Э—112, в котором применен сердечник,
своей формой следующий за силовыми линиями катушки, перед
учащимися вскрывает значение замкнутости силовых линий
магнитного поля. Эксперимент одновременно подводит их к пониманию
действия броневого магнита горшкообразной или грибовидной
формы.
Техническое применение электромагнитного действия тока
дается в экспериментах, объединенных в §27. Число примеров, которые
могут быть воспроизведены на деталях из «Электроконструктора»,
значительно больше, чем описано в руководстве. Из приведенных
экспериментов большинство имеют широкое распространение в
технике и могут быть выполнены учащимися в порядке
самостоятельных работ. Однако ученикам следует предоставить в этой
области достаточную свободу в выборе конструкций. Все эти
эксперименты так просты и легко понимаемы, что не требуют
специальных советов к их проведению.
182

В заключение приводится описание экспериментов на моделях
электродвигателей постоянного тока. Их выбор ограничен вводной
частью учения об электричестве. Эти эксперименты собраны в § 28.
Если изучение электродвигателей включено в преподавание на
младшей ступени обучения, возможны два пути к рассмотрению
вопросов:
а) Начать изучение электродвигателей можно с силового действия
магнитного поля на проводник, по которому идет ток (Э—124).
Из трех вариантов приведенного эксперимента выбирается один,
в результате которого и выводится известное правило «трех
пальцев левой руки», определяющее направление движения проводника
в магнитном поле. Затем проводят наблюдение за вращением
прямоугольного подвижного витка, оснащенного коллектором, в
магнитном поле подковообразного магнита. Объясняя поведение
витка по правилу «левой руки», на основании эксперимента
устанавливают, что виток, помещенный в магнитное поле, при наличии
коллектора может прийти во вращательное движение. Переход к
подвижной, вначале лишенной железного сердечника, катушке,
а затем к катушке с двойным Т-образным якорем позволяет
показать увеличение магнитного эффекта за счет магнитного поля
железного сердечника. Если этот путь с научной точки зрения не
вызывает сомнения, то с точки зрения методики он несколько
труден, учитывая уровень знаний и возрастные особенности учащихся
на первой ступени обучения. И, может быть, поэтому второй путь
кажется более приемлемым.
б) Из деталей «Электроконструктора» — постоянных магнитов
и вращающейся катушки, собирают простейшую модель электро-
двигателя постоянного тока и через коллектор присоединяют к
источнику питания током. Катушка придет во вращательное
движение. Объяснить вращательное движение следует двойным
воздействием на отдельные части катушки —силами притяжения и
отталкивания между полюсами постоянных магнитов и полюсами
магнитного поля самой катушки. И после того как это явление
достаточно разобрано и закреплено, можно заменить постоянные
магниты электромагнитами. Следует рекомендовать питание
катушки и питание электромагнитов, создающих магнитное поле, в
начале обеспечить от двух, не связанных между собой, источников
тока, поскольку в этом случае наиболее наглядно можно показать
действия отдельных деталей электродвигателя. Только после того,
как будет создано ясное представление о работе такого
электродвигателя, можно создать модель электродвигателя постоянного
тока с параллельным включением катушек и ротора, что и
указано в Э—126. Одновременно рекомендуем ознакомить учащихся с
условными обозначениями электрических схем электродвигателей и
по возможности приучить учащихся к чтению подобных схем.
В заключительном эксперименте Э—127 показана схема сборки
цепи для изменения направления вращения ротора
электродвигателя.
183

§ 22г СВОЙСТВА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
67. Силовое воздействие постоянного
магнита на различные вещества
Постоянные магниты (подковообразный и полосовой),
небольшие тела из стекла, бумаги, картона, игелита,
смолы, дерева, кожи, меди, латуни, свинца, алюминия,
железная иголка, винт, кусок жести, железная
проволока, ученическое перо, стальной шарик, латунные и
железные гирьки (10 /г, 20 п, 50 /г).
Небольшие тела из различных материалов подносят к
полюсам магнита. Устанавливают, что только железные тела
притягиваются к магниту. Кроме того, указывают, что могут быть
притянуты и стальные тела.
Примечание1
Проводя эксперимент, следует указать учащимся, что
здесь дается лишь грубое разделение веществ на
притягиваемые к магниту в условиях данного опыта и непритягиваемые.
В старших классах следует углубить представление о
взаимодействии веществ с внешним магнитным полем, вводя
понятие магнитной восприимчивости. Необходимо указать,
что все вещества делятся на диамагнитные, парамагнитные и
ферромагнитные.
Диамагнитные вещества обладают отрицательной
магнитной восприимчивостью. Стержни из диамагнетика
отталкиваются полюсами магнита, а будучи свободно подвешенными,
располагаются перпендикулярно к силовым линиям
магнитного поля. К диамагнетикам относятся из элементов: висмут,
сурьма, углерод, фосфор, мышьяк, ртуть, цинк, золото,
серебро, медь, все инертные газы, кроме того, водород, хлор,
азот, аммиак, почти все органические вещества, а также
дерево, мрамор, стекло, воск, нефть и вода.
Парамагнитные вещества обладают слабой положительной магнитной
восприимчивостью. Стержень из парамагнетика слабо
притягивается полюсами магнита, а будучи свободно подвешенным,
располагается вдоль силовых линий магнитного поля. К
парамагнетикам относят: молекулярный кислород (Ог), окись
азота (N0), алюминий, ванадий, калий, кальций, литий,
магний, марганец, натрий, платина, рубидий, стронций, титан,
уран, хром и цезий, а также FeO, MnS, CrCl2, FeCl2 и др.
Ферромагнитные вещества обладают высокой положительной
магнитной восприимчивостью. Ферромагнетики притягиваются к
полюсам магнита. Из ряда ферромагнетиков изготавливают
1 Весь текст примечания принадлежит нам. — А. Л.
184

постоянные магниты. К ферромагнетикам относятся: железо,
никель, кобальт, гадолиний и их сплавы, а также некоторые сплавы
хрома и марганца, например MnBi, MnSn, MnAlCu, MnCuSn,
CrPt, CrS и другие, а также сплавы: альсифер (5% Al, 9% Si,
85% Fe), пермаллой (78% Ni, 22% Fe), супермаллой (15% Fe;
5% Mo, 79% Ni), перминдюр (50% Co, 50% Fe),
вольфрамовая сталь (93% Fe, 6% W, 0,7% C, 0,3 Mn), кобальтовая сталь
(15% Co, 5—9% Cr, 1% W, 1% Cr, до 1,5% Мп и
остальное Fe), альни (63% Fe, 25% Ni, 12% Al), альниси (42% Fe,
34% Ni; 14% Al, 10% Si), альнико (55% Fe, 12% Al,
28% Ni; 5% Co), магнико (51,5% Fe, 13,5% Ni, 8% Al,
24 % Co, 3 % Си) и викаллой (52 % Co, 15 % V, 35 % Fe), а также
ферриты, твердые взаимные растворы окиси и закиси железа
с окисью других металлов, например никель-цинковый феррит
(NiO.ZnOFe203).
Целесообразно одновременно указать учащимся на техническое
значение ферромагнитных веществ и сплавов и их
применение для изготовления постоянных магнитов, магнитопроводов и
прочее.
68. Демонстрация магнитного действия
магнитного железняка
Кусок магнитного железняка, мелкие железные гвозди.
Кусок магнитного железняка обсыпают мелкими гвоздями
и приподнимают. Часть гвоздей остается притянутой к куску
магнитного железняка. Особенно много гвоздей остается у двух
противоположных концов куска, которые и являются полюсами
пр иродного магнита.
Примечания
1, Магнитный железняк называется также магнетитом.
Его химический состав FeO . Fe203, он содержит 31% FeO и
69%Fe203, а всего 72,4%Fe. Это природный минерал черного
цвета с удельным весом от 4,9 п - см-3 до 5,2 п . см~3.
Магнитные свойства магнетит теряет при нагревании свыше 580°,
однако после охлаждения они восстанавливаются.
2. О поведении свободно подвешенного куска магнитного
железняка в поле Земли см. Э—75, эсперимент Б.
69. Демонстрация взаимодействия между
постоянным магнитом и железом
Постоянный магнит (полосовой или подковообразный),
кусок железа примерно такой же величины, как и
магнит, например железная гиря, аквариум или таз,
кристаллизатор из тонкого стекла или другой полый
предмет, плавающий в воде.
185

Кусок железа помещают в кристаллизатор, плавающий на
поверхности воды, налитой в аквариум или таз, В плоскости, па^
раллельной поверхности воды, к куску железа подносят
постоянный магнит. Кусок железа притягивается к магниту, поэтому
своеобразная лодочка-кристаллизатор подплывает к магниту.
В развитие эксперимента следует кусок железа и постоянный
магнит поменять местами. Из наблюдения легко установить, что
и в этом случае «лодочка» плывет навстречу подносимому куску
железа, так как теперь постоянный магнит будет притягиваться
к железу (рис. 121). И в первом и втором случаях проявляется
сила взаимодействия между постоянным магнитом и куском
железа.
70. Намагничивание стального стержня
Вязальная спица, нож, отвертка, железный ключ,
латунный или дюралевый ключ, полосовой магнит,
железные опилки или мелкие железные гвозди.
Вдоль удлиненного стального предмета, каким может быть
любой из указанных в перечне, касаясь и как бы поглаживая его,
многократно проводят одним и тем же концом — полюсом постоянного
магнита. Движения следует производить в одном и том же
направлении. При возвратном движении магнит необходимо поднять и
переносить его на достаточно далеком расстоянии от
намагничиваемого предмета (рис. 122).
Рис. 121. Взаимодействие между Рис. 122. Намагничивание сталь-
магнитом и куском железа. ной полосы.
При многократном «поглаживании» магнитом стального тела
оно намагничивается. После многократных повторений этого
движения намагниченное тело следует испытать на возникновение в
нем магнитных свойств. Для этого намагничиваемое тело погружают
в железные опилки или мелкие гвозди. Если опилки или мелкие
гвозди притягиваются, значит тело намагнитилось. Из набора тел,
взятых для эксперимента, только стальные тела приобретают и
сохраняют магнитные свойства. Алюминиевые и дюралевые
предметы не обнаруживают даже самых незначительных магнитных
свойств.
186

Примечание
1. См. примечание к Э—67.
(2. Перед проведением эксперимента следует убедиться,
что у всех взятых тел отсутствуют магнитные свойства, то
есть они не притягивают к себе железные опилки.— Л. Л.)
71. Исследование силового действия
отдельных участков постоянного магнита
при помощи железных опилок
Постоянные магниты: полосовой и подковообразный»
железные опилки или мелкие железные гвозди, бумага,
ситечко, парафинированная бумага, парафин, железная
банка из-под гуталина, кисточка.
Вначале полосовой, а затем подковообразный магнит
погружают в железные опилки или мелкие гвозди, а затем вытаскивают
его. По густоте распределения прилипших опилок или мелких
гвоздей можно достаточно четко различить полюса и среднюю
нейтральную или индифферентную зону магнита.
Примечания
1. Вместо железных опилок целесообразнее применять
мелкие гвоздики, так как их легче удалять с поверхности
магнита после проведения эксперимента. Для удаления железных
опилок, как и очень мелких гвоздей, их сначала надо
сместить из зоны полюсов в нейтральную зону, а затем
сбросить путем легкого стряхивания магнита или счистить при
помощи кисточки.
2. Используя железные опилки, можно получить так
называемые магнитные спектры. Для этого постоянный магнит
кладут на стол и покрывают листом бумаги. На бумагу при
помощи ситечка насыпают тонким слоем железные опилки
Железные опилки располагаются вдоль силовых линий
магнитного поля.
3. Ситечко можно изготовить из любой жестяной банки,
например банки из-под гуталина, пробив при помощи гвоздя
или керна небольшие отверстия на крышке банки.
4. Полученные при помощи железных опилок магнитные
спектры можно превратить в постоянное наглядное пособие.
В этом случае надо воспользоваться парафинированной
бумагой (с достаточно толстым слоем парафина). На такой
бумаге получают магнитный спектр, затем бумагу слегка
прогревают на песочной ванне или иным способом. Железные
опилки входят в толщу парафина и остаются в нем при
остывании парафина. См. также Э—82.
И87

72. Исследование силового действия
отдельных участков полосового магнита
при помощи железных гвоздей
различной величины
Полосовой магнит, гвозди различной
штатив с деревянной лапкой.
величины,
Полособой
магнит
Нейтрзпьнзя
зона
Полосовой магнит укрепляют в горизонтальном положении в
деревянной лапке штатива. К нему подносят наибольшие из
имеющихся в распоряжении экспериментатора гвозди, например 75 мм
острием в сторону магнита. Тяжелые гвозди обычно удерживаются
только на полюсах или на участках,
очень близких от полюсов магнита
(рис. 123). Также поступают еще с
несколькими гвоздями такой же
величины, постепенно приближая их к
средней линии магнита. Таким
образом определяется область магнита,
силовое воздействие которой
соответствует весу притянутых гвоздей.
К свободной от таких гвоздей
поверхности магнита подносят более
мелкие гвозди, например 50 и 30 мм,
определяя зону их притяжения,
затем переходят к все более и более
мелким гвоздям. Однако даже самые
мелкие гвозди на участках, близких
перестают им притягиваться, и таким
Рис. 123. Определение
величины силового поля магнита при
помощи гвоздей.
к средней линии магнита,
образом выявляется нейтральная зона.
По величине притянутых к магниту гвоздей можно судить о
характере распределения магнитных сил вдоль поверхности
полосового магнита.
73. Определение полюсов
полосового магнита
Полосовой магнит, намагниченная спица, компас,
деревянный штатив, проволочный двойной подвес, нитки.
На горизонтальном стержне, зажатом в лапках двух штативов
или укрепленном в деревянной лапке одного штатива,
подвешивают на тонкой нитке при помощи двойного проволочного крючка
полосовой магнит (или намагниченную спицу).
После нескольких вращений магнит останавливается,
располагаясь длинной осью в плоскости магнитного меридиана (рис. 124, а)
Приближенное направление линии север—юг следует
определить заранее, при помощи компаса. Концы магнита или намагни-
188

ченной спицы рекомендуем окрасить. Конец магнита, смотрящий
на север, называют северным полюсом магнита и окрашивают в
синий цвет, а смотрящий на юг — называют южным полюсом и
окрашивают в красный цвет.
•Дзрвбяиныи штзмид
Рис. 124. Полосовой магнит в подвешенном положении:
й— общий вид установки; b — способ подвешивания магнита на бумажной
полоске.
Примечания
1. Проволочный двойной подвес следует изготовить
заранее из алюминиевой или латунной проволоки.
2. Проволочный подвес можно заменить бумажной
петлей, как показано на рисунке 124, Ь.
(3. Целесообразно подобный эксперимент провести также
с куском природного магнитного железняка. —А. Л.)
74. Потеря внешнего силового действия
магнита при накладывании его полюсов
друг на друга
Намагниченная стальная гибкая пластинка (кусок
намагниченной часовой пружины, длиною около 300 мм)9
2 одинаковых по величине и равных по силовому
действию полосовых магнита, железный гвоздь или спица
из мягкого железа, штатив лабораторный, подставка.
Эксперимент А. Опыт с намагниченной стальной гибкой
пластинкой
Намагниченную длинную стальную пластинку зажимают
участком, близким к средней линии, в лапку штатива. К одному из
концов такой пластинки подносят небольшой железный гвоздь.
Гвоздь притягивается к намагниченной пластинке и остается
висеть на ней (рис. 125, а).
189

После этого стальную пластинку сгибают в дугу и складывают
вместе ее концы (рис. 125, Ь). Едва концы намагниченной
пластинки коснутся друг друга, как гвоздь отпадет. Магнитные полюса
намагниченной пластинки, таким образом, теряют свое внешнее
силовое воздействие.
Эксперимент В. Опыт с двумя полосовыми магнитами
Тот же эксперимент может быть проведен при помощи двух
полосовых, одинаковых по силовому действию постоянных
магнитов.
Рис. 125. Установка, на которой можно показать, что
намагниченная стальная пластинка теряет внешние силовые
свойства при наложении ее разноименных полюсов друг
на друга:
а—гвоздь удерживается на одном из полюсов намагниченной
пластинки; Ь — гвоздь отпадает при наложении разноименных полюсов
друг на друга.
Полосовой магнит помещают на подставку так, чтобы один из
полюсов выступал за край подставки. К такому полюсу подносят
большой гвоздь и оставляют его висеть на магните. Второй
полосовой магнит накладывают на первый и затем передвигают по его
поверхности. В тот же момент, когда разноименные полюса
совпадут, гвоздь, притянутый к первому магниту, отпадает (рис. 126).
Рис. 126. Наложение разноименных полюсов
двух полосовых магнитов»
Примечание
Эксперимент В может быть проведен несколько иначе.
Два магнита складывают одноименными полюсами. К
нижнему магниту подносят гвозди, которые притягиваются к
нему. Затем верхний магнит повертывают вокруг средней
190

линии на 180° до тех пор, пока разноименные полюса не
совместятся. В тот же момент притянутые к нижнему магниту
гвозди отпадут.
75. Определение направления магнитного
меридиана при помощи плавающего лезвия
Намагниченные лезвия безопасных бритв, кусочек
магнитного железняка, намагниченная спица,
небольшая, легко плавающая в воде коробочка, камышовая
палочка, большой кристаллизатор или другой
стеклянный сосуд, вода.
Эксперимент А. Компас из намагниченного лезвия без-
опасной бритвы.
Намагниченное стальное лезвие безопасной бритвы осторожно
кладут на поверхность воды, налитой в кристаллизатор или
другой широкий стеклянный сосуд. Вследствие поверхностного
натяжения воды лезвие плавает и постепенно поворачивается так, что
его длинная ось устанавливается в направлении магнитного
меридиана, то есть приблизительно по направлению север—юг.
Эксперимент В. Компас из куска магнитного железняка
Тот же эксперимент целесообразно провести, используя
кусочек магнитного железняка.
На поверхность воды помещают легко плавающую коробочку
с кусочком магнитного железняка. В результате взаимодействия
магнитного поля Земли и магнитного поля магнитного железняка
плавающая коробочка поворачивается и располагается так, что
один конец куска магнитной руды оказывается направлен на юг,
другой —на север, то есть по линии магнитного меридиана,
Примечание
Второй вариант эксперимента моделирует компас,
которым пользовались в древности китайцы в морских
плаваниях. Они применяли намагниченную спицу, которой
придавали плавучесть, втыкая ее в камышовую палочку. И этот
вариант эксперимента целесообразно продемонстрировать
учащимся.
76. Определение направления магнитного
меридиана при помощи магнитной стрелки
Намагниченная стальная стрелка ромбовидной
формы, укрепленная на острие, кусок часовой пружины,
игла, деревянная подставка, кусочки синей и красной
бумаги, зеркало (примерно 600 мм X 400 мм),
кусочек мела, керн, зубило.
191

сг>~
Рис. 127. Маркирующие флажки
на полюсах магнитной стрелки.
Для определения направления север—юг или, точнее,
магнитного меридиана, следует воспользоваться намагниченной стальной
ромбовидной стрелкой, укрепленной на острие иглы (рис. 127).
Такая стрелка после нескольких
качаний успокаивается.
Длинная ось стрелки указывает
направление магнитного меридиана.
Это направление отмечается мелом
на поверхности стола.
После того как стрелка
успокоится, ее следует повернуть на
некоторый угол от проведенной на
столе линии. Однако
представленная самой себе, намагниченная
стрелка вновь установится по
направлению проведенной меловой
линии.
Примечания
1. Для этого эксперимента целесообразно
пользоваться магнитной стрелкой, выпускаемой учебной
промышленностью. Однако, если нет такой стрелки, ее можно
изготовить из куска часовой пружины, вырубив зубилом
стальной ромбик и намагнитив его (см. Э — 70). Для того
чтобы самодельная стрелка хорошо держалась на острие и
свободно вращалась, следует в точке пересечения
диагоналей при помощи керна набить небольшое углубление. В
качестве подставки следует использовать иглу, вбитую ушком
в небольшую дощечку.
2. Следить за поведением магнитной стрелки и особенно
сопоставлять ее положение с линией, проведенной мелом на
столе, для всей аудитории очень неудобно. Чтобы учащиеся
могли видеть эксперимент, целесообразно над стрелкой
поместить достаточно большое зеркало, расположив его под
углом около 45° к поверхности стола, зеркальной стороной к
классу. В этом случае учащиеся будут наблюдать за
экспериментом в его зеркальном отражении.
3. Целесообразно также на концы стрелки наклеить илц
насадить небольшие кусочки синей и красной бумаги. Синей —
на северный полюс, красной —на южный.
77. Изготовление простейших магнитных
стрелок
Намагниченное лезвие безопасной бритвы,
намагниченная стальная спица, 4 бельевые кнопки, полоска
картона (150 мм X 20 мм), 2 корковые пробки, 2
конторские скрепки, небольшой флакон, песок, иголки,
192

стеклянная трубка (03 мм, длина 25 лш), нитки,
чертежная бумага, тушь.
Модель 1. Компасная стрелка из намагниченного лезвия
безопасной бритвы
В среднее отверстие лезвия безопасной бритвы вставляют
головку нижней половинки бельевой кнопки и на выступающую с
другой стороны лезвия головку надевают вторую половинку кнопки,
застегивая ее. Подготовленную стрелку помещают на острие
иголки, воткнутой ушком в корковую пробку (рис. 128). Под действием
Бельедые
кнопки
Рис. 128. Магнитная стрелка Рис. 129. Изготовление маг-
из лезвия безопасной бритвьь нитной стрелки из половинок
лезвия безопасной бритвы.
магнитного поля Земли намагниченное лезвие устанавливается
длинной осью вдоль магнитного меридиана в направлении
север —юг.
Модель 2. Компасная стрелка из двух половинок
намагниченного лезвия безопасной бритвы
Намагниченное лезвие безопасной бритвы раскалывают на две
части по средней линии, проходящей через отверстия в лезвии.
Концы кусков лезвия связывают ниткой и между ними помещают
небольшую стеклянную трубку, запаянную с одного конца (рис.
129). Стеклянную трубку надевают на острие иголки, воткнутой
в корковую пробку. Модель компасной стрелки устанавливается
вдоль магнитного меридиана.
Модель 3. Компасная стрелка из намагниченной спицы
Картонную полоску дважды изгибают так, чтобы в профиле
она образовывала фигуру, изображенную на рисунке 130. В цент*
ре картонной полоски проделывают небольшое отверстие, в кото»
рое продевают и застегивают бельевую кнопку. Через верхние
колена картонной полоски продевают намагниченную спицу.
193

Небольшой флакон, наполненный песком, закрывают пробкой,
к которую воткнута ушком иголка. На острие иголки помещают
изогнутую полоску картона с намагниченной спицей,
углублением в бельевой кнопке. Для придания большей устойчивости
модели стрелки на спускающиеся концы картонной полоски
надевают небольшие грузики-противовесы, которыми могут быть
конторские скрепки.
Спицэ
конторская
скрепка
Рис. 130. Магнитная стрелка из
вязальной спицы.
Каждая из описанных моделей компасной стрелки легко
поворачивается и устанавливается вдоль магнитного меридиана в
направлении север—юг.
Примечание
Имея модель магнитной стрелки, можно изготовить
модель компаса. Из чертежной бумаги вырезают картушку
(диск) диаметром около 40 мм. На картушку наносят тушью
деления румбовой системы: четыре румба (четверти) с
пересечением их диагоналей в одной общей точке. Между
остриями вычерченных румбов должен быть выдержан угол
в 90°.
Названия румбов обозначаются буквами главных
направлений по странам света — N, S, О, W.
Изготовленную картушку следует укрепить под
намагниченной спицей или намагниченными лезвиями (модели 2 и 3)
или наклеить на лезвие (в модели 1). Такая модель будет
представлять собой модель морского компаса.
78. Взаимодействие полюсов магнита
2 одинаковых полосовых магнита, 2 одинаковых
палочковых цилиндрических магнита, 2 магнитные
стрелки на остриях, 2 намагниченные спицы, деревянный
штатив, проволочный двойной крючок-подвес, полоска
бумаги, нитки, зеркало (600 мм х 400 мм)
194

Эксперимент А. Опыт с полосовыми магнитами
Полосовой магнит подвешивают при помощи проволочного
подвеса на деревянный штатив (сравни Э—73, рис. 124). После того
как магнит установится вдоль магнитного меридиана, к его концу,
обращенному на север, подносят другой полосовой магнит,
сначала одноименным с ним, то есть северным полюсом, затем другим,
то есть южным полюсом. То же повторяют с южным полюсом
подвешенного магнита. Учащиеся сами приходят к выводу, что
одноименные полюса магнитов взаимно отталкиваются, а
разноименные притягиваются.
Эксперимент В. Опыт с магнитными стрелками
К магнитной стрелке, укрепленной на острие, концы которой
окрашены различной краской, подносят полосовой магнит или
магнитную стрелку и исследуют взаимодействие полюсов.
Учащиеся сами приходят к тому же выводу, что и при проведении
эксперимента А.
Эксперимент С. Опыт с намагниченными цилиндрически-
ми стержнями или палочковыми магнитами
Два цилиндрических магнита укладывают на гладкой
горизонтальной поверхности стола, достаточно плотно другу к другу,
одноименными полюсами вместе. После того как мы перестанем их
удерживать, магниты тотчас же оттолкнутся друг от друга.
После этого их вновь сближают, расположив рядом
разноименные полюса, но на этот раз оставляют на некотором расстоянии
друг от друга. Магниты, взаимно притягиваясь, сблизятся до
соприкосновения.
Примечания
1. Эксперимент С можно провести с намагниченными
круглыми спицами. Однако в этом случае он плохо
просматривается со стороны аудитории, кроме того, спицы следует
помещать на меньшем расстоянии друг от друга, чем
цилиндрические магниты.
2. Эти эксперименты, особенно вариант С, могут быть
предложены в качесте самостоятельной работы учащимся.
Для проведения работы фронтальным методом следует
предварительно силами членов кружка юных физиков заготовить
достаточное количество магнитных стрелок и
намагниченных спиц (см. Э—79).
3. Если эти эксперименты, особенно вариант В, проводят
как демонстрационные, следует на концы стрелок надеть
кусочки цветной бумаги (см. рис. 127) для того, чтобы
учащиеся могли наблюдать поведение магнитных стрелок.
Целесообразно также подобный эксперимент демонстрировать,
используя большое зеркало, установленное под углом 45°
195

к поверхности демонстрационного стола. Учащиеся будут
рассматривать установку и ход эксперимента в зеркальном
отражении (см. 3—76).
79* Эксперимент, демонстрирующий
взаимодействие полюсов магнита
К эксперименту А. 2 намагниченные спицы,
2 корковые пробки, аквариум или глубокий
кристаллизатор, вода.
К эксперименту В. 3 намагниченные
иголки, нитки, 2 деревянных штатива.
К эксперименту С. 4 намагниченных
лезвия безопасных бритв, 2 деревянных бруска (примерно
50 мм X 40 мм К 15 мм) или 2 спичечные коробки,
конторские кнопки.
К эксперименту D. 2 намагниченных
лезвия безопасных бритв, 2 стеклянные палочки (03—4-мм,
длина 50 мм), деревянный брусок (100 мм х 50 мм х
X 30 мм), 2 кольцевых магнита из манипера1.
Эксперимент А. Опыт с плавающими намагниченными
спицами
Две намагниченные спицы (или лучше куски спиц длиною
150 мм) воткнуть в корковые пробки. Пробки со спицами опускают
на поверхность воды, налитой в аквариум или достаточно
глубокий сосуд. При этом концы намагниченных спиц должны выступать
над поверхностью воды на 20—25 мм,
Если намагниченные спицы были воткнуты так, чтобы их
северные полюса находились в воздухе, а южные под водой, или
наоборот, спицы взаимно оттолкнутся и пробки отплывут друг
от друга (рис. 131).
После этого одну из спиц перемещают в пробке так, чтобы центр
тяжести спицы сместился по другую сторону пробки. В этом
случае пробка со спицей перевернется и северный полюс одной спицы
окажется против южного полюса другой. Пробки тотчас же
подплывут друг к другу. Разноименные полюса взаимно притягиваются.
Эксперимент В. Опыт с намагниченными иголками,
подвешенными на нитях
Три иголки укладывают на столе, плотно придвинув их друг
к другу. При этом две из них остриями в одну сторону, а третья
острием в противоположную сторону. При помощи постоянного
магнита иголки намагничивают.
1 Мани пер — постоянный ферритобариевый магнит — BaO (Fe203)ef
(название фирменное). — Л. Л.
196

Две иголки, лежащие во время намагничивания острием в одну
сторону, подвешивают на нитках на расстоянии 15—20 мм друг
от друга к деревянной лапке штатива. Если нитки с
подвешенными иголками сближать, то нетрудно установить, что иголки будут
оставаться на некотором расстоянии друг от друга, так как их
одноименные полюса будут взаимно отталкиваться (рис. 132, а).
Если третью иголку, лежащую во время намагничивания острием
в противоположную сторону, держа за нитку, подносить к любой
из ранее подвешенных иголок, то она будет притягиваться.
Разноименные полюса притягиваются (рис. 132, Ь).
Рис. 131. Взаимодействие двух Рис. 132. Взаимодействие
плавающих намагниченных двух намагниченных спиц,
спиц. Одноименные полюса от- подвешенных на нитях:
iwmHUHwivas а-—взаимное отталкивание
одноименных полюсов; Ъ — взаимное
притяжение разноименных полюсов.
Эксперимент С. Опыт с лезвием безопасной бритвы, стоя-
щим на острие
Два намагниченных лезвия безопасной бритвы при помощи
конторских кнопок укрепляют на двух брусочках так, чтобы их
одноименные полюса были один против другого. Например: оба
северных полюса внизу. Перемещением брусков лезвия
устанавливают на расстоянии 20—30 мм друг от друга. Между ними
помещают третье намагниченное лезвие с таким же расположением
полюсов. Это лезвие будет держаться в вертикальном положении,
стоя на острие, так как оно будет испытывать одновременно равное
по величине отталкивание со стороны обоих лезвий, укрепленных
на брусках (рис. 133).
Эксперимент D. Парящее в воздухе намагниченное лезвие
безопасной бритвы
В деревянном бруске высверливают два углубления.
Стеклянные трубки вставляют в эти отверстия и укрепляют при помощи
сургуча в вертикальном положении. Расстояние между трубками
должно соответствовать расстоянию между парными отверстиями
в лезвии безопасной бритвы.
197

На стеклянные трубки одно за другим надевают намагничен^
ные лезвия одноименными полюсами друг на друга. Однако верхнее
лезвие не упадет на нижнее, а будет парить над ним на расстоянии
в несколько миллиметров (рис. 134).
N N
S S
Стеклянные папочки
Рис. 133. «Стоящее» лезвие
безопасной бритвы при помещении его
между двумя намагниченными
стальными полосками или
другими намагниченными лезвиями,
Рис. 134. Лезвие, повисшее
над намагниченной стальной
полоской.
Примечания
1. Для того чтобы указанные эксперименты были видны
всему классу, их целесообразно демонстрировать в теневой
проекции. Однако в этом случае для эксперимента А
аквариум следует наполнять водой до краев так, чтобы верхние
концы спиц были на 20—30 мм выше края стекла аквариума.
Сам аквариум при этом не должен попадать в световой поток
осветителя.
2. Большое впечатление оставляет эксперимент Д если
его проводить с кольцевыми магнитами из манипера, полюса
которого лежат в плоскости кольца. Если два таких магнита
надеть на стеклянную трубку, диаметр которой близок к
внутреннему диаметру кольца, то верхний магнит будет как
бы парить над нижним на расстоянии нескольких
миллиметров.
80. Магнитная «прозрачность»
различных веществ
Подковообразный магнит, мелкие железные
гвоздики, лист бумаги, лист белого картона, тонкая
деревянная пластинка (толщина 1,0—1,5 мм, например от
спичечной коробки), тонкая стеклянная пластинка,
алюминиевая фольга, жесть.
Концы подковообразного магнита прикрывают бумагой и
погружают на мелкие железные гвозди. Гвозди притягиваются к
магниту. Таким же образом исследуются: картон, тонкая деревянная
пластинка, тонкая стеклянная пластинка. Во всех случаях желез-
198

ные гвозди притягиваются магнитом через эти предметы. Этот
эксперимент позволяет установить, что указанные вещества не
препятствуют силовому действию магнита на железо. Однако
если полюса магнита прикрыть жестью, то магнитное действие
на железные предметы не сказывается. Жесть экранирует
магнитные силы магнита.
§ 23. ПОСТОЯННОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
81. Демонстрация магнитного спектра
постоянного магнита
при помощи железных опилок
2 полосовых магнита, подковообразный магнит,
кусок мягкого железа, кольцо из мягкого железа,
ситечко с железными опилками, стеклянная пластинка или
лист белого картона, осветитель, зеркало (600 мм X
X 400 мм).
Спектр магнитного поля постоянного магнита можно получить
на стекле, под которое подложен магнит. Для этого на стекло
насыпают железные опилки из ситечка, которые под действием
магнитных сил располагаются вдоль силовых линий поля, образуя
магнитный спектр. Для того чтобы силовые линии были более
отчетливо видны, следует под стекло подложить лист белого картона
или чертежной бумаги.
Магнитный спектр можно получить непосредственно на листе
чертежной бумаги, насыпая на лист железные опилки.
Целесообразно рассмотреть самые разнообразные магнитные
спектры:
а) Спектр магнитного поля полосового магнита.
б) Спектр магнитного поля подковообразного магнита.
в) Спектр магнитного поля между одноименными полюсами
полосовых магнитов, расположенных по одной прямой на
некотором расстоянии друг от друга.
г) То же для разноименных полюсов.
д) Спектр магнитного поля подковообразного магнита, между
полюсами которого помещен кусок мягкого железа. Силовые
линии в этом случае входят в толщу железа.
е) Спектр магнитного поля подковообразного магнита, между
полюсами которого помещено кольцо из мягкого железа. В
просвете кольца силовых линий не наблюдается. Просвет свободен
от магнитного поля.
Примечания
1. Спектр магнитного поля подковообразного магнита с
помещенным между его полюсами железным кольцом
демонстрирует силовое поле магнита с участком, экранированным
железом. Это пример магнитной защиты.
199

2. Если подобные эксперименты проводить не как
лабораторные работы, а как демонстрационные, целесообразно
картины магнитных полей спроектировать на потолок или
рассматривать в укрепленном над столом зеркале.
3. Спектр магнитного поля, полученный указанным
методом, представляет собой как бы разрез в одной плоскости
объемного магнитного поля. Опытное изучение объемного
магнитного поля смотри в Э—102.
82. Изготовление постоянного препарата
магнитного спектра
при помощи парафинированной
или фотографической бумаги
Различные магниты, тонкий картон, ситечко с
железными опилками, парафинированная бумага,
электронагреватель (типа отражательной печи) или
инфракрасная лампа или другой тепловой излучатель,
фотобумага (9 X 12 или большего размера), фонарь с
красным стеклом, фотопроявитель, фиксажная соль,
кюветы. Необходима фотолаборатория или темная комната.
Эксперимент А. Парафиновый препарат спектра
магнитного поля
Магнит покрывают листом парафинированной бумаги,
подложив под нее тонкий картон. На парафинированную бумагу
насылают железные опилки из ситечка. Под действием магнитного
поля образуется спектр этого поля (см. Э—81).
Получив тот или иной спектр, на парафинированную бумагу,
не смещая ее относительно магнита, направляют поток тепла так,
чтобы он равномерно распределялся по всей поверхности.
Нагревание бумаги производят до момента размягчения парафина. В
размягченном парафине железные опилки несколько
погружаются в него и после остывания парафина сохраняют картвду
магнитного спектра.
Эксперимент В. Фотоснимки спектров магнитного поля
В специальной фотолаборатории (или темной комнате при
красном свете) лист фотобумаги помещают на магнит. Поверхность
фотобумаги обсыпают железными опилками из ситечка. Опилки
образуют магнитный спектр. Выключив красный свет, спектр
освещают некоторое время белым светом. Время экспозиции
следует определить предварительно опытным путем. Оно зависит от
освещенности во время съемки и от чувствительности бумаги.
После кратковременного освещения фотобумаги белым светом
вновь включают красный свет, железные опилки ссыпают, а
фотобумагу обрабатывают обычным методом изготовления негативов.
200

На негативе силовые линии будут выступать в виде белых
штрихов на черном фоне.
Для получения хорошего фотопрепарата лучше всего
воспользоваться освещением от потолочного электрического плафона, но
если это невозможно, то следует фотобумагу освещать источником
света, достаточно удаленным от нее так, чтобы световой поток
падал по нормали к поверхности бумаги, а сам источник
находился не ближе, чем на один метр от нее.
Примечания
1. Изготовленные постоянные препараты магнитных
спектров являются ценными учебными пособиями для уроков
повторения.
2. Изготовление постоянных препаратов на
парафинированной бумаге может быть проведено в порядке
лабораторной работы, а фотопрепаратов —на занятиях кружка.
3. Фотобумагу целесообразно брать из контрастных и
резко контрастных сортов.
4. Парафинированную бумагу можно изготовить на
занятиях физического кружка. Для этого достаточно лист белой
бумаги опустить на короткое время в расплавленный
парафин или стеарин и затем охладить.
83. Демонстрация магнитной индукции
Полосовой магнит, подковообразный магнит,
различные гвозди, нитки, штатив, осветитель.
Эксперимент А. Гирлянды гвоздей
Полосовой магнит укрепляют в горизонтальном положении в
лапке штатива и к одному из его полюсов подносят гвоздь. Гвоздь
притягивается к магниту. Вслед за этим к первому гвоздю
подносят второй. Второй гвоздь притягивается к первому. Иногда
удается ко второму гвоздю подобным же образом подвесить третий, а
возможно четвертый и пятый гвоздь. В этом случае каждый
последующий гвоздь следует брать меньше предыдущего. Получится
целая гирлянда гвоздей (рис. 135).
Каждый из гвоздей вследствие магнитной индукции становится
сам магнитом. Однако, как только первый гвоздь осторожным
движением будет снят с магнита, гирлянда рассыпается.
Если в этом эксперименте применить подковообразный магнит,
то можно образовать цепочку гвоздей, идущую от одного полюса
магнита к другому.
Эксперимент В. Гвозди, отталкивающиеся друг от друга
Два небольших железных гвоздя подвешиваются на тонких
нитках. Соединив верхние концы ниток, оба гвоздя одновременно
приближают к одному из полюсов магнита. По мере приближения
201

гвоздей к любому из полюсов магнита гвозди отходят друг от
друга (рис. 136). Действием магнитной индукции гвозди
намагничиваются, при этом нижние их
концы становятся одноименными
полюсами, противоположными с
полюсом магнита, к которому их
Рис. 135. Магнитная
индукция: цепочка гвоздей
удерживается на полюсе
магнита.
Э
Рис. 136. Магнитная
индукция: два гвоздя,
подвешенные на нитках над полюсом
полосового магнита,
взаимно отталкиваются.
приближают. Будучи подвешены подвижно, гвозди своими
одноименными полюсами отталкиваются друг от друга.
Примечание
Оба варианта эксперимента целесообразно
демонстрировать в теневой проекции на экран.
84. Деление намагниченного стержня
на части
Намагниченная спица, магнитная стрелка на острие,
2 плоскогубцев, кусачки.
Намагниченную спицу,
полюса которой
окрашены в разные цвета,
зажимают посередине двумя
плоскогубцами и при
помощи кусачек делят на две
части. Магнитной
стрелкой исследуют концы
полученных частей спицы.
Устанавливают, что
каждая часть спицы имеет как
северный, так и южный
полюс (рис. 137).
Рис. 137. Разламывание надвое
намагниченной спицы»
202

При всяком новом делении и при любом соотношении длин
полученных кусков спицы каждый из них будет иметь два
полюса — северный и южный, то есть представлять собой совершенно
целый магнит, только все меньшего и меньшего размера»
85. Моделирование процесса
намагничивания
Железные опилки, стеклянная пробирка с пробкой,
сильный магнит, магнитная стрелка на острие, штатив.
Пробирку наполняют железными опилками (до пробки),
закрывают пробкой и зажимают в любом положении в лапке штатива.
К пробирке подносят магнитную стрелку, свободно
вращающуюся на острие, и убеждаются, что любой участок пробирки с
опилками притягивает к себе оба полюса магнитной стрелки.
Делают заключение, что такая пробирка с опилками не является
магнитом.
Затем к пробирке подносят сильный магнит и многократно
проводят им в одном и том же направлении вдоль длинной оси
пробирки. Удалив магнит, к пробирке вновь подносят магнитную
стрелку. В этом случае нетрудно убедиться, что пробирка,
наполненная железными опилками, стала «постоянным магнитом»,
поскольку один ее конец притягивает только северный полюс
магнитной стрелки, другой —только южный.
Железные опилки намагнитились. Однако достаточно легкого
встряхивания пробирки с опилками, и она потеряет магнитные
свойства.
86. Ослабление магнитных свойств магнита
при нагревании
Подковообразный магнит, гвозди (длиной 20—25 мм),
горелка Бунзена, подставка, штатив лабораторный,
кусачки.
Подковообразный магнит помещают на подставку или
укрепляют в лапке штатива в горизонтальном положении на такой
высоте над столОхМ, чтобы под него можно было поместить газовую
горелку Бунзена.
От гвоздя, вес и длина которого должны быть определены в
предварительном эксперименте, шляпку откусывают кусачками.
Такой гвоздь помещают между полюсами магнита, к одному из
которых он притягивается обрубленным концом. Под действием
сил магнитного поля гвоздь повиснет горизонтально острием в
сторону другого полюса магнита (рис. 138, а).
Под гвоздь подставляют зажженную горелку так, чтобы пламя
касалось только гвоздя. При определенной степени накаливания
203

гвоздь теряет магнитное свойство и свисает, однако удерживается
на одном из полюсов магнита (рис. 138, Ь).
Как только пламя горелки будет удалено и гвоздь остынет, он
вновь принимает прежнее горизонтальное положение.
Примечание
Подобное же наблюдение может быть проведено на
установке с лезвиями, описанной в Э—79, вариант С. В этем
Рис, 138. Размагничивание при нагревании:
а—до нагревания; Ъ — в процессе нагревания.
случае третье лезвие, помещаемое между двумя,
укрепленными на брусках, следует некоторое время прогреть в
пламени спички и затехМ повторить описанный в Э—79 опыт,
вариант С. Нетрудно установить, что нагретое лезвие
изменит свое положение и наклонится в сторону одного из
намагниченных лезвий. Однако после остывания оно вновь
примет прежнее вертикальное положение.
87. Намагничивание стального стержня
в магнитном поле Земли. Явление индукции
Удлиненное стальное тело, например стальной
нож, стальная штанга штатива, отвертка и пр.,
молоток, магнитная стрелка на острие.
Ненамагниченный стальной стержень укрепляют
приблизительно в плоскости магнитного меридиана под углом к горизонту,
соответствующему углу магнитного наклонения (см. Э—89). Легкими
ударами молотка многократно встряхивают стержень.
Затем к концам стального стержня подносят магнитную
стрелку, свободно вращающуюся на острие. Нетрудно убедиться, что
ранее немагнитное тело теперь обладает слабо магнитными
свойствами постоянного магнита.
Индукционному влиянию магнитного поля Земли способствует
легкое встряхивание стального тела, во время которого часть
доменов приобретает направленное положение.
Примечание
Удлиненные железные и стальные предметы, длинная ось
которых совпадает с плоскостью магнитного меридиана, на-
204

ходясь долгое время под индукционным воздействием
магнитного поля Земли, намагничиваются. Это нетрудно
установить, поднося к ним магнитную стрелку. С помощью
магнитной стрелки иногда удается обнаружить намагничивание
даже оконной задвижки. При этом обычно верхний конец
задвижки обнаруживает свойства северного магнитного
полюса (в северном полушарии. —А. Л.), а нижний
—южного полюса.
88. Магнитный и географический меридианы.
Определение величины склонения
в данной точке Земли (деклинация)
Отвес (железо и сталь для груза не брать!),
магнитная стрелка на острие, полевой компас, лист чертежной
бумаги, кнопки, штатив лабораторный.
На столе, освещенном прямым солнечным светом, лист
чертежной бумаги закрепляют кнопками. Отвес закрепляют в лапке
штатива над листом бумаги так, чтобы тень от нити отвеса падала на
бумагу. В полдень тень от нити отвеса отмечают на листе
бухмаги карандашной линией. На проведенную линию помещают
магнитную стрелку. Острие, на котором вращается стрелка,
должно точно находиться на проведенной линии. Нетрудно установить,
что ось магнитной стрелки лишь приближенно имеет направление,
близкое к проведенной линии тени. Между тем плоскость, в
которой лежит линия тени, соответствует плоскости географического
меридиана, а большая ось магнитной стрелки проходит через
плоскость магнитного меридиана. Угол между осью стрелки и
плоскостью географического меридиана называется углом склонения.
Указанным методом может быть определена деклинация, или
магнитное склонение в данной точке Земли.
Примечания
1. Эксперимент рассчитан на проведение его для
учащихся младших классов средней школы. Он дает лишь грубое
приближение в определении величины истинного склонения,
так как в нем, при нанесении линии географического
меридиана по тени отвеса, не учитывается отклонение местного
времени от истинного и не принимается во внимание
уравнение времени. Указанное в эксперименте время полдня
должно быть взято по солнечному времени.
2. Эксперимент может быть проведен в старших классах
с большей точностью, если предварительно будет определено
время истинного полдня для местности, в которой проводится
205

эксперимент1. В этом случае от нити отвеса тень следует
нанести на лист бумаги в тот момент, когда часы (имеются в
виду часы проверенные по радиосигналам) будут показывать
время, найденное по приведенной ниже формуле2
истин, полдня
= \2h + K — ДйА + 1Л + ть
тле К — выраженный в часах номер часового пояса,
МЛ — долгота места в часах и минутах к востоку от Гринвича,
1Л—декретная поправка для СССР,
%) — уравнение времени.
Для того чтобы выразить долготу места в часах и
минутах, следует помнить, что 15° долготы соответствуют 1 часу.
Декретная поправка берется во внимание, так как
декретом Совнаркома от 16 июня 1930 года в СССР стрелки всех
часов были переведены на один час вперед.
Значение уравнения времени берется из приводимого
графика уравнения времени (рис. 139).
МИНУТЫ
+16
¦12
¦ 8
* 4
О
- С
-8
-12
-16
Г (Якв |Фев [Март | Апр |м ай[Икжь|Ик)ЛьГАвг [Сент| Окт (Кояб| Дек ] \
' » 16 31 15 t
1 4
17 1 16 1 16 31 15 30 15 30 14 29 13 28 13 28 12 27 1
,J,
4
/
/
f
2 21 i
У
f
f 1
Рис. 139. График уравнения времени*
Так, для населенного пункта, находящегося во втором
часовом поясе (30° 15' вост. долготы), 15 сентября истинный
полдень наступит:
W полдня = 12" + 2А - 2" + 1л + (- 6т) = 12*53".
В тот же день для другого населенного пункта,
лежащего также во втором часовом поясе, но на 37°45' вост.
долготы, что дает значение
А/г = 2^31^,
1ист.полдня=12*+2* — 2*31- + I*+ (—&») =12*23*.
1 Этот пункт примечания переработан нами относительно к условиям
расчета времени для СССР и любезно просмотрен доцентом Ленинградского
Государственного Университета А. В. Ширяевым. — А. Л.
2 Астрономический календа рь, 1960, Физматгиз, стр. 7—9.
206

3. Если на проведенную линию полдня, проходящую
через плоскость географического меридиана, поставить компас
так, чтобы 0° и 180° на его лимбе совпадали с линией полдня,
то ось его магнитной стрелки расположится по магнитному
меридиану. В этом случае по лимбу нетрудно определить
величину магнитного склонения.
89. Определение магнитного наклонения
в поле Земли (инклинация)
Магнитная стрелка, укрепленная на горизонтальной
оси и свободно вращающаяся в вертикальной
плоскости, транспортир, магнитная стрелка, свободно
вращающаяся на острие в горизонтальной плоскости, компас,
инклинометр.
При помощи обычной магнитной стрелки (см. рис. 127) или
при помощи компаса определяют плоскость магнитного
меридиана и на поверхности стола отмечают линию пересечения
плоскости магнитного меридиана с этой поверхностью. На место
магнитной стрелки или компаса устанавливают магнитную
стрелку, укрепленную на горизонтальной оси и свободно вращающуюся
в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью магнитного
меридиана. При помощи транспортира определяют величину угла
между осью стрелки и горизонтальной плоскостью. Этот угол и
будет соответствовать углу магнитного наклонения в градусах<
Примечания
1. Магнитную стрелку, вращающуюся в вертикальной
плоскости, можно поместить в карданный подвес, что
обеспечит ее вращение в двух плоскостях —в вертикальной и
горизонтальной. Можно воспользоваться готовым
инклинометром.
2. Эксперимент следует проводить на столе, достаточно
удаленном от железных предметов. Желательно, чтобы
расстояние от железных раковин и труб было не менее двух
метров.
§ 24. МАГНИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
ПОСТОЯННОГО (ПРЯМОГО) ТОКА
90. Отклонение магнитной стрелки
в магнитном поле прямого проводника,
по которому проходит постоянный ток.
Опыт Эрстеда
Магнитная стрелка, свободно вращающаяся на
острие, медная проволока (02—3 мм, длина 500 мм),
3 лампочки накаливания (4в, 2,4 вт) в патронах на
207

панельках, рубильник, 2 зажима на изолирующих
подставках, соединительные провода, подставка,
батарея аккумуляторов (4 в) или автономный агрегат
питания.
Эксперимент знакомит с опытом Эрстеда и дает учащимся
первые представления о магнитном действии электрического тока.
Этот эксперимент целесообразно разбить на четыре, следующие
друг за другом опыта, постепенно раскрывая характер
наблюдаемого явления.
Эксперихмент А
Собирают установку, изображенную на рисунке 140, в которой
между двумя зажимами на изолирующих подставках натянута
Рис. 140. Отклонение магнитной стрелки
в поле прямолинейного проводника
с током.
толстая медная проволока. Последовательно проволоке включают
лампочку накаливания и рубильник. Источником тока могут быть
или батарея аккумуляторов (4в), или автономный агрегат питания,
с которого снимают выпрямленный ток.
Медная проволока должна быть расположена в плоскости
магнитного меридиана или приблизительно в направлении север—
юг. Под этой проволокой помещают магнитную стрелку на острие,
свободно вращающуюся в горизонтальной плоскости.
При замыкании рубильника по проволоке пойдет постоянный
ток, магнитная стрелка отклонится от первоначального
направления и ось стрелки образует с проволокой некоторый угол.
Многократно повторяя опыт, замыкая и размыкая рубильник,
нетрудно установить, что величина угла и направление
отклонения остаются неизменными. Применяя правило правой руки,
можно найти зависимость направления отклонения стрелки от
направления тока.
Эксперимент В
Параллельно первой лампочке накаливания в цепь включают
вторую, а затем и третью. Величина тока в цепи при этом
возрастает.
208

Нетрудно установить, что чем больше величина тока,
проходящего через медную проволоку, тем больше угол отклонения
стрелки.
Эксперимент С
Меняя концы соединительных проводов на зажимах источника
тока, то есть перенося провод, идущий от положительного полюса
источника тока, на отрицательный
и соответственно второй провод от fT В
отрицательного полюса на положи- /Ц ^ ** \ ?^
тельный, тем самым изменяют нап- y—j
равление тока в проволоке. При
этом наблюдают за отклонением
стрелки. Стрелка отклоняется в
^а Уф-Р^тъ
+
другую сторону. рис 141 Бумажный фла.
Эксперимент D жок~~Указатель технического
F направления тока.
Переносят стрелку в новое
положение над медной проволокой
(для чего ее удобнее подвесить на нити. —А. Л.), замкнув
рубильник и наблюдая за стрелкой, устанавливают, что в новом
положении стрелка отклоняется в противоположном направлении.
Примечания
1. Чтобы заметнее выступал характер отклонения
стрелки, в этих экспериментах целесообразно применять
лампочку накаливания с небольшим сопротивлением. При
параллельном их включении будет значительнее изменение
величины тока в цепи. Наиболее подходящими являются
низковольтные лампочки (4 в, 0,6 а).
2. На полюсах магнитных стрелок следует укрепить
специальные флажки (см. рис. 127).
3. Для определения направления тока в медной
проволоке рекомендуем поставить перед штативами
фишки-указатели со знаками «-}-» и «—». На медную проволоку можно
повесить кусочек бумаги с нарисованной стрелкой,
указывающей техническое направление тока (рис. 141).
4. Развитие этого эксперимента смотри в Э—95.
91. Магнитное поле вокруг одного
прямолинейного проводника с током
Медная проволока (02—3 мм, длина 200 мм),
железные опилки, 2 панели с зажимами, кусок
картона (120 мм X 120 мм), кусок прозрачной пластмассы
(120 мм X 120 мм), рубильник, соединительные
провода, ситечко, деревянный штатив, осветитель, зеркало
(600 мм X 400 мм), батарея аккумуляторов (10 в).
209

В лапках штатива, расположенных одна над другой, укрепляют
две панели с зажимами. Между этими лапками укрепляют
третью лапку с зажатым куском
картона, имеющим отверстие в центре.
Толстую медную проволоку
натягивают в вертикальном
направлении между зажимами на панелях,
предварительно продев ее через
отверстие в картоне. На медную
проволоку, при помощи соединительных
проводов, через рубильник подают ток
от батареи аккумуляторов
напряжением около 10 в (рис. 142).
На картон вокруг проволоки
насыпают железные опилки из
ситечка. При замыкании рубильника
опилки расположатся вокруг проволоки
концентрическими окружностями по
направлению силовых линий
магнитного поля, образующегося
вокруг проволоки во всех тех случаях, когда по ней проходит
ток.
Рис. 142. Установка для
демонстрации магнитного поля
вокруг одного прямолинейного
проводника с током.
Примечания
1. Образованию четких концентрических окружностей
из опилок вокруг прямого проводника с током будет
способствовать легкое постукивание по картону.
2. Для того чтобы учащимся была видна картина
расположения железных опилок по силовым линиям магнитного
поля тока, картон с железными опилками следует хорошо
осветить, применяя осветитель (см. 6, § 5, 2), и над
установкой расположить зеркало под углом 45°. Учащиеся
будут рассматривать зеркальное изображение железных
опилок.
3. Кусок картона можно заменить куском прозрачной
пластмассы такого же размера и получить на потолке
теневую проекцию расположения опилок. Для этого позрачную
пластмассу следует осветить снизу (см. 6, § 5, 1).
4. В качестве источника тока следует взять батарею
щелочных аккумуляторов, выдерживающих кратковременные
перегрузки, так как величина тока может быть
значительной (до 10—15 а). Автономный агрегат питания применять
нельзя. Но и в случае применения аккумулятора
целесообразно последовательно с медной проволокой включить
ограничивающее сопротивление (см. § 2, п. 2).
210

92. Магнитное поле прямого проводника,
состоящего из нескольких жил
Медный провод в изоляции (00,2 мм, длина
40 000 мм), 3 медных провода в изоляции (00,4 мм,
длина 1200 мм каждого), ситечко с железными опилками,
панель с тремя зажимами, короткая деревянная палочка,
рубильник, соединительные провода, кусок белого
картона (120ммх 120 мм), нитки, зеркало (600мм Х400 мм),
кусок прозрачной пластмассы (120 мм X 120 мм),
осветитель, деревянный штатив, батарея аккумуляторов
(20 в) или автономный агрегат питания.
Этот эксперимент подобен предыдущему Э—91, но в нем вместо
одного проводника применяют пучок проводов, идущих в одном
направлении через отверстие в картоне. Исследуется магнитное
поле пучка проводников. Такой пучок состоит из изолированных
проводов и представляет собой вертикальный участок
многожильной прямоугольной рамки.
Подобный вариант эксперимента имеет преимущество, так как
его можно проводить при значительно меньшей величине тока в
цепи, чем это имело место в Э—91 при использовании одного
проводника.
Подготовка установки
Вариант I. Трехмильный пучок проводников
На высоком деревянном штативе укрепляют одну над другой
на расстоянии около 150 мм друг от друга три лапки. В верхней
зажимают короткую палочку (длина около 200 мм), в средней
лапке — кусок картона с отверстием в точке пересечения
диагоналей, к которому от одной из сторон идет прорезь, а в
нижней лапке укрепляют панель с тремя зажимами. Палочка, картон
и планка должны быть укреплены в горизонтальном
положении.
Три медных изолированных проводника, каждый длиной около
1,2 мм, присоединяют к зажимам на панели и при помощи ниток
связывают в один пучок. Этот пучок пропускают через отверстие
в картоне и, расположив в вертикальном направлении,
привязывают к короткой палочке, укрепленной в верхней лапке штатива-
Затем, изогнув пучок вдоль палочки и образовав горизонтальное
колено (длиной около 100 мм), привязывают его еще раз. Из
свешивающихся концов провода два соединяют с зажимами на
панели: первый провод — со вторым зажимом, а второй — с третьим
(рис. 143, а). Третий свисающий провод соединяют с рубильником
и через него с одним из полюсов источника тока. Первый зажим
панели при помощи соединительных проводов соединяют со
вторым полюсом источника тока (рис. 143). На установку подают
211

электрический ток напряжением около 10 в от батареи
аккумуляторов или агрегата питания.
Вариант II. Многожильный пучок проводников
В лапках штатива, так же как и в первом варианте, укрепляют
короткую палочку, кусок картона и панель с зажимами. Иа
провода длиной около 40 метров делают многожильную
прямоугольную рамку. Вертикальное колено рамки должно быть
длиной около 273 мм. Его продевают через отверстие в
картоне. Верхнее горизонтальное колено привязывают к деревянной
палочке. Концы провода присоединяют к двум зажимам на
панели, укрепленной в нижней лапке штатива. На те же зажимы
Рис. 143. Прямоугольник из трех- Рис. 144. Прямоугольник из мно-
жильного кабеля с параллельным рас- гократно изогнутого длинного
положением жил для демонстрации проводника для демонстрации маг-
магнитного поля: нитного поля
I» 2* 5— номера зажимов; 1', 2', 3' —
номера проводов.
через рубильник подается постоянный электрический ток
напряжением около 20в от батареи аккумуляторов или агрегата
питания (рис. 144).
Рамку из пучка проводов следует перевязать нитками.
Эксперимент
Мелкие железные опилки при помощи ситечка насыпают
равномерно на картон, через который проходит пучок проводов. На
короткое время включают ток, одновременно слегка ударяя
по картону. Железные опилки располагаются по силовым линиям
магнитного поля, образуя концентрические окружности с центром
в пучке проводов. Картину расположения железных опилок,
отраженную зеркалом (под углом 45° к картону), демонстрируют
учащимся.
212

Примечания
1. В этом эксперименте, в отличие от Э—91, в качестве
источника тока можно использовать агрегат питания.
Однако надо иметь в виду, что при большом нагрузочном токе
напряжение на зажимах резко падает, так как по сравнению
с внешним сопротивлением внутреннее сопротивление
агрегата относительно велико. Это заставляет включать источники
тока на очень короткое время.
2. Проводя эксперимент, следует обратить внимание на
примечания 2 и 3 к Э—91.
3. При отсутствии деревянного штатива можно применять
железный, но в этом случае пучок проводов следует по
возможности удалить от стержня штатива.
93. Определение направления
силовых линий магнитного поля
прямолинейного проводника с током.
Эксперимент с магнитной стрелкой
Медная проволока (00,4 мм, длина 500 мм) или
пучок последовательно соединенных проводников (см.
Э—92), магнитная стрелка на острие, 2 панели с
зажимами, деревянный штатив, амперметр (10 а),
рубильник, соединительные провода, батарея аккумуляторов
(10 в) или автономный агрегат питания.
Медную проволоку натягивают
между зажимами двух панелей,
укрепленных в лапках штатива,
на расстоянии около 500 мм
одна над другой.
На проволоку через
рубильник (желательно и амперметр),
подают ток от батареи
аккумуляторов (рис. 145, амперметр
на рисунке не указан).
После включения тока к
проволоке подносят магнитную стрелку,
которая может свободно
вращаться на острие, и обносят стрелку
вокруг проводника. Нетрудно
установить, что в любой точке поля
вокруг проводника с током
стрелка устанавливается по касательным
к силовым линиям, имеющим форму
концентрических окружностей с центром в самом проводнике
Северный конец стрелки каждый раз указывает направление си
ловых линий магнитного поля.
Рис. 145. Определение
направления силовых линий магнитного
поля вокруг прямолинейного
проводника с током.
213

Магнитную стрелку следует обносить вокруг проводника на
различной высоте, это позволит утверждать, что магнитное поле
сопровождает проводник на всем его протяжении.
По правилу буравчика, зная направление тока, можно найти
направление силовых линий. Эксперимент подтвердит найденное
на основании правила буравчика направление силовых линий.
В развитии эксперимента целесообразно после проведения первого
наблюдения изменить направление тока в проводнике и провести
новое наблюдение.
Примечания
1. Эксперимент, поставленный в таком виде, требует
использования в качестве источника тока батареи
аккумуляторов, не боящихся значительной перегрузки. Однако если
одиночный проводник будет заменен пучком
последовательно соединенных изолированных проводников, как это
указано в Э—92, величина тока будет значительно уменьшена, в
этом случае можно применить агрегат питания.
2. Включение амперметра в указанную цепь не
обязательно: он служит лишь для контроля за величиной тска. В том
случае, если в цепь включен амперметр с нулем в начале шка^
лы, во второй части эксперимента, изменяя направление тока,
следует переключить провода и на зажимах амперметра.
3. При отсутствии деревянного штатива можно
использовать лабораторный штатив, но в этом случае исследуемый
проводник должен быть по возможности удален от стержня
штатива.
94. Определение направления
силовых линий магнитного поля
прямолинейного проводника. Эксперимент
с плавающей намагниченной спицей
2 куска толстой медной проволоки (01,5—2 мм,
длина около 300 мм и 700 мм), кусок намагниченной
спицы (длина 100 мм), корковая пробка, стеклянный
широкий сосуд или химический стакан (1000 мм), 2 панели
с зажимами, штатив с длинным стержнем (750 мм),
рубильник, соединительные провода, серная кислота,
батарея аккумуляторов (10 в) или автономный агрегат
питания.
Подготовка эксперимента
Две панели с зажимами укрепляют на расстоянии 250 —
300 мм друг над другом в лапках штатива. Под зажим
верхней панели закрепляют в вертикальном положении кусок
214

толстой медной проволоки, нижний конец которой погружают в
подкисленную серной кислотой воду, налитую в высокий
стеклянный сосуд (рис. 146).
Из второго куска толстой медной проволоки выгибают кольцо
с внешним диаметром около 70 мм. Кольцо должно иметь
рукоятку из той же проволоки, при помощи которой оно и поджимается
под зажим нижней панели. Кольцо, плоскость которого должна
быть горизонтальной, погружают в подкисленную воду. Нижний
конец вертикально укрепленной
проволоки помещают внутрь мед-
ного кольца.
На зажимы через рубильник
подают ток напряжением около
10 в от батареи аккумуляторов или
агрегата питания.
Кусок стальной спицы надо
воткнуть в корковую пробку так,
чтобы выступающие из пробки концы
имели различную длину. Стальная
спица предварительно должна быть
намагничена. Пробку со спицей
опускают в воду внутри
погруженного кольца. Конец спицы, высту- п лла _
J Рис. 146. Вращение плавающей
пающии над поверхностью ВОДЫ, намагниченной спицы в поле пря-
должен быть не менее 15—20 мм. молинейного проводника с током.
Эксперимент
Собранную установку соединяют с источником постоянного
электрического тока. При замыкании рубильника плавающая
намагниченная спица придет в круговое движение вокруг
погруженного в подкисленную воду вертикально расположенного медного
проводника. Если над поверхностью воды выступает северный
конец спицы, а на погруженное в воду кольцо подан ток от
отрицательного полюса источника тока, то движение плавающей спицы
будет совершаться по часовой стрелке. При изменении
направления тока в цепи движение плавающей намагниченной спицы будет
происходить в обратном направлении.
Изменить направления движения плавающей спицы можно и
другим способом, для этого необходимо намагниченную спицу
перевернуть так, чтобы ее северный конец был погружен в
подкисленную воду. В этом случае спицу достаточно несколько
переместить в пробке так, чтобы ранее выступающий из пробки
короткий конец оказался вытянутым больше, чем на половину длины
спицы. Плавающая спица сама перевернется в воде. Возможно,
для этого спицу придется вынести за пределы кольца, а затем
поместить в кольцо вновь уже перевернутую»
215

Примечание
Можно изменить скорость движения намагниченной
плавающей спицы, для этого следует изменить величину тока,
добавляя в воду серную кислоту. Однако концентрацию
серной кислоты не следует брать более 3%. Серную кислоту
следует наливать очень осторожно, так как возможно ее
разбрызгивание. Надо иметь в виду, что при вливании
серной кислоты в воду температура последней значительно
повышается.
95. Отклонение магнитной стрелки в петле
из проводника
=щп
Шлейф
ЛИПЕ
ЁШПй-
Магнитная стрелка на острие, куски медной
проволоки (02—3 мм, длина 600 мм и 4000 мм), 3 лампочки
накаливания (4ву 2,4 вт) в патронах на панельках,
рубильник, 2 зажима на изолирующих подставках,
соединительные провода, батарея аккумуляторов (4 в)
или автономный агрегат питания.
Толстую медную проволоку изгибают в виде широкой петли.
Концы проволоки закрепляют под зажимы на изолирующих
подставках так, чтобы плоскость петли была вертикальна (рис. 147), а на
зажимы через лампочку накаливания
и рубильник подают ток
напряжением около 4 в. Общий вид
установки приводился на рисунке 140.
Внутрь петли вводят
магнитную стрелку на острие так, чтобы
она могла вращаться в
горизонтальной плоскости, то есть в
плоскости, перпендикулярной плоскости
петли, а центр вращения не
выходил за плоскость последней
(рис. 147, Ь).
Петлю располагают в плоскости
магнитного меридиана или
примерно в направлении север—юг, при
этом направление плоскости петли
будет совпадать с направлением
магнитной стрелки. При замыкании рубильника на установку
будет подан ток и стрелка отклонится.
В отличие от аналогичного опыта Эрстеда (Э—90)
отклонение стрелки в этом эксперименте значительно больше, так как на
стрелку действуют магнитные поля верхней и нижней части
петли.
Рис. 147. Магнитная стрелка в
петле проводника с током (модель
шлейфа
электроизмерительных приборов):
а — общий вид установки; Ь —
отклонение магнитной стрелки при
прохождении тока по проводнику.
216

Еще убедительнее проходит эксперимент, если в петле будет
не один виток, а несколько, для чего проволоку придется взять
значительно большей длины.
Примечания
1. До проведения эксперимента следует ознакомиться с
примечанием к Э—90.
(2. Описанный эксперимент следует проводить как
развитие эксперимента Э—90, но в этом случае демонстрацию
обоих экспериментов следует сблизить по времени. — А. Л.)
96. Походный компас
как самодельный гальваноскоп
Походный компас, ученический компас, медный
провод в изоляции (00,4 мм, длина около 1000 мм),
лампочка накаливания в патроне (от карманного
фонаря), 2 зажима на изолирующих подставках,
рубильник, соединительные провода, из них 2 с
зажимами крокодилами, нитки, батарейка для карманного
фонаря.
На корпус походного компаса, откинув защитную крышку,
наматывают витки изолированного провода, концы которого
укрепляют под зажимы на
изолирующих подставках.
Витки проволоки должны
располагаться по линии,
соединяющей точки на лимбе
компаса со знаками 0° и 180°.
Витки на корпусе следует
закрепить нитками.
Подготовленный компас
помещают на поверхность
стола, освободив аретир,
компас поворачивают до тех пор,
пока направление стрелки не
совпадает с плоскостью
намотанных витков. В этом
случае северный конец
стрелки должен совпадать с отметкой 0° по лимбу компаса (рис. 148).
На зажимы через лампочку накаливания и рубильник
подают ток от батарейки карманного фонаря. Провода, идущие к
контактам батарейки, должны иметь зажимы-крокодилы, что
обеспечит надежный контакт.
Как только замыканием рубильника на витки будет подан ток,
стрелка компаса отклонится на некоторый угол от направления
магнитного меридиана.
Рис. 148. Самодельный гальваноскоп,
изготовленный из походного компаса.
217

(Таким образом может быть создан прибор, который указывает
на наличие тока в цепи и может быть использован как
нуль-гальваноскоп или простейший токопроводящий гальванометр. —А. Л.)
Примечания
1. Изготовление самодельного гальваноскопа следует
рекомендовать для проведения самостоятельных и лабораторных
работ в классе.
2. Угол отклонения магнитной стрелки может быть
определен по лимбу компаса.
3. Для тех же целей можно использовать ученический
компас (рис. 149).
Рис. 149. Самодельный гальва- Рис. 150. Самодельный верти-
носкоп из школьного компаса. кальный гальваноскоп»
97. Самодельный вертикальный
гальваноскоп
Тонкая медная изолированная проволока (00,1 —
0,2 мм, длина 2500 мм), намагниченная иголка, кусок
спицы, корковая пробка, изоляционная лента, кусок
толстого картона (100 мм X 60 мм), тонкий картон,
клейкая бумага или лейкопласт, спичечная коробка.
На футляр спичечной коробки, ближе к одному из ее краев,
наматывают 20—25 витков тонкой медной изолированной
проволоки. Витки укрепляют небольшими кусочками изоляционной
ленты или лейкопласта. Намагниченную иголку, длиною около
30 мм, надо проткнуть через кубик, вырезанный из корковой
пробки. Через тот же кубик из пробки перпендикулярно иголке
протыкают кусок спицы, который должен служить осью вращения.
Из полоски тонкого картона вырезают стрелку-указатель и
надевают на спицу (рис. 150). На рисунке осью вращения служит
булавка, а магнитом — спица.
218

Спицу кладут на открытый конец футляра со стороны
намотанных витков, примерно посередине. В этом случае пробковый
кубик с намагниченной иголкой поместится внутрь просвета футляра,
а значит, и в просвет витков. Футляр спичечного коробка следует
укрепить при помощи клейкой бумаги или лейкопластом на
куске толстого картона. В качестве шкалы самодельного прибора
используют кусок белого картона веерообразной формы с
нанесенными по краю делениями. Такой картон укрепляют клеем на
футляре коробки или поджимают под намотанные витки.
До того как самодельный прибор будет включен в цепь, стрелку-
указатель, помещенную на спице, следует направить на нулевое
деление шкалы прибора. Цена делений выбирается в условных
произвольных единицах.
Концы намотанных витков можно подключить к любому
источнику постоянного тока через лампочку накаливания и рубильник.
Как только на самодельный прибор будет подан ток,
намагниченная иголка под действием магнитного поля витков будет
отклоняться от горизонтального положения на некоторый угол,
зависящий от величины тока. Такой прибор может служить простейшим
гальваноскопом. Направление отклонения стрелки прибора будет
зависеть от направления тока в витках.
Пр имечания
1. Концы проволоки, из которой намотаны витки прибора,
целесообразно соединить с зажимами на изолирующих
подставках и уже через них с источником тока.
2. Изготовленный самодельный токопроводящий
гальваноскоп можно применять как указатель наличия и
направления тока при проведении самостоятельных работ учащимися.
98. Магнитное поле витков с током
Толстая медная проволока (01,5—2мм, длина
около 400 мм), ситечко с железными опилками,
магнитная стрелка на острие, кусок белого картона (200 мм X
Х200лш), лампочка накаливания (12 в, 5 в/п), 2
зажима на изолирующих подставках, соединительные
провода, рубильник, штатив (желательно деревянный),
зеркало (600 мм X 400 мм), батарея аккумуляторов (10 в)
или автономный агрегат питания.
В куске картона на расстоянии 50 мм друг от друга
прокалывают два круглых отверстия, через которые продевают медную
толстую проволоку, изгибая ее так, чтобы получилось незамкнутое
кольцо (рие. 151). Концы проволоки поджимают под зажимы на
изолирующих подставках, на которые через рубильник подают ток
напряжением около 10 в от батареи аккумуляторов.
219

Кусок картона с проволочным кольцом-витком укрепляют в
лапке штатива в горизонтальном положении и из ситечка
посыпают железными опилками. При включении тока и легком
постукивании по картону опилки смещаются и располагаются по
силовым линиям магнитного поля витка. Легко установить, что эти
линии нигде не пересекаются друг с другом.
Примечания
1. Приближая к витку, по которому идет ток, в плоскости,
перпендикулярной плоскости витка, магнитную стрелку
можно установить, что подобный виток обладает свойствами
полосового магнита, при этом с
одной стороны витка имеется
как бы северный полюс, с
другой — южный.
2. Для того чтобы картина
расположения силовых линий
была видна всему классу,
можно над установкой поместить
зеркало. В этом случае
учащиеся будут видеть в зеркальном
изображении картину
расположения силовых линий.
3. До эксперимента следует
ознакомиться с примечанием к
Э—91.
4. Проводя эксперимент, нужно использовать батарею
щелочных аккумуляторов, не боящихся значительной
перегрузки. В том случае, если придется воспользоваться
кислотными аккумуляторами или агрегатом питания, следует
последовательно с витком включить лампочку накаливания.
Рис. 151. Установка для
исследования магнитного поля витка с током
99. Магнитное поле витка,
состоящего из параллельных жил
3 медных изолированных проводника (00,4 мм,
длина каждого 500 мм), соединительные провода, 2
панели с зажимами, рубильник, плотный белый картон
(250 мм X 150 мм), ситечко с железными опилками,
маленькие магнитные стрелки на острие, 2 штатива,
тонкий шнур или нитки, зеркало (600 мм X 400 мм),
батарея аккумуляторов (10 в) или агрегат питания.
Подготовка эксперимента
На двух штативах, отстоящих на расстоянии около 400 мм друг
от друга, укрепляют по три лапки, одна над другой. Расстояние
220

между лапками 150 мм. В нижних лапках штативов зажимают
панели. Три медных изолированных проводника своими
концами поджимают под зажимы панелей и соединяют между собой
последовательно короткими соединительными проводами так, как
показано на рисунке 152. При помощи ниток или тонкого
шнура медные проводники связывают в пучок, образуя
своеобразный кабель. Такой кабель растягивают в прямоугольный виток,
верхнюю часть которого подвязывают к
планке, укрепленной в верхних лапках штативов.
Кусок плотного белого картона,
имеющий два отверстия на расстоянии 50 мм друг
от друга, к которым от края картона сделаны
прорези, зажимают в средних лапках
штативов. Вертикальные участки
прямоугольного витка продевают через прорези в
соответствующие им отверстия в картоне. На
картон насыпают железные опилки из
ситечка. Прямоугольный виток через
рубильник присоединяют к батарее аккумуляторов D ,„0 „
напряжением около 10 в) или агрегату пи- Ление тока в мно-
тания. гожильном витке.
Эксперимент
Замкнув рубильник, на виток подают электрический ток. В
магнитном поле тока, проходящего через виток, железные опилки
смещаются, образуя вокруг обеих веток витка систему
непересекающихся замкнутых линий.
При помощи небольших магнитных стрелок вокруг каждой
из веток (вертикальных участков) витка можно определить
направление силовых линий. Нетрудно установить, что силовые
линии магнитного поля витка, выходящего из картона, имеют
направление, обратное тому, которое имеют силовые линии витка,
входящего в картон, считая по направлению тока.
Примечания
1. Полученную картину расположения силовых линий
удобно демонстрировать учащимся в ее изображении в
зеркале, расположенном под углом 45° к плоскости картона.
2. До проведения эксперимента необходимо ознакомиться
с примечаниями к Э—91 и Э—92.
3. Установлению четких линий в расположении
железных опилок способствует легкое постукивание по картону в
то время, когда по витку идет ток.
221

100- Магнитное поле соленоида
из медной проволоки
Медная проволока (02—3 мм, длина 2,5 м),
соединительные провода, ситечко с железными опилками,
рубильник, плотный белый картон (300 мм X 200 мм),
2 зажима на изолирующих подставках, стеклянный
или другой цилиндр, без выступающего ранта (045—
50 мм, длина 300 мм), зеркало (600 мм X 400 мм),
магнитная стрелка на острие, батарея аккумуляторов
(10 в) или автономный агрегат питания.
Подготовка эксперимента
На стеклянный или другой цилиндр плотно навивают витки
медной проволоки. При длине проволоки около 2,5 м и диаметре
цилиндра в 45 мм получают спираль из тридцати—тридцати двух
витков. Полученную спираль снимают с
цилиндра и растягивают, чтобы
расстояние между витками было около
10 мм.
В куске белого картона
соответственно длине спирали и расстоянию
между ее витками прокалывают два
ряда отверстий так, чтобы отверстие
одного ряда приходилось против
промежутков между отверстиями другого
ряда. Первый виток спирали вводят в
первую пару отверстий, а затем
завинчивающим движением всю спираль
вводят в другие отверстия в картоне.
Концы спирали поджимают под зажимы
на изолирующих подставках (рис. 153).
Зажимы через рубильник соединяют с
источником тока. На лист картона
насыпают железные опилки из ситечка.
мшм
чшт
10-
Рис. 153. Установка для
демонстрации магнитного поля
соленоида из толстой
медной проволоки. Вверху —
эскиз полочки для железных
опилок, прошитой
проводником.
Эксперимент
Замкнув рубильник, на
спираль-соленоид подают ток. Под действием
магнитного поля тока железные опилки
смещаются, располагаясь вдоль
силовых линий магнитного поля. Силовые линии внутри соленоида
располагаются по его длине, достаточно плотно прижимаясь
одна к другой, а за пределами соленоида расходятся в стороны, как
бы выходя из одного конца соленоида и направляясь к другому*
Направление силовых линий может быть определено внесением
в отдельные участки поля магнитной стрелки на острие.
222

Примечания
1. Целесообразно полученную картину расположения
силовых линий демонстрировать учащимся при помощи
зеркала, укрепленного под углом 45° к плоскости картона.
2. С помощью магнитной стрелки нетрудно установить,
что концы соленоида обладают полюсностью.
3. Следует ознакомиться с примечаниями к Э—92.
101. Магнитное поле двух соленоидов
с тонами, направленными навстречу
5 кусков медной проволоки (00,3—0,4 мм, длина
каждого 250 мм) или 5 соединительных проводов
(длина каждого 250 мм), 2 панели с зажимами, 2 зажима
на изолирующих подставках, соединительные провода,
рубильник, плотный белый картон (250 мм X 150 мм),
кусок прозрачной пластмассы (250 мм X 150 мм),
ситечко с железными опилками, осветитель, зеркало
(600 мм х 400 мм), батареи аккумуляторов (10 в) или
автономный агрегат питания.
Эксперимент служит для сравнения магнитного поля одного
соленоида с магнитным полем двух соленоидов с токами,
направленными навстречу.
Подготовка эксперимента
В лапках двух штативов, расположенных на расстоянии около
400 мм друг от друга, укрепляют в горизонтальном положении
две панели с зажимами, которые должны располагаться по
одной прямой и почти касаться друг друга.
В куске плотного картона на расстоянии 50 мм друг от друга
прокалывают два ряда отверстий диаметром около 1,5 мм так,
чтобы отверстия одного ряда были расположены против
промежутков между отверстиями другого ряда. В каждом ряду сделать
по шести отверстий.
Кусок медного провода или пять соединительных проводов по
очереди продеваются через отверстия в картоне. Входящий и
выходящий из картона конец провода соединяют с зажимами на
изолирующей подставке. Образуется соленоид из шести витков (рис.
154). Картон с соленоидом укрепляют в лапках штатива.
На соленоид, через рубильник, подается ток от батареи
аккумуляторов или агрегата питания.
Эксперимент А. Магнитное поле соленоида
На картон насыпают железные опилки из ситечка и, замкнув
рубильник, на соленоид подают ток. Железные опилки под
действием магнитного поля тока смещаются, располагаясь вдоль
силовых линий соленоида.
223

Эксперимент В. Магнитное поле двух соленоидов со
встречными токами
Разъединив средний участок соленоида, производят
переключение проводов, как указано на рисунке 155, и получают два
соленоида, по три витка в каждом. Соединительные провода, идущие
от источника тока, присоединяют к зажимам / и 4, а зажимы Зяб
соединяют между собой. В этом случае токи в коротких
соленоидах будут направлены навстречу, значит, и магнитные поля
будут иметь встречные
направления. Это можно проверить по
силовым линиям. На картон
вновь насыпают железные опил-
s 5 4
AAA
3 2
А А
Рис. 154. Модель соленоида,
собранного из отдельных витков.
Рис. 155. Двойной соленоид с
встречным направлением тока.
ки (разрушив их расположение в результате первого опыта) и на
короткое время включают ток. Для определения направления
силовых линий подносят магнитную стрелку.
Примечания
1. В этом эксперименте картон желательно заменить
прозрачной пластмассой и картину магнитных полей
демонстрировать в теневой проекции на потолке аудитории.
2. Если нет возможности продемонстрировать картину
магнитных полей в теневой проекции, следует демонстрацию
провести при помощи зеркала, помещенного под углом 45° к
плоскости картона.
3. Следует также ознакомиться с примечаниями к Э—91
и Э—92.
102. Объемность магнитного поля катушка
с уплотненными витками
Катушка с большим числом витков (например, 500
витков), лист толстого картона (200 мм х 150 мм),
ситечко с железными опилками, рубильник,
соединительные провода, штатив, подставка, зеркало (600 мм х
X 400 мм), коробка, батарея аккумуляторов (6 в) или
автономный агрегат питания.
224

Эксперимент служит для демонстрации объемности магнитного
поля катушки с током. Целесообразно провести два опыта. В
первом продемонстрировать магнитное поле катушки, как это
делалось в Э—91 и Э—92, однако в этом случае проявляется картина
своеобразного разреза через магнитное поле катушки по произвольно
выбранной плоскости, проходящей через ось соленоида.
Во втором опыте показать объемность магнитного поля, хотя
отчетливого расположения опилок вдоль силовых линий получить
не удается.
Эксперимент А. Картина расположения силовых линий
магнитного поля катушки в произвольно
взятой плоскости и проходящей через ось
соленоида
В куске картона (по размерам катушки) вырезают прорезь, в
которую и помещают катушку. Для удержания катушки
целесообразно в ее просвет ставить
удлиненный деревянный предмет или
карандаш, который должен опираться
на картон (рис. 156). На
поверхность картона насыпаются железные
опилки из ситечка.
На катушку, при помощи
соединительных проводов, через
рубильник подают ток от батареи
аккумуляторов (около 6 в) или агрегата
питания.
Под действием магнитного поля
катушки железные опилки сместятся
и расположатся вдоль силовых
линий поля, образуя картину,
характерную для поля соленоида. Полученную картину расположения
силовых линий можно демонстрировать учащимся при помощи
зеркала, укрепленного под углом 45° к плоскости картона.
Эксперимент В. Демонстрация объемности магнитного
поля
Катушку, вынув ее из прорези в картоне, погружают одним
из концов в железные опилки, насыпанные в коробку. Как
только на катушку будет подан ток, железные опилки притянутся
к катушке. При извлечении последней они повиснут на ее витках,
образуя свисающую вниз «густую бороду». Железные опилки
повиснут расходящимися цепочками, по направлению которых в
какой-то мере удается проследить за направлением силовых линий
в объемном поле. При размыкании рубильника прерывается ток
в катушке, магнитное поле тока исчезает и железные опилки
отпадают.
1
1
1
1
шт
у$ш%%
ШШ
—1
i 1
Рис. 156. Картонный экран для
демонстрации объемного поля
соленоида.
228

Эксперимент целесообразно повторить также с другим концом
катушки, получив аналогичную картину.
Примечание
Дальнейшее развитие этого эксперимента смотри в Э — 109„
Э —ПО иЭ — 111.
§ 25. СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАСПОЛОЖЕННЫХ
ПРОВОДНИКОВ
103. Взаимное притягивание или взаимное
отталкивание двух прямолинейных
проводников, расположенных параллельно
2 полоски очень тонкой алюминиевой, цинковой или
другого металла фольги, 2 панели с зажимами,
рубильник, соединительные провода, штатив, белый
настольный экран, осветитель для теневой проекции, батарея
аккумуляторов (10 в) или агрегат питания.
Подготовка эксперимента
Две панели с зажимами укрепляют в лапках штатива на
расстоянии около 300 мм одну над другой. Под один из зажимов
верхней панели поджимают две полоски очень тонкой алюминиевой
фольги так, чтобы эти полоски свободно свисали, оставаясь
параллельно одна к другой.
Нижние концы полосок поджимают под два соседних зажима
на нижней панели, однако так, чтобы полоски не оказались
натянутыми.
Эксперимент А. Взаимное притяжение двух параллельных
проводников при прохождении по ним тока
в одном направлении
Зажимы на нижней панели, под которые поджаты концы
свисающей фольги, соединяют коротким проводником. При помощи
соединительных проводов, через рубильник, на зажимы верхней
и нижней панелей подают ток от батареи аккумуляторов (около 10 в)
или агрегата питания. Обе полоски фольги включаются в цепь
параллельно.
Как только будет замкнут рубильник и ток пойдет через
обе полоски фольги в одном направлении (рис. 157), полоски
взаимно притянутся и будут касаться друг друга почти по всей их
длине.
226

Эксперимент В.
Взаимное отталкивание двух
параллельных проводников при прохождении по ним
тока в противоположном направлении
<=§в ВО
Для проведения этого опыта короткий проводник,
соединяющий два зажима на нижней панели, снимают. Соединительные
провода, идущие от источников тока,
переключают так, чтобы ток поступал
на два зажима нижней панели. В этом
случае полоски фольги окажутся
соединенными последовательно, а ток в них
будет иметь противоположное
направление: в одной полоске снизу вверх, в
другой сверху вниз.
При замыкании рубильника на
полоски фольги будет подан ток и они
тотчас же разойдутся. Произойдет
взаимное отталкивание полосок под
действием магнитных полей, имеющих
противоположные направления.
—чГ
Рис. 157. Взаимодействие
двух тонких параллельно
подвешенных проводников,
по которым идет ток в
одном направлении.
Примечания
1. Вместо алюминиевой фольги
может быть применена очень
тонкая фольга любого металла.
2. Для повышения наглядности эксперимента его
целесообразно дать в теневой проекции на экран.
3. Если эксперимент невозможно дать в теневой проекции,
позади установки следует поместить белый экран.
4. Включение тока следует производить на возможно
короткое время, чтобы избежать расплавления тонкой фольги
от нагревания.
104. Магнитное поле двух прямолинейных
проводников, расположенных параллельно
6 изолированных проводников (длина каждого 1 м),
ситечко с железными опилками, соединительные
провода, 2 панели с зажимами, 2 высоких
штатива, 2 стержня (длина каждого 250 мм), кусок
плотного картона (120 мм X 120 мм), тонкий шнур или
нитки, зеркало (600 мм X 400 мм), батарея
аккумуляторов (10 в) или автономный агрегат питания.
Подготовка эксперимента
Собирают установку, аналогичную описанной в Э—92. Из
изолированного провода собирают два многожильных провода,
227

которые и укрепляют в виде, двух прямоугольных петель ка
штативе (рис. 158). Расстояние между обращенными друг к другу
сторонами прямоугольников должно быть около 20 мм. На эти
вертикально расположенные стороны одевается кусок белого
картона с заранее подготовленными прорезями, в которые и вводятся
провода. Кусок картона укрепляют в горизонтальном положении
в лапках штативов. Источником тока в эксперименте является
батарея аккумуляторов (напряжение около 10в) или агрегат питания.
Рис. 158. Установка для демонстра- Рис. 159. Схема соединения
ции магнитного поля между двумя отдельных жил прямоуголь-
прямолинейными проводниками, рас- ных витков, в двух соседних
положенными параллельно. параллельных участках
которых проходят электрические
токи в противоположных
направлениях.
Эксперимент А. Силовые линии магнитного поля вокруг
двух параллельных проводников, по кото-
рым идет ток в противоположных
направлениях
Провода, образующие петли, соединяют между собой и по
схеме, изображенной на рисунке 159, подключают к источнику
тока. При этом в параллельных и близко расположенных сторонах
прямоугольных петель ток пойдет в противоположных
направлениях.
До того как будет включен ток, на картон насыпают железные
опилки из ситечка. При включении тока под действием магнитного
поля железные опилки сместятся, образуя замкнутые вокруг
каждого из проводников линии, соответствующие силовым линиям
полей этих проводников. В пространстве между проводниками
силовые линии сближены и проходят близко одна возле другой,
нигде не пересекаясь»
228

Эксперимент В.
Силовые линии магнитного поля вокруг
двух параллельных проводников, по
которым идет ток одного направления
Путем переключения соединительных проводов на панелях
с зажимами собирают схему, изображенную на рисунке 160.
Картон вновь покрывают слоем
железных опилок. Как только на новую
установку будет подан ток, железные
опилки сместятся, образуя замкнутые
линии, объемлющие оба проводника.
Железные опилки расположатся по
направлению силовых линий суммарного
магнитного поля двух проводников с
током, по которым идет ток в одном
направлении. с
Примечания
1. Этот эксперимент
целесообразно демонстрировать в
зеркальном изображении, применяя
зеркало, расположенное под углом
45° к плоскости картона.
2. Ток следует включать на
очень короткое время.
I t
/Л Iv,
/ 2 3
656
Рис. 160. Схема соединения
отдельных жил
многожильных витков, по двум
соседним параллельным участкам
которых проходит ток в
одном направлении.
105. Магнитное поле между параллельными
участками проводников
Изолированный проводник (01 мм, длина 40 л),
ситечко с железными опилками, белый картон (120 ммх
X 120 мм), соединительные провода, 2 зажима на
изолирующих подставках, рубильник, 2 высоких
лабораторных штатива, 2 стержня (длина каждого 1 м),
нитки, зеркало (600 мм х 400 мм), батарея
аккумуляторов (20 в) или автономный агрегат питания.
Подготовка эксперимента
В лапках двух высоких штативов, отстоящих друг от друга на
расстоянии около 1 м, укрепляют горизонтально один над другим
два длинных стержня так, чтобы расстояние между ними было
около 300 мм. Из длинного изолированного проводника наматывают
две прямоугольные петли, по 14 витков в каждой, со сторонами
200 мм и 500 мм. При помощи ниток или тонкого шнура
горизонтальные стороны петель закрепляют на стержнях (рис. 161) так,
чтобы между ближайшими вертикальными сторонами петель
расстояние было около 40 мм. Концы проводника поджимают под за-
229

жимы на изолирующих подставках, на которые через
рубильник подают постоянный ток напряжением около 20 е.
На расположенные одна возле другой вертикальные стороны
петель надевают кусок белого картона, в котором предварительно
сделаны прорези для проводника. Картон укрепляют в
горизонтальной плоскости.
Эксперимент
На поверхность картона насыпают тонкий слой железных
опилок из ситечка. Прл замыкании рубильника, под действием
магнитного поля тока, железные опилки смещаются, образуя
замкнутые линии, расположенные вдоль силовых линий поля.
Рис. 161. Установка для демонстрации
магнитного поля, образованного между двумя
параллельными участками двух прямоугольных
витков, по которым проходят электрические токи
в противоположных направлениях.
В том случае, если в соседних параллельных участках петель
ток пойдет в противоположных направлениях, как показано на
рисунке 161, опилки образуют замкнутые линии вокруг каждого
из проводников, но если, изменив направление тока в петлях,
направить его так, чтобы в соседних сторонах петель ток шел в одном
направлении, железные опилки образуют замкнутые линии вокруг
двух, расположенных рядом сторон, как сложенные вместе.
Примечания
1. Картина силовых линий демонстрируется при помощи
зеркала, расположенного под углом 45° к плоскости картона.
2. Ток следует включать на очень короткое время, так
как при малом сопротивлении цепи возникает ток
значительной величины.
230

106. Взаимодействие двух соленоидов
с встречными токами в них
/бедная проволока в лаковой или эмалевой изоляции
(00,4 мм, длина 3 м), стеклянный цилиндр или
широкая стеклянная трубка (050 мм), 2 панели с
зажимами, 1 зажим на изолирующей подставке,
соединительные провода, рубильник, 3 лабораторных
штатива, один из них с держателем для стеклянного
цилиндра, батарея аккумуляторов (12 в) или агрегат
питания.
Подготовка эксперимента
На широкую стеклянную
трубку или стеклянный цилиндр
наматывают двадцать витков
тонкой медной изолированной
проволоки, концы которой поджимают
под зажимы двух панелей,
укрепленных в лапках штативов. В
силу упругости проволоки витки
слегка отходят друг от друга.
Средний виток слегка
оттягивают и на нем делают петлю, с
которой счищают изоляцию. Петлю
поджимают под зажим штатива на
изолирующей подставке. Таким
образом образуют два
последовательно соединенных соленоида.
Стеклянную трубку или
цилиндр с намотанными витками
проволоки укрепляют в
горизонтальном положении в
специальной лапке отдельного штатива
(рис. 162).
Эксперимент А. Укорачивание соленоидов
На последовательно соединенные соленоиды через зажимы
на панелях подают ток напряжением около 12 в. Так как
в соседних витках соленоидов ток имеет одно направление,
то и магнитные поля имеют одинаковое направление. Магнитные
поля параллельных токов соседних витков стягивают витки, длина
соленоидов заметно укорачивается, а сами они притягиваются
друг к другу. Как только ток будет выключен, соленоиды
разойдутся и их витки расположатся более свободно.
12 =:
Рис. 162. Установка для
демонстрации сжатия и растяжения
соленоидов, скользящих по
поверхности стеклянного цилиндра под
действием собственного
магнитного поля. (На рисунке все
изолирующие подставки расположены на
разных высотах, на самом деле
они должны стоять на столе на
одной высоте.)
231

Эксперимент В. Удлинение соленоидов
Соединительный провод, идущий к одному из концов соленоида,
переносят на петлю, сделанную на среднем витке и укрепленную
в зажиме на изолирующей подставке. Зажимы на панелях
соединяют между собой соединительным проводом и тем самым концы
соленоидов закорачивают.
При таком переключении ток, идущий от петли на среднем витке,
расходится в левую и правую часть катушки и тем самым будет
обтекать соленоиды в противоположных направлениях.
Как только на установку будет подан ток, витки каждого из
соленоидов, как и в первом случае, будут взаимно притягиваться
и расстояние между ними сократится, но сами соленоиды заметно
отойдут друг от друга.
Примечания
1. В этом эксперименте демонстрируется по существу
взаимодействие магнитных полей параллельных
проводников — витков и в этом смысле весь эксперимент является
развитием эксперимента Э—103.
2. Описанный эксперимент дает новую модификацию
спирали Руже (Roguet).
3. Демонстрируемая в эксперименте сила взаимодействия
магнитных полей витков имеет большое значение в
технических конструкциях, трансформаторах с дисковыми катушками.
Сила взаимодействия между первичной и вторичной катушками
при значительных нагрузках на трансформатор может
измеряться мегапондами.
107. Взаимодействие магнитного поля
постоянного магнита с полем тока
в подвижном проводнике.
Обвивание магнитного стержня проводником,
по которому идет ток
Цилиндрический или полосовой магнит, полоска
тонкой алюминиевой фольги (длина фольги в два раза
больше длины магнитного стержня), 2 панели с зажимами,
соединительные провода, рубильник, высокий
лабораторный штатив, батарея аккумуляторов (10 в) или
автономный агрегат питания.
Цилиндрический магнит укрепляют в вертикальном положении,
зажав его в лапке штатива. Параллельно стержню, на небольшом
расстоянии от него (не более 30 мм), подвешивают вертикально
длинную, тонкую полоску алюминиевой фольги, концы которой
укрепляют в зажимах двух панелей. Полоска фольги
должна провисать совершенно свободно, для чего расстояние между
232

панелями должно быть значительно меньше длины полоски фольги.
На зажимы двух панелей через соединительные провода и
рубильник подают ток от источника питания (рис. 163).
Как только, замкнув рубильник, по алюминиевой фольге
пойдет ток, она, изогнувшись, обовьет магнит. Изменяя направление
тока в фольге, одновременно изменяется
и направление, в котором фольга
обвивает магнит.
Примечания
1. Описанный эксперимент
интересно сопоставить с
экспериментом Э—94. Оба эксперимента
показывают, что движение
проводников подобного вида
относительно. При неподвижном магните
приходит в движение проводник, а
при неподвижном проводнике —
магнит.
2. Вместо алюминиевой
фольги может быть применена гибкая
изолированная проволока, а также
мишура или канитель.
3. В этом эксперименте так должен включаться на
очень короткое время, так как при малом сопротивлении
фольги возникает ток, значительный по величине.
Рис. 163. Самозакручивапие
тонкого проводника, по
которому проходит ток, вокруг
постоянного магнита.
§ 26. ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ
108. Втягивание железного сердечника
в соленоид
Катушка (500 витков), железный стержень (015 мм,
длина 100 мм), длинный гвоздь (длина 70 мм и более),
сверло или другой железный удлиненный стержень,
соединительные провода, рубильник, 2 подставки,
батарея аккумуляторов (6 в) или агрегат питания.
Катушку с большим числом витков изолированной проволоки
устанавливают на две подставки так, чтобы осевой канал катушки
располагался вертикально. Отверстие осевого канала, обращенное
книзу, не должно закрываться подставками. Против него между
двумя подставками помещают на стол железный стержень,
расположенный так же вертикально. Верхний конец стержня должен
несколько входить в осевой канал катушки.
Катушку, при помощи соединительных проводов, через
рубильник соединяют с источником постоянного тока. При
замыкании рубильника железный стержень втягивается в катушку.
233

Однако, как только ток будет выключен, а следовательно, исчезнет
магнитное поле катушки, железный стержень упадет на стол.
Включая и выключая ток, можно в такт включения втягивать
непрерывно падающий железный стержень, моделируя
электровибратор.
Примечание
Вместо железного стержня можно применить большой
гвоздь, сверло или другой удлиненный предмет из мягкого
железа.
109. Модель амперметра электромагнитной
системы
Катушка (500 витков), стержень из мягкого железа
с крючком на одном из концов,
спирально-цилиндрическая пружина с крючками на обоих концах,
пружинный динамометр (на 1 кп), амперметр (5 а), ползунковый
реостат (30 ом), рубильник, соединительные провода,
полоска белого картона, пружинный зажим, высокий
штатив, батарея аккумуляторов (10 в) или агрегат
питания.
Подготовка эксперимента
Катушку с большим числом витков изолированной проволоки
устанавливают на столе так, чтобы ее осевой канал располагался
вертикально и одно из его
отверстий было направлено вверх.
Катушку через амперметр,
рубильник и ползунковый реостат
соединяют с иточником
постоянного тока.
Над отверстием осевого
канала катушки, на
спирально-цилиндрической пружине
подвешивают стержень из мягкого
железа. Нижний конец
стержня должен быть несколько
погружен в осевой канал
катушки. Позади стержня, при
помощи пружинного зажима
укрепляют полоску белого
картона (рис. 164).
Эксперимент
Ползунковый реостат* устанавливают на максимальное
сопротивление и после этого, замкнув рубильник, на катушку подают
ток. Под воздействием магнитного поля катушки железный стержень
втягивается в ее осевой канал.
Ю ss
Рис, 164. Модель амперметра
электромагнитной системы.
234

Постепенно уменьшая сопротивление цепи перемещением
ползунка реостата, увеличивают ток, проходящий через катушку.
Соответственно возрастанию тока растет и глубина погружения
стержня в осевой канал катушки. При уменьшении величины
тока в цепи глубина погружения стержня уменьшается.
Уменьшая или увеличивая под контролем амперметра
величину тока в цепи ступенями по 0,2 а, соответственно ступенями
будет изменяться и глубина погружения железного стержня.
Фиксируя на картонной полоске положение верхнего конца стержня
карандашным штрихом для каждой ступени тока, можно получить
шкалу подобного прибора. Такой прибор является простейшей
моделью амперметра электромагнитной системы.
Примечание
Вместо спирально-цилиндрической пружины можно взять
пружинный динамометр, шкала которого и будет служить
шкалой самодельного амперметра. Однако за нуль шкалы
для отсчета величины тока следует принять положение
стрелки указателя динамометра уже при подвешенном к нему
железным стержнем.
ПО. Действие соленоида на магнитную
стрелку
Катушка (500 витков), магнитная стрелка на острие,
цилиндрический сердечник к катушке, ползунковый
реостат (30 ом), соединительные провода, рубильник,
подставка, зеркало (600 мм X 400 мм), аккумулятор
(2 в) или агрегат питания.
На стол помещают магнитную стрелку на острие, которая после
нескольких качаний установится по направлению магнитного
меридиана (положение «0» на рис. 165).
— *2 -
\
т
-с
/
з:
г-
Рис. 165. Взаимодействие магнитного
поля катушки с полем намагниченной
стрелки.
Катушку с большим числом витков изолированной проволоки
помещают на подставку так, чтобы ее осевой канал был
перпендикулярен длинной оси магнитной стрелки. Осевой канал катушки
должен быть расположен в плоскости магнитной стрелки.
235

Катушка при помощи соединительных проводов через ползун-
ковый реостат и рубильник соединяется с иточником тока. Реостат
предварительно должен быть поставлен на включение его полного
сопротивления- Регулируя реостат, подбирают такую величину
тока в цепи, при которой под действием магнитного поля катушки
магнитная стрелка отклонится от магнитного меридиана на угол
около 20° (положение 1 на рис, 165), После этого в катушку со
стороны, противоположной магнитной стрелке, вводят железный
сердечник. Чем глубже будет введен сердечник, тем больше
отклонится стрелка от первоначального положения и в какой-то момент
магнитная стрелка повернется на угол в 90° к магнитному
меридиану (положение 2 на рис. 165).
Примечание
Эксперимент целесообразно демонстрировать в его
зеркальном изображении, поместив над установкой зеркало.
///. Электромагнит
2 катушки (по 500 витков), цилиндрический
сердечник к катушке, П-образный разборный сердечник
с замыкающим якорем, 3 гири (1 кп, 2 кп и 5 кп),
рубильник, соединительные провода, шнур, штатив, батарея
аккумуляторов (12 в) или агрегат питания.
Эксперимент А. Электромагнит с цилиндрическим
сердечником
Катушку, осевой канал которой направлен вертикально,
укрепляют на штативе. При помощи соединительных проводов на
катушку через рубильник подают ток напряжением 2 б. При
прохождении через катушку постоянного тока, вокруг катушки
создается магнитное поле. Катушка может притягивать и удерживать
легкие железные предметы, например мелкие гвозди, однако не
удерживает гирю в 1 кп.
Введя в катушку цилиндрический сердечник и укрепив его
выше катушки на штативе, к катушке снизу подносят железную гирю
в 1 кп и включают ток. Нетрудно убедиться, что такой электромагнит
способен удержать больший груз (рис. 166). Увеличивая
напряжение до 6 в, тем самым изменяют силу притяжения электромагнита,
в чем можно убедиться, поднося гирю в 2 кп.
Эксперимент В. Эксперимент с П-образным сердечником
В лапки штатива при помощи шнура подвешивают П-образный
сердечник электромагнита таким образом, чтобы его боковые
стороны были направлены вниз. На эти стороны снизу надевают две
последовательно соединенные катушки и укрепляют их шнуром.
На катушки, при помощи соединительных проводов, через
рубильник подают ток напряжением около беи тем самым создают элект-
236

ромагнит. К нижним концам сердечника подносят якорь, который
тотчас же притягивается. На такой якорь можно подвесить гирю
в 5 кп, однако и под действием такого большого груза якорь не
отрывается от сердечника (рис. 167).
Рис. 166. Электромагнит Рис. 167. Электромагнит
с одной катушкой. с двумя катушками и
П-образным сердечником.
Примечания
1. Силу притяжения электромагнита можно изменять,
меняя напряжение тока, подаваемого на катушки.
2. В этом эксперименте источником тока могут быть как
батарея аккумуляторов, так и агрегат питания.
112. Магнитное поле электромагнита
с П-образным сердечником
Катушка (1500 витков), П-образный сердечник с
замыкающим якорем, ситечко с железными опилками,
рубильник, соединительные провода, лист белого
картона (400 мм х 300 мм), подставка, зеркало (600 ммх
Х400 мм), батарея аккумуляторов (12 в) или агрегат
питания.
Подготовка эксперимента
Катушку с большим числом витков надевают на одно колено
П-образного сердечника, опирающегося на две подставки. Осевой
канал катушки располагают горизонтально. На сердечник и
подставку помещают лист картона с прорезью, соответствующей
катушке. Катушку, при помощи соединительных проводов, через
рубильник, подключают к источнику постоянного тока
напряжением 12—14 в (рис. 168). Эксперимент проводят в трех
вариантах.
237

Эксперимент А. Магнитное поле катушки, надетой на
одно колено П-образного сердечника
На поверхность картона равномерно насыпают из ситечка
железные опилки, после чего замыкают рубильник. Под действием
магнитного поля железные опилки смещаются, располагаясь вдоль
силовых линий. Чтобы этот процесс ускорить, следует по картону
слегка постучать. Картина силовых линий поля, проявленная
железными опилками, в этой установке достаточно хаотична, поле
несет следы возмущений.
Рис. 168. Установка для
демонстрации магнитного поля,
образованного электромагнитом:
а— вид сбоку; Ь — вид сверху; с— кар- I I
тонный экран. | |
С
Эксперимент В. Магнитное поле катушки, надетой на
одно колено П-образного сердечника при
приближении к его концам замыкающего якоря.
На расстоянии около 30 мм от концов П-образного
сердечника подносят замыкающий его железный якорь и, посыпав на
картон новый тонкий слой железных опилок, на катушку подают ток.
При этом наблюдается некоторое успокоение силовых линий поля.
Силовые линии поля, выходящие из концов П-образного
сердечника, направляются к концам замыкающего якоря. Замыкающий
железный якорь как бы собирает на себя силовые линии.
Эксперимент С. Магнитное поле катушки, надетой на одно
из колен [J-образного сердечника.
Замыкающий якорь плотно приставляют к концам П-
образного сердечника, получая сердечник ? -образный. При новом
включении тока внешних по отношению к сердечнику силовых линий
не наблюдается вовсе. Все силовые линии, видимо, проходят в
толще G -образного сердечника.
Примечание
Картины магнитных полей следует демонстрировать
учащимся, применяя зеркало, помещенное под углом 45° к
плоскости картона, на который насыпаны железные опилки.
238

113. Горшкообразный электромагнит.
Модель электромагнитного крана
Горшкообразный электромагнит (рассчитанный на
напряжение 4 в), круглая железная планка с крючком
(диаметр планки должен соответствовать диаметру
электромагнита), ситечко с железными опилками, рубильник,
соединительные провода, два длинных соединительных
провода (длина каждого 2 м), гири или грузы в 5 /с/г,
10 /с/г и 20 /с/г), лист белого картона, подставка, 2
высоких лабораторных штатива, стержень (длина 250 мм),
батарея аккумуляторов (4 в) или агрегат питания.
Небольшой горшкообразный электромагнит подвязывают к
стержню, укрепленному в лапках двух штативов. При помощи
длинных соединительных проводов электромагнит через
рубильник соединяют с источником постоянного тока напряжением
около 4 в.
К электромагниту снизу подносят круглую планку с крючком,
выполняющую роль замыкающего якоря. Под действием
остаточного магнетизма такая планка будет удерживаться
электромагнитом. Однако при подвешивании к ее крючку даже
незначительного груза она отпадает.
Замыканием рубильника на электромагнит подают ток. В этом
случае к крючку замыкающего якоря можно подвесить груз или
гирю весом до 20 /с/г (и более). Якорь остается притянутым к
электромагниту.
В заключение эксперимента электромагнит с замыкающим
якорем следует поместить на подставку, размеры которой не менее
диаметра электромагнита. На эту же подставку следует поместить
лист белого картона с прорезью, соответствующей электромагниту.
На картон насыпают железные опилки из ситечка, слегка ударяя
по нему. Несмотря на то что на катушку электромагнита подан
ток, а следовательно, вокруг ее обмотки существует магнитное
поле, силовые линии поля не проявляются. Все силовые линии,
видимо, проходят в толще железа якоря и сердечника.
114. Демонстрация явления
остаточного магнетизма
Катушка (500 витков), цилиндрический сердечник
к катушке, кусок мягкого железа (вес 20—50 /г),
рубильник, соединительные провода, высокий
лабораторный штатив, аккумулятор (2 в).
На высоком штативе укрепляют катушку так, чтобы ее осевой,
канал располагался вертикально. Выше катушки укрепляют же*
лезный сердечник, который должен входить в осевой канал катуш-
239

ки так, чтобы его нижний конец несколько выступал за нижним
рантом катушки. Предварительно следует продемонстрировать,
что железный сердечник не обладает магнитными свойствами.
Катушку через рубильник соединяют с источником тока напряжением
около 2 е.
На катушку подается электрический ток, после чего к нижнему
концу сердечника подносят небольшой кусок мягкого железа
весом около 50 п. Этот кусок железа притягивается сердечником и
повисает на нем. После этого ток прерывают, однако кусок
мягкого железа остается притянутым к сердечнику, не отпадает. Для
того чтобы сбросить его, необходимо катушку слегка встряхнуть
или покачать штативы. Эксперимент демонстрирует явления
остаточного магнетизма.
§ 27. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ
115. Электрический звонок.
Молоточек Вагнера
Катушка (500 витков), цилиндрический сердечник к
катушке, стальная пластинка (150 мм X 20 мм) с
утолщением на одном конце, планка с контактным винтом,
панель с зажимами, колокольчик на стержне,
рубильник, соединительные провода, штатив на
изолирующей подставке с лапками, покрытыми
изоляцией, аккумулятор или агрегат питания.
Эксперимент А. Модель молоточка Вагнера
В катушку, установленную на столе осевым каналом
вертикально, помещают железный сердечник. На несколько миллиметров над
концом сердечника укрепляют в лапке штатива горизонтально
стальную пластинку с утолщением на свободном конце. Лапки
штатива должны иметь изоляцию или резиновые прокладки, между
которыми зажимается стальная пластинка. Над стальной
пластинкой в штативе укрепляют планку с контактным винтом.
Контактный винт должен едва касаться стальной планки с утолщением.
При помощи соединительных проводов катушка и стальная
пластинка соединяются последовательно. Вторым соединительным
проводом планка с контактным винтом соединяется с одним из
полюсов источника тока. Катушка соединяется через рубильник
со вторым полюсом источника тока (рис. 169).
Как только на установку будет подан ток, стальная
пластинка придет в колебательное движение, то притягиваясь в катушке
с сердечником, то выпрямляясь. Подобная установка представ-
вляет собой простейшую модель молоточка Вагнера
—электромагнитного прерывателя.
240

Эксперимент В. Модель электрического звонка
Используя установку, описанную в эксперименте А, можно
получить модель электрического звонка. Для этого следует рядом с
концом стальной пластинки с утолщением, играющей роль языч-
Рис. 169. Схема устройства
молоточка Вагнера.
ка колокольчика, установить колокольчик на подставке так,
чтобы язычок едва касался колокольчика. Как только будет
включен рубильник, стальная пластинка с утолщением придет в
колебательное движение и будет ударять по колокольчику.
Раздастся прерывистый звонок.
Примечания1
1. Молоточек Вагнера применен в катушке Румкорфа.
При использовании катушки Румкорфа в дальнейшем курсе
физики следует обратить внимание учащихся на прерыватель
тока —молоточек Вагнера, что будет не лишним повторением
пройденного.
2. При рассмотрении электрического звонка целесообразно
показать учащимся звонок заводского изготовления и дать
рассмотреть все его детали. Если имеется плакат с крупным
изображением электрического звонка, следует
воспользоваться им.
116. Модель аппарата Морзе
Катушка (500 витков), цилиндрический сердечник к
катушке, стальная пластинка с отверстием для графита
карандаша на одном конце, ключ Морзе (на рисунке
170 к этому эксперименту ключ показан как
выключатель), тонкая деревянная или пластмассовая планка,
Примечания принадлежат нам. — А. Л,
241

2 небольших кусочка резиновой трубки, бумажная
лента-серпантин или узкая полоска белой бумаги, графит
из карандаша, лабораторный штатив, соединительные
провода, батарея аккумуляторов (6 в) или агрегат
питания.
Катушку с железным сердечником устанавливают на столе
так, чтобы сердечник располагался вертикально и слегка
выступал из катушки. Над катушкой, на расстоянии около 10 мм от
нее, в лапке штатива укрепляют в горизонтальном положении
стальную пластинку с круглым отверстием под графит карандаша
на свободном конце. В отверстие пластинки вставляют графит.
Графит должен быть плотно закреплен, для чего его следует
обернуть бумагой. Между пластинкой и концом сердечника помещают
деревянную или пластмассовую планку, конец которой зажимают
в лапке штатива. На свободный конец такой планки следует
натянуть два кусочка резиновой трубки так, чтобы между ними
оставалось расстояние около 10 мм для бумажной ленты, протягиваемой
во время работы модели. Такая лента должна служить для записи
сигналов по азбуке Морзе. Катушку через ключ Морзе соединяют
с источником постоянного
тока напряжением около 6 в
(рис. 170).
Нажимая на ключ Морзе в
соответствии с условными сиг-*
налами, выбранными из
азбуки Морзе, следует
протягивать бумажную ленту. В этом
случае на ней появится запись
передаваемого текста,
своеобразная «телеграмма» из чере-
Рис, 170. Модель аппарата Морзе. дования коротких И
ДЛИННЫХ штрихов.
Примечания
1. В качестве бумажной ленты можно использовать
серпантин или склеенные вместе узкие полоски белой бумаги.
[2. Целесообразно хотя бы по плакату-схеме ознакомить
учащихся с телеграфным аппаратом типа аппарата Морзе.
Старшие классы следует ознакомить с современными
буквопечатающими телеграфными аппаратами. Желательна
экскурсия на телеграф.—А. Л Л
117. Модель откидного телефонного
клап ана—б линкер а
Катушка (500 витков), цилиндрический сердечник
к катушке, полоска жести (70 мм X 10 мм), полоска
картона (100 мм х 40 мм), выключатель или кнопка
242

электрического звонка, соединительные провода,
батарея аккумуляторов (4 в) или агрегат питания.
полоска /
Полоска Жести
из
Применение электромагнита в телефонном коммутаторе
ручной телефонной станции показывается на модели вызывного
откидного телефонного клапана —блинкера. Такой клапан, как только в
его окошке опускается удерживающий зуб, падает под действием
собственного веса и открывает номер абонента, вызывающего стан*
цию. Опускание зуба блинкера осуществляется при помощи
электромагнита.
Для демонстрации действия блинкера создают его модель,
Катушку с железным сердечником устанавливают так, чтобы
сердечник располагался
вертикально. Концы узкой полоски
жести изгибают в противоположные
стороны и один из концов
полоски зажимают в зазоре
между железным сердечником и
внутренней стенкой катушки.
При этом полоска жести
должна располагаться над верхним
КОНЦОМ железного сердечника. Рис- 171. Модель электромагнитного
Другой конец ПОЛОСКИ, отогну- откидного клапана.
тый вверх и играющий роль
зуба блинкера, вводят в прямоугольное окно, вырезанное в куске
картона, установленного перед катушкой в наклонном положении.
Этот кусок картона собственно и является моделью откидного,
падающего клапана; его нижний край при помощи полоски
бумаги приклеивается к катушке.
На катушку, через кнопку электрического звонка или
выключатель, подается ток напряжением около 4 в от батареи
аккумуляторов или агрегата питания (рис. 171). Нажав на кнопку или
повернув выключатель, на катушку будет подан ток, железный
сердечник катушки притянет полоску жести, ее согнутый вверх
конец опустится в окошке картона и высвободит последний.
Клапан упадет. Так моделируется блинкер.
Приближая эксперимент к условиям технической конструкции,
можно поместить позади картонной полоски кусок бумаги с
написанным на нем номером абонента. В таком случае, как только
упадет клапан-кдртон, учащиеся увидят номер абонента,
вызывающего телефонную станцию.
118. Модель микрофона
3 угольных стержня из батарейки от карманного
фонаря, лист чертежной бумаги, телефонные наушники,
камертон, тонкая медная проволока, тонкий шнур, де-
243

ревянная рамка (150лш X 150 мм), 2 винтовых зажима,
соединительные провода, 2 небольших гвоздика,
универсальный клей, газовая горелка Бунзена, батарея
аккумуляторов (4 в) или батарейка карманного фонаря.
Деревянную рамку, на одной из сторон которой укреплены два
винтовых зажима, обтягивают чертежной бумагой. Такая рамка
явится моделью мембраны микрофона.
Два коротких угольных стержня, извлеченные из батарейки
карманного фонаря, обтачивают напильником так, чтобы их диаметр
уменьшился примерно в два раза Угольные стержни
целесообразно прокалить в пламени газовой го-
rf релки. Один из концов каждого стер-
f Н "1 /г/^ жня обматывают медной проволокой,
I—П« К^ обеспечивая хороший контакт с уг-
П « « I //^ _ лем. Угольные стержни приклеивают
к натянутой на рамке чертежной
бумаге в вертикальном положении
параллельно друг другу на расстоянии
около 20 мм. Свободные концы
проволок, закрепленных на угольных
стержнях, зажимают под барашки
винтовых зажимов.
Третий угольный стержень сво*
бодно подвешивают в горизонталь*
ном положении на тонких шнурах,
закрепленных на верхней стороне
рамки. Этот стержень следует
укрепить в таком положении, чтобы он
слегка касался обоих наклеенных
угольных стержней, примерно посередине их длины. Деревянную
рамку укрепляют в вертикальном положении на столе (рис. 172).
Телефонные наушники при помощи соединительных проводов
соединяют последовательно с наклеенными угольными стержнями
и источником тока (4 в).
Для демонстрации действия микрофона достаточно, включив
ток, поставить на рамку (моделирующую мембрану) ножку
колеблющегося камертона. В этом случае натянутая чертежная бумага
придет в колебательное движение, а это вызовет изменение
контакта между наклеенными угольными стержнями и замыкающим
подвешенным стержнем. В телефонных наушниках будет различим
звук, соответствующий частоте колебаний камертона.
Рис. 172. Модель микрофона.
Примечание
[Целесообразно после проведения эксперимента показать
настоящий угольный микрофон и если возможно, то
разобрать его и продемонстрировать детали. —Л. Л,]
244

2206
4g>-
«¦*
119. Модель электромагнитного реле,
включающего осветительную сеть
Катушка (500 витков), .цилиндрический сердечник к
катушке, стальная пластинка (20 мм X 150 мм),
планка с контактным винтом, изолирующая лланка с
зажимами, соединительные провода, рубильник,
электрическая лампочка (на 127 или 220 в) в патроне на панельке,
лабораторный штатив, батарея аккумуляторов (6 в) или
агрегат питания, штепсельная розетка городской сети.
Для моделирования электромагнитного реле собирают модель
электромагнита. Катушку через рубильник соединяют с источником
постоянного тока (рис. 173, правая часть схемы).
Над сердечником
электромагнита, установленного на
столе, помещают стальную
пластинку, укрепленную в
горизонтальном положении в лапке
штатива, в другой лапке
штатива под пластинкой укрепляют
планку с контактным винтом. Рис т электрическая схема реле.
Между контактным винтом и
стальной пластинкой должен
быть зазор около 3 мм. Стальная пластинка и планка с
контактным винтом при помощи соединительных проводов включаются
в штепсельную розетку городской сети. Один из
соединительных проводов прерывается патроном с электрической лампочкой
накаливания. До тех пор, пока рубильник электромагнита
незамкнут, лампочка не загорается. Замыкая рубильник электромагнита, на
его катушку подают ток. Сердечник электромагнита притягивает
стальную планку, которая, касаясь контактного винта второй
планки, замыкает цепь электрической лампочки. Лампочка загорается.
Примечания
1. В этом эксперименте моделируется электромагнитное
реле, в котором существует две самостоятельные
электрические цепи: низковольтная цепь электромагнита и цепь
электрической лампочки напряжением 127 или 220 в. Такая
модель представляет собой установку, значительно
уменьшающую опасность поражения током, так как человек включает
лишь низковольтную цепь, а электромагнитное реле
включает высоковольтную цепь.
2. Применяя длинные соединительные провода, можно
увеличить расстояние между электромагнитным реле и
включающим его рубильником, помещая последний в соседнее
с классом помещение. В этом случае будет
продемонстрировано дистанционное управление, как один из элементов
телемеханики.
245

3. Так как в описанной модели электромагнитного реле
имеется большое число неизолированных деталей,
необходимо во время демонстрации принять все меры
предосторожности, чтобы не вызвать поражения током учащихся.
120. Модель электроизмерительных
приборов магнитоэлектрической системы
Катушка (500 витков), два сильных полосовых
магнита, ползунковый реостат (30 ом), медная
изолированная проволока (0 0,3 мм, длина 3 м),
соединительные провода, рубильник, высокий лабораторный штатив,
панель с зажимами, тонкий шнур, 2 подставки, полоска
чертежной бумаги, батарея аккумуляторов (6 в) или
автономный агрегат питания.
На тонких шнурах к панели с зажимами, укрепленной в лапке
высокого штатива, подвешивают бифилярно катушку. Зажимы
катушки соединяют с зажимами панели при помощи тонких
изолированных проводов. Эти провода не должны мешать вращению
катушки вокруг горизонтальной оси.
Перпендикулярно осевому каналу катушки, расположенному
горизонтально, по обе стороны от нее, устанавливают на
подставках два сильных полосовых магнита, противоположными полюсами
навстречу (рис. 174).
Зажимы на панели соединяют через рубильник и реостат
с источником постоянного тока напряжением около 6 в.
Рис. 174. Модель магнитоэлектрического
гальванометра с вращающейся катушкой.
При замыкании рубильника катушка выходит из состояния
покоя и поворачивается относительно полюсов источника тока
246

за некоторый угол, соответствующий направлению и величине
тока. Угол поворота катушки можно изменять, изменяя величину
сопротивления, включенного последовательно с катушкой
(перемещением ползунка реостата).
Для того чтобы облегчить наблюдение за поведением катушки
и величиной угла ее поворота, на катушку можно наклеить стрелку-
указатель из плотной белой бумаги.
П р и м е ч а кяе
[Целесообразно самодельную модель прибора сопоставить
с прибором магнитоэлектрической системы заводского
изготовления. Описанный эксперимент облегчает учащимся
понимание принципа действия подобных приборов. —А. Л.]
121. Взаимодействие двух железных
стержней в поле соленоида
Катушка (500 зитков) с четырехугольным осевым
каналом, 2 железных стержня (05 мм, длина 100 мм)
или 2 стальные вязальные спицы, соединительные
провода, рубильник, 2 подставки (высота 10 мм),
батареи аккумуляторов (6 в) и источник переменного
тока ( 6 в).
В осевой канал катушки помещают два железных стержня
или две стальные спицы. Так как катушка имеет четырехугольный
осевой канал, следует под одну из ее сторон подложить невысокую
подставку (не выше 10 мм). При этом нижняя поверхность осевого
канала примет несколько наклонное положение и стальные
стержни или спицы скатятся в противоположный подъему угол канала.
Как только на катушку, через рубильник, будет подан ток от
батареи аккумулятора (около 6 в), железные стержни или спицы
откатятся друг от друга на некоторое расстояние и до выключения
тока будут оставаться удаленными друг от друга.
Этот эксперимент удается и в том случае, если на катушку
будет подан не постоянный ток, а переменный, того же напряжения.
122. Предварительный эксперимент,
знакомящий с принципом действия
измерительных приборов электромагнитной
системы
Катушка (500 витков) с четырехугольным осевым
каналом, железный стержень (0 Ъ мм, длина 100 мм)
или большой железный гвоздь, полоска листового железа
(60 мм X 20 мм), медная проволока (0,5 мм, длина
ЮОиш), полоска картона (50 мм х 30 мм), ползунковый
247

реостат (30 ом), рубильник, соединительные
провода, нитки, олово, канифоль, паяльник, подставка,
батарея аккумуляторов и источник переменного тока (6в).
Катушку с достаточно большим числом витков устанавливают
на деревянную подставку так, чтобы ее осевой канал был
расположен горизонтально. Рант катушки должен быть наравне с одной
из граней подставки. В правом верхнем углу осевого канала при
помощи ниток укрепляют железный стержень или гвоздь (рис.
175, 1). На нижнюю сторону —дно осевого канала—катушки
помещают полоску картона,
предварительно изогнув ее так,
чтобы по средней линии полоски
образовался V-образный желоб,
направление которого должно
совпадать с длинной осью
канала катушки (рис. 175, 2). В
этот желоб помещают полоску
листового железа, поставив ее
на длинную грань (рис.175, 3).
Предварительно на боковую
короткую грань железной
полоски напаивают достаточно
длинный кусок медной проволоки,
который явится противовесом,
удерживающим железную
полоску на ее грани в
вертикальном положении. Кроме того, медная проволока явится
направленным вниз указателем отклонения железной полоски от ее
вертикального положения, при включении прибора в цепь.
При помощи соединительных проводов, через реостат и
рубильник, катушку подключают к источнику постоянного, а затем
переменного тока (6 в).
Замкнув рубильник, постепенно выводят реостат, увеличивая
ток в цепи. Возникающие между железным стержнем и полоской
железа магнитные силы выведут полоску железа из вертикального
положения. Угол отклонения полоски будет тем больше, чем
больше величина тока, проходящего по катушке. Наклон железной
полоски можно наблюдать по положению куска медной проволоки,
припаянной к полоске (на рис. 175 —штриховая линия).
Результат эксперимента не меняется, если источником
питания будет переменный ток того же напряжения.
Рис. 175. Установка для демонстрации
вращения железного сердечника
в магнитном поле в предварительном
эксперименте.
123. Модель электроизмерительного прибора
магнитоэлектрической системы
Катушка (500 витков) с четырехугольным осевым каналом
(просвет не менее чем 30 мм X 30 мм), 2 полоски листового
248

железа (95 мм X 50 мм и 70 мм X 15 мм), медная проволока
(0 0,5мм, длина 100 мм), кусок белого картона(100ммх
ХЮО мм), амперметр (2 а), ползунковый реостат (30 ом),
рубильник, соединительные провода, олово, канифоль,
паяльник, клей, подставка, батарея аккумуляторов и источник
переменного тока (4 в).
Изготовление модели
Для изготовления подобной модели необходимо иметь катушку
с большим числом витков и с четырехугольным осевым каналом.
Из одной полоски листового железа изготавливают вкладыш
в осевой канал, пользуясь рисунком 176, а. Размеры, приведенные
Рис. 176. Модель приборов магнитоэлектрической системы
с вращающимся железным сердечником:
а — размеры и форма подвижной части модели и вкладыша; Ь —^ схема
установки.
на рисунке, даны для катушки, осевой канал которой имеет
размеры 30 мм X 30 мм X 50 мм. Такой вкладыш должен иметь в
верхней свисающей части V - образный желоб. Из второй полоски
железа изготавливают подвижную часть модели. Для этого к
короткой боковой грани полоски припаивают кусок медной
проволоки, на свободном конце которой укрепляют кусок картона,
служащий стрелкой-указателем.
Катушку устанавливают на деревянную подставку так, чтобы
ее осевой канал располагался горизонтально. В осевой канал
катушки вставляют вкладыш, в V-образный желоб которого
помещают длинным ребром железную полоску с припаянной медной
проволокой. Такая железная полоска должна легко покачиваться
Э желобе, однако в свободном состоянии должна располагаться
вертикально, чему способствует припаянная к ее грани медная
проволока, служащая противовесом —стабилизатором.
Необходимо все детали расположить таким образом, чтобы медная
проволока с указателем при отклонении подвижной части прибора от
вертикального положения не задевала за край катушки или под-
249

ставки. На деревянную подставку целесообразно наклеить лист
белого картона, нанеся на него ряд штрихов (моделируя шкалу
прибора).
На катушку, через реостат, рубильник и амперметр, подают
ток напряжением около 4 в, от батареи аккумуляторов или от
источника переменного тока с таким же напряжением.
Эксперимент
Перед началом эксперимента следует полностью ввести
реостат, то есть включить максимальное сопротивление. Замкнув
рубильник и постепенно выводя реостат (увеличивая ток в цепи),
проводят наблюдение за положением стрелки-указателя. Чем
больше величина тока, проходящего через катушку, тем на больший
угол отклонится подвижная железная полоска от вертикального
положения, тем больше отклонится Стрелка-указатель.
Сопоставляя отклонение стрелки-указателя модели с
отклонением стрелки амперметра, можно нанести на шкалу модели
деление в долях ампера.
Эксперимент следует провести, применяя как постоянный,
так и переменный ток. Результат эксперимента будет один и
тот же.
Примечание
Изменять величину тока следует постепенно, так как в
противном случае подвижной указатель прибора может быть
сброшен с V-образного желоба под действием большого
импульса тока.
§ 28. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
124* Поведение проводника с током
в магнитном поле
Подковообразный магнит, 2 катушки (по 500 витков),
П-образный сердечник от трансформатора или
электромагнита, 2 полоски тонкой латуннфй фольги (длина
каждой 500 мм), полоска листовой латуни (толщина
1 мм, длина 100 мм), тонкая медная проволока (00,1 мм,
длина 1м), 2 куска толстой медной проволоки
(00,5 мм, длина 200 мм), стальная спица, панель
с 2 зажимами, 2 зажима на изолирующих
подставках, соединительные провода, высокий
лабораторный штатив (750 мм), батарея аккумуляторов (10 в) или
автономный агрегат питания.
Эксперимент А. Проводник в поле постоянного магнита
В лапке высокого штатива, на высоте около 700 мм от
поверхности стола, укрепляют панель, в зажимах которой
25©

укреплены свисающие вниз на расстоянии около 100 мм друг от
друга две полоски тонкой латунной фольги. Нижние концы
фольги соединяют друг с другом полоской более толстой фольги.
Таким образом образуется свисающая П-образная петля (наподобие
качелей).
На столе устанавливают подковообразный магнит.
Горизонтальная перекладина латунной петли должна входить в просвет
между полюсами магнита (рис. 177).
На зажимы, а значит, и на латунную петлю через рубильник
подают ток напряжением около 8 б от батареи аккумуляторов или
агрегата питания.
При включении тока, в силу взаимодействия между
магнитным полем тока в горизонтальной части латунной петли и
вертикально направленным полем подковообразного магнита, латунная
петля отклонится от вертикального положения и либо будет
втягиваться в просвет между полюсами магнита, либо выталкиваться
из него. Для определения направления перемещения проводника
следует применять правило левой руки.
Эксперимент необходимо продолжить, изменяя как
направление тока в латунной петле, переключением соединительных
проводов, так и изменяя направление силовых линий магнита,
переворачивая его.
Рис. 177. Рамка с током в Рис. 178. Рамка с током в поле электромаг-
поле подковообразного маг- нита с подковообразным сердечником,
нита.
Эксперимент В. Проводник в поле электромагнита
Порядок проведения эксперимента можно изменить, применив
вместо постоянного подковообразного магнита электромагнит.
На стержень П-образного сердечника от трансформатора или
электромагнита надевают катушку, имеющую 500 витков.
Сердечник помещают на столе так, как показано на рисунке 178. На
катушку через рубильник подают ток напряжением около 10 в,
при этом величина тока не должна превышать 12 в. Соединительные
провода, идущие на катушку, целесообразно укрепить в зажимах
251

двух панелей , что позволит с тех же зажимов снять ток на
подвижный проводник, включаемый параллельно катушке. Таким
подвижным проводником может быть достаточно длинная петля из
тонкой медной проволоки, укрепляемая в зажимах панели, которая
удерживается в лапке высокого штатива. В цепь подвижного
проводника последовательно с петлей включают вторую катушку, по
числу витков равную первой и выполняющую роль добавочного
сопротивления. Проволочная петля подвешивается так, чтобы ее
нижний конец провисал в просвете П-образного сердечника.
Рубильник должен одновременно включать ток в обеих
параллельных ветвях установки.
При включении тока подвижный проводник, в зависимости от
взаимного расположения магнитных полей электромагнита и поля
подвижного проводника, будет либо втягиваться, либо
выталкиваться из просвета П-образного сердечника.
Эксперимент С. Проводник на рельсах в поле постоянного
магнита
Третий вариант того же эксперимента демонстрирует силовое
взаимодействие поля постоянного магнита и поля проводника с
Током на установке, изображенной схематично на рисунке 179.
Два прямых куска толстой медной проволоки
укрепляют в зажимах на изолирующих подставках. Эти проволоки
располагают параллельно друг к другу на расстоянии около 150 мм:
они служат направляющими токонесущими рельсами, на которые
помещают стальную спицу так, чтобы она могла кататься по
«рельсам». На зажимы подают через рубильник ток напряжением око-
2
J
Рис. 179. Спица, по которой проходит
ток, катится по «рельсам» в поле
подковообразного магнита.
ло 8 в. Подковообразный магнит, укрепленный в лапках штатива,
подводят к установке, при этом его полюса, расположенные друг
над другом, должны входить в просвет между медными
проволоками—«рельсами».
При включении тока спица, помещенная на «рельсы», покатится.
В зависимости от направления тока в спице и направления силовых
линий магнитного поля магнита спица будет перемещаться либо
внутрь просвета между полюсами магнита, либо в противоположном
направлении.
252

125. Предварительный эксперимент,
знакомящий с действием электродвигателя
постоянного тока
Подковообразный магнит, полюсные наконечники,
2 щеткодержателя, 2 угольные или медные щетки,
плоская катушка —виток без железного
сердечника, но с контактными кольцами и коллектором с
полукольцами, ротор с коллектором из полуколец, 2
держателя ротора, П-образный сердечник статора, распреде^-
лительный щиток, монтажная доска, 2 двойные катушки
(в каждой 125 и 250 витков), 2 рубильника,
соединительные провода, батарея аккумуляторов (6 в) или агрегат
питания.
Эксперимент А
На монтажной доске укрепляют в вертикальном положении
подковообразный магнит, оснащенный полюсными наконечниками,
держателями ротора, щеткодержателями и щетками. В держатель
ротора помещают лишенную железного сердечника плоскую
катушку—виток с контактными кольцами так, чтобы кольца касались
щеток. В этом опыте используется катушка — виток, намотанный
на прямоугольную, легко вращающуюся пластмассовую рамку,
на ось которой насажены как контактные кольца, так и коллектор
из полуколец. На щетки
через рубильник подают
постоянный ток напряжением
около 6 в (рис. 180).
В начале опыта катушку
устанавливают своей
плоскостью в горизонтальном
положении. Катушка
представляет собой многожильный
плоский виток. При
включении тока катушка
поворачивается, совершая четверть
поворота, и останавливается в
таком положении, при котором плоскость ее витков оказывается
перпендикулярна силовым линиям магнитного поля магнита и
параллельно полюсным наконечникам.
Эксперимент В
Развивая первый опыт, смещают щеткодержатели с контактных
колец на полукольца коллектора. При включении тока нетрудно
установить, что катушка медленно начнет поворачиваться из
положения, занятого в первом опыте, и будет продолжать движение
в том же направлении, вращаясь вокруг оси.
Рис. 180. Катушка с током, как якорь
электродвигателя, вращается в поле
подковообразного магнита*
253

Эксперимент С
Заменив плоскую катушку ротором с железным сердечником и
подав на коллектор ротора ток напряжением около 10 в.
устанавливают, что в этом случае ротор приходит в достаточно быстрое
вращательное движение.
Эксперимент D
Эксперимент приобретает еще большее значение, если в
установке постоянный подковообразный магнит заменить
электромагнитом. Для этой цели магнит заменяют П-образным сердечником,
на ножки которого одевают
двойные катушки. На концы
ножек следует одеть
полюсные наконечники,
щеткодержатели, щетки, держатели
ротора и наконец сам ротор.
На установке укрепляют
также распределительный
щиток. На катушки от другого
источника питания подают
ток напряжением около 6 в.
Вначале включают на
каждой катушке по 125 витков
(рис. 181).
В такой установке
получают две независимые
электрические цепи: одна цепь электромагнита, другая
—электродвигателя. Как только будут включены оба рубильника, ротор
придет в быстрое вращательное движение. Развивая опыт, можно
произвести включение вторых обмоток катушек по 250 витков.
Подобная установка является простейшей моделью
электродвигателя. Наличие двух независимых электрических цепей
значительно облегчает понимание учащимися принципа действия
электрических двигателей.
126. Модели серпесного и шунтового
электродвигателей постоянного тока
Монтажная доска, распределительный щиток, П-об-
разный сердечник статора, полюсные наконечники,
2 держателя ротора, 2 щеткодержателя, 4 щетки, ротор
с коллектором, барабанный ротор с коллектором, 2
катушки (для сериесного двигателя) с двойной обмоткой
(125 и 250 витков), 2 катушки (для шунтового двигателя)
с двойной обмоткой (750 и 1500 витков), рубильник,
соединительные провода, 2 зажима на изолирующих
подставках, батарея аккумуляторов (14 в) или агрегат
питанияс
Рис. 181. Модель электродвигателя
с двумя отдельными источниками
питания.
254

Эксперимент А. Модель сериесного двигателя
Описанная в Э—125 эксперимент D модель электродвигателя
может быть превращена в модель сериесного двигателя и тем самым
приближена к условиям технической действительности. Для этой
цели следует как ротор мотора, так и катушки электромагнита
соединить последовательно и подключить к одному источнику тока
с напряжением около 10 б (рис. 182). Таким образом, будет воссоз-
Рис. 182. Модель электродвигателя Рис. 183. Модель электродвигателя
с последовательным возбуждением (се- с параллельным возбуждением (шун-
риесный двигатель). товой двигатель).
дана модель сериесного двигателя, то есть двигателя с
последовательным возбуждением.
Как только на собранную модель будет подан ток, ротор
двигателя придет во вращательное движение.
Эксперимент В. Модель шунтового двигателя
Для создания модели двигателя с параллельным
возбуждением, так называемого шунтового двигателя, целесообразно на
ранее описанной модели заменить катушки, взяв двойные с
обмотками в 750 и 1500 витков.
Около модели помещают два зажима на изолирующих
подставках. При помощи соединительных проводов зажимы соединяют
как с катушками электромагнитов, так и с щеткодержателями
электродвигателя. Таким образом, образуются две параллельные
цепи. На зажимы через рубильник подают ток напряжением
около 14 в (рис. 183).
При замыкании рубильника ротор шунтового электродвигателя
придет во вращательное движение с достаточно постоянной
скоростью.
Примечания
1. В указанных моделях вместо обычного ротора с
намоткой катушки в одной плоскости может быть применен
барабанный ротор. В этом случае вращение будет еще более
равномерным. Замена ротора не вызывает каких-либо
изменений в схеме*
255

2. Большое значение для углубления политехнической
стороны образования имеет изучение учащимися
технических и принципиальных схем той или иной электрической
установки. Учащиеся должны уметь читать и сами
составлять подобные схемы, используя условные обозначения,
приведенные в § 6, п.2 и изображенные на таблице (рис. 26). Для
того чтобы создать представление об учебных схемах
установок с электродвигателями, нами приводятся две схемы ус-
ш тшмъ? ш) fimmL
Рис. 184. Электрические схемы
электродвигателей:
а — с последовательным возбуждением,
Ъ — с параллельным возбуждением
тановок, рассмотренные в настоящем эксперименте (рис. 184).
Следует помнить, что катушки, включаемые последовательно,
принято изображать более жирными линиями, а катушки,
включаемые параллельно в шунтовых схемах, —тонкими
линиями и вместо двух катушек указывать всего одну.
127. Изменение направления вращения
ротора электродвигателя постоянного тока
Монтажная доска, распределительный щиток, П-об-
разный сердечник статора, полюсные наконечники, 2
держателя ротора, щеткодержатель, 2 щетки, ротор с
коллектором, 2 катушки для сериесного двигателя с
двойной обмоткой (125 и 250 витков), 2 катушки для шун-
тового двигателя с двойной обмоткой (750 и 1500 витков),
рубильник, соединительные провода, 2 зажима на
изолирующих подставках, батарея аккумуляторов (14 в)
и автономный агрегат питания.
Пользуясь указаниями, данными в Э—126, собирают одну из
моделей электродвигателя. Вначале желательно воспользоваться
моделью шунтового двигателя.
На собранную модель подают постоянный ток напряжением около
14 в и определяют направление вращения якоря. Затем, выключив
на время ток, меняют местами соединительные провода: провод,
снимающий ток с положительного полюса источника тока, переносят
на отрицательный полюс источника тока, а провод, снимающий ток
256

с отрицательного полюса, присоединяют к положительному, тем
самым меняют направление тока одновременно как в статоре, так
и в роторе. Замкнув рубильник, устанавливают направление
вращения ротора и убеждаются в том, что при таком переключении
направление вращения ротора и скорость вращения не изменились.
В том же случае, когда переменят местами соединительные
провода, идущие к щеткодержателям (провод, идущий к правому
щеткодержателю, перенесут на левый, а с левого на правый),
направление движения ротора изменится на обратное. В этом случае
изменится направление тока только в роторе, в то же время в статоре,
то есть в катушках электромагнита, оно останется прежним.
Схема переключений соединительных проводов для этого
случая приводится на рисунке 185.
ю штж
Рис. 185. Электрические схемы двигателей
с параллельным возбуждением и реверсион-
ным переключением:
а — правое вращение; Ь — левое вращение.
Подобное изменение направления вращения ротора может быть
продемонстрировано и на модели сериесного двигателя,, И в этом
случае достаточно поменять местами соединительные провода,
идущие на щеткодержатели.
Тот факт, что направление движения ротора модели
электродвигателя не зависит от направления тока, проходящего через модель,
позволяет утверждать, что подобные модели двигателей, а значит, и
сами двигатели могут работать и на переменном токе. Это и надлежит
продемонстрировать, подав на модель переменный ток напряжением
около 14 е. Но при этом в такой схеме, рассчитанной на переменный
ток, необходимо П-образный сердечник магнита, создающего
магнитное поле статора, применять не из сплошного куска железа
а собранный из изолированных отдельных пластин, чтобы избежать
возникновения в сердечнике статора вихревых токов Фуко.

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ i
Цифрами обозначены номера экспериментов и параграфов
настоящей части руководства.
Авометр —40, 47—48.
Агрегат питания — 11—13, 16, 18—
20, 22—24, 26—28, 31—43, 45—
46, 49,51—55, 57—65, 90, 92 —
95, 98—117, 119—127; § 2, п. 5.
Азот— 67.
Азота окись — 67.
Азотная кислота — 40.
Аккумулятор — § 1, п. 1; § 2, п. 2;
§ 10, п. 3.
Аккумулятор кислотный — § 2, п. 2
» щелочной — § 2, п. 2.
Аккумуляторов батарея — 2, 3, 7,
9, 11—13, 15—17, 22, 24—42,
44 — 47, 49, 51 — 55, 57 — 66,
90—95,98—127; § 10, п. 2.
Акустический сигнализатор тока —
§ 10, п. 2.
Альни — 67.
Альнико — 67.
Альниси — 67.
Альсифер — 67.
Алюминиевая фольга — 3, 4, 80,
103, 107.
Алюминий — 40, 67.
Аммиак — 67.
Ампер, А. — § 21, п. 2.
Ампер, единица величины тока —
§ 14, п. 2.
Амперметр — 5, 7, 9, 23, 25—26,
30—31, 34—45, 49, 50—52, 55,
57—60, 63, 64, 93, 109, 123; § 1,
п. 3; § 10, п. 4.
Амперметр, модель — 109.
Амперметра-вольтметра метод, ем.
метод амперметра-вольтметра.
Амперметра внутреннее
сопротивление — 63.
» расширение границ из*
мерения — 61.
Аппарат Морзе — 116.
Аппарат Киппа — 6.
Баллистический гальванометр —
§ 5, п. 2.
Банановый штекер — § 3, п. 1.
Батарейка карманного фонарика —
2, 3, 53, 96, 118, § 10, п. 2.
Батарея аккумуляторов, см.
аккумуляторов батарея.
Бензол — 23.
Биметаллическая пластинка — 22.
Блинкер — 117.
Бунзена горелка, см. горелка Бун-
зена.
Буравчика правило — 93.
Вагнера молоточек — 115,
Ванадий — 67.
Величина тока —§ 1, п. 2.
Вестона элемент — § 2, п. 3.
Взаимодействие проводников с
током— 103, 106.
» электрического и
магнитного поля — 107, 124.
Викаллой — 67.
Висмут — 67.
Виток — 98—99; § 21, п. 2.
Вода — 8, 23, 27, 28, 40, 67, 75, 79.
Водород — 67,
Воздух жидкий — 40.
Вольт, единица напряжения — § 14,
п. 2.
1 В указатель не внесено вспомогательное оборудование и приспособления,
а также монтажный материал: провода, выключатели, рубильники и прочие,
если они не составляют объект изучения.
258

Вольтметр—5, 31, 33—40, 45—46,
50, 51, 53, 54—59, 62,
64—66, §1,п. 3, § 10, п. 4.
» электростатический —
64.
Вольтметра внутреннее
сопротивление — 64.
» увеличение границ
измерения — 62.
Вольфрам — 40.
Вольфрамовая сталь — 67.
Воск — 67.
Выпрямители — Введение; § 2, пп.
5, 7.
Гадолиний — 67.
Газовая промывалка — 6.
Газотронный выпрямитель — § 2,
п. 7.
Гальванокопия — 25.
Гальванометр — 26, 46, 47, 97.
» баллистический—§ 5, п. 2.
» зеркальный—§5, п. 2.
Гальваноскоп — 96—97.
Гипс — 19,25.
Горелка Бунзена — 18, 27, 36, 41,
42, 43, 86, 118.
Гофмана аппарат — 24.
Графит 17, 25, 42; § 4, п. 1.
Деклинация, см. магнитное
склонение.
Делитель напряжения —31—33; 66;
§ 2, п. 8; § 4, п. 2; § 14, п. 6.
Диамагнитные вещества — 67.
Доска сопротивлений — 30, 31, 37—
39, 66.
Дуговая лампа — 17—18.
Железо —40, 67, 69, 81.
Железная проволока — 37, 39, 41,
44, 47, 67.
Железные опилки —70, 71, 80 — 82,
85, 91, 92, 98—102, 104, 105, 112,
113.
Зажим-крокодил —3,-5 И, 19, 22,
24, 26, 28, 33, 36, 37, 42, 48, 53,
54, 66, 96; § 3, п. 1.
Зажим на изолирующей
подставке — 5, 11-15, 17,18, 20—22,
25, 26, 33, 37—47, 49, 50, 54—59,
61—65, 90, 95, 96, 98, 100, 101,
105, 106, 124, 126; § 3, п. 1.
Закон Ома—31—36; §14, п. 1;
§ 15.
Звонок электрический—2, 115;
§ 10, п. 2.
Зеркало вращающееся — 10.
Золото — 67.
Зуммер — § 10, п. 2.
Игелит — 67.
Изменение границ измерений
приборов — 61, 62; § 14, п. 6.
Изолирующая панель с зажимами —
91—94, 99, 101, 103, 104, 106, 107,
115, 119, 120, 124.
Изоляция, удаление — § 8, п. 5.
Инвар — 22.
Инертные газы — 67.
Инклинация, см. магнитное
наклонение.
Инклинометр — 89.
Ионная проводимость—§ 10, п. 7.
Искатель полюсов — 8, 10.
Истинный полдень, нахождение —
S8.
Источники тока—§ 1, п. 1; § 2,
§ 10, п. 2.
Калий — 67.
Кальций — 67.
Камертон — 118.
Катушка Румкорфа — 115в
Катушки изолированной проволоки
» » 10/20 витков — 22.
» » 125/250 витков—51, 125,
126, 127.
» » 500/750 витков — 52, 102.
» » 750/150 витков —20.
» » 500/750/1500 витков—55, 58,
126, 127.
» » 500 витков — 102, 108—112,
114—117, 119—124.
» » 1500 витков — 112.
Керосин — 40.
Кислород — 67.
Кирхгофа закон — § 14, п. 1.
Классы точности приборов — § 5,
п. 1.
Кобальт — 67.
Кобальтовая сталь — 67.
Компас — 73, 75, 88—89; 96, § 21,
п. 1.
Константан — 40; § 4, п. 1.
Константановая проволока — 11,
30, 34, 37—41, 44, 45, 54, 66.
Контакты —§ 3, п. 1.
Кюри точка — § 8, п. 3.
Лампа настольная — 1.
Лампа тлеющего разряда — 8.
Лампочка накаливания — 1—5, 7—
10, 16, 21—24, 26—30, 32, 41—43,
45, 47, 49, 52—53, 56—57, 59—60,
62—64, 90, 95, 96, 98, 119.
Латунная проволока — 12, 13, 21, 22.
259

Латунная фольга — 16, 124.
Латунь — 19, 40, 67.
Лезвия безопасных бритв — 20, 75,
76, 79.
Линза двояковыпуклая — 18.
Литий — 67.
Магазин сопротивлений — § 4, п. 3.
Магнетит — 68.
Магнетизм остаточный — 114.
Магний — 13, 67.
Магнико — 67.
Магнит кольцевой — 79.
« подковообразный — 67, 69,
71, 80—83, 86, 124—125;
§ 9, п. 2,
« полосовой — 67, 69, 70—74,
78, 81—83, 85, 107, 120;
§ 8, п. 2.
« постоянный—67; § 21, п. 1.
« стержневой — 78, 107.
« хранение —§ 8, п. 2.
Магнитная восприимчивость — 67.
« индукция — 83, 87; § 23.
« «прозрачность» — 80.
« стрелка — 76 — 78, 84—85,
87—90, 93, 95, 98—100, ПО.
Магнитное действие тока — 90—102,
104—107; § 21; § 24; § 25.
« наклонение — 89.
« поле Земли — 87—89.
« поле постоянного магнита —
« — 81—82; § 21, § 23.
« склонение — 88.
« поле тока —90—109, 112,
§ 24.
Магнитные свойства вещества —
§ 8, п. 3.
« силовые линии — 81, 91, 94,
112, 113.
« полюса — 67, 72—74, 78, 79.
Магнитный железняк — 68, 75.
« меридиан — 75, 76, 88, 90,
95, ПО.
« спектр постоянного магнита
— 71, 81, 83.
« спектр вокруг проводника
стоком— 91—94, 98—102, 104,
105, 112.
Магнитоэлектрической системы
приборы — 9, 120, 123; § 1, п. 3; § 5,
п. 1, 3.
Манганин — 44; § 4, п. 1.
Манганиновая проволока — 41, 44.
Манипер — 79.
Марганец — 67.
Медная проволока — 18, 21, 22, 25,
38, 39, 41, 90-101, 106, 118, 120,
122—124.
Медный купорос — 25, 36, 40.
Медь —40, 67.
Метод амперметра-вольтметра — 45.
Микрофон модель — 118.
Миллиамперметр — 32.
Модели —22, 60, 85, 109, 113, 115—
120, 123, 125, 126; § 10, п. 4.
Молибденовая проволока — 23, 24,
27.
Молоточек Вагнера — 115.
Морзе, аппарат — 116.
Мостик сопротивлений — 48.
« Уитстона — 46, 47.
Мощность тока — 49; § 14, пп. 1, 5.
Мрамор — 3, 67.
Мультицет — 40.
Мышьяк — 67.
Нагревание проводов — 11, 12.
Нагревательная спираль — 11—13,
15, 21, 33.
Намагничивание — 70, 77, 85, 87t
114; § 8, п. 3.
Направление тока — 2,7.
Напряжение электрическое — 4,5,
53; § 10, пп. 1, 3.
Напряжения ступени —§2, п. 1.
« падение, см. падение
напряжения.
Натриевая щелочь — 8, 23, 27, 40.
Натрий — 67.
Нашатырь — 40, 67.
Нейзильбер — 40.
Непроводники электрического
тока — 3.
Неразветвленная электрическая
цепь — 52—56; § 14, п. 4; § 19.
Несчастные случаи,
предупреждение — § 7.
Нефть — 67.
Никелин — 40; § 4, п. 1.
Никелиновая проволока — 34, 37, 54.
Нихромовая проволока — 11, 40,
41; § 4; п. 1.
Ом, единица сопротивления — § 14,
п. 1.
Ома закон, см. закон Ома.
Омметр — 48.
Остаточный магнетизм — 114.
Падение напряжения — 46, 53—
57, 65, § 14, п. 6.
Паяние проводов — § 8, п. 6.
Параллельное соединение — 48, 57—
61, 63, 66; § 20.
Парамагнитные вещества — 67.
Первая помощь при поражении
током —- § 7.
260

Переключатель — 7, 9, 60; § 3, п. 2.
Переменный ток — 9, 10; § 10, п. 5.
Пермаллой — 67.
Перми ндюр — 67.
Плавкие предохранители — 18—21,
60; § 10, п. 6.
Пластмасса, обработка — § 8, п. 7.
Платиновая проволока — 23, 24, 27,
40, 67.
Поваренная соль — 8, 14, 23, 40.
Поль, Р. —Введение; § 21.
Полюса источника тока — 8, 27, 28.
« магнитные, см. магнитные
полюса.
Полюсиндикаторная бумага — 8,
27.
Поражение током — § 7.
Последовательное соединение — 2,
20, 35, 37, 38, 49, 52—56, 125, 126.
Постоянные магниты —§21.
Постоянный магнетизм —§21.
Постоянный ток — 7, 8, 10, 90; § 10,
п. 5.
Потребители тока — 1, 2; § 10, п. 2.
Правило буравчика — 93.
« левой руки —§21, п. 2.
Предохранители автоматические —
22.
« плавкие, см. плавкие
предохранители.
Прерыватель тока — 115.
Проводимость — § 14, п. 2.
Проводка в жилой квартире—16, 60.
Проводники тока — 2, 3.
Работа тока — § 14, п. 1, 5.
Разветвленная цепь, см.
параллельное соединение.
Разложение воды — 24.
Распределительный щит — § 5, п. 6.
Реостаты 25, 31, 33, 34, 36—40, 43—
46, 54, 55, 58, 61, 64—66,
109, ПО , 120, 122, 123;
§ 1, п. 2; § 4, п. 2.
« декадные — 44, 47, 62; § 4,
п. 2.
Реотан — 40.
Реохорд — 47.
Ртуть — 40, 67.
Рубидий — 67.
Румкорфа катушка — 115.
Сварка электрическая —20.
Световое действие тока — 15.
Свеча Яблочкова, модель — 19.
Свинец — 40, 67.
Сериесный двигатель постоянного
тока — 51, 125—127.
Серная кислота — 23, 26, 40, 94.
Силитовые сопротивления, см.
сопротивления силитовые.
Силовые линии поля — 81, 91, 94,
112, 113.
Склонение магнитное — 88.
Смолы — 67.
Соленоид — 100, 106, 108, 121; § 21,
п. 2.
Соляная кислота — 40.
Сопротивление добавочное — § 4,
п. 2.
« измерительное 44, 47, 48, 50,
§1, п. 2, § 4, п. 3; § 17.
Сопротивление, как деталь — 13, 52
55; § 1,п. 2.
Сопротивление нагрузочное—43, 47,
48, 50; § 4, п. -3.
« поверхностное углеродистое
-§ 4, п. 1.
« регулируемое — § 1, п. 2;
§ 4, п. 3; см. также реостаты.
« силитовое — § 4, п. 1.
« электрическое — 29, 34, 37—
39, 44, 47, 50, 58; § 1, п. 2; § 4,
п. 1;§ 10, п. 1, § 14 п. 1.
Сопротивления законы — 37—39;
§ 14, п. 3; § 16.
Спираль Роже — 106; § 21, п. 3.
Спирт — 8, 36, 40.
Спицы железные и стальные — 10,
11; 70, 73—75, 77—79, 84, 94, 121,
124.
Стальная проволока — 40, 43.
Статитрон — Введение.
Стекло, проводимость — 43, 67.
Стронций — 67.
Сульфат натрия — 27.
Суппермаллой — 67.
Сурьма — 67.
Схема электропроводки — 16, 60.
Текущее электричество — § 10, п. 1.
Телефонные наушники — 118.
Телефонный клапан, модель— ЦТ.
Тепловое действие тока —50; § 10,
п. 6; § 12, § 14, п. 5.
Тепловые электроизмерительные
приборы — § 5, и. 1.
Термоэлектрическое реле — 22.
Титан, химический элемент — 67.
Тормоз ленточный — 51.
Точка Кюри — § 8, п. 1.
Трансформатор — 19, 21; введение,
§ 2, пп. 5, 9.
Углерод — 67.
Угли дуговой лампы —40.
Угольная металлизированная нить
— 40.
« пластинка — 14.
261

Эрстеда опыт — 90; § 21, п. 1.
Угольные стержни — 3, 18—20, 23—
24, 27, 40, 42, 118.
Удельные сопротивления — 40;
§ 14, п. 3.
Уран, химический элемент — 67.
Условные обозначения — § 9.
» эталоны сопротивления
«УЭО — 30—32; § 14, п. 1.
Уход за аккумуляторами — § 2,
п. 2.
» электроприборами — § 1,
п. 6.
Фарфоровая палочка — 3.
Фенолфталеин — 8, 27.
Ферриты — 67.
Ферромагнитные вещества — 67.
Фольга —3, 103, 107, 124, § 8, п. 1.
Формовка пластин аккумулятора —
26.
Фосфор — 67.
Фотовспышка электрическая — 13.
Химическое действие тока — 23—
27; § 10, п. 7; § 13.
Хлор — 67.
Хлороформ — 23.
Хранение приборов — § 1, п. 6.
Хром — 67.
Цена делений шкалы — § 4, п. 2.
Цезий — 67.
Цепь электрическая, см.
электрическая цепь.
Цинк — 40, 67.
Цинково-медный элемент — § 2,
п. 3.
Цинково-угольный » § 2, п. 3.
Цинковый купорос — 40.
Шкала измерительных приборов —
§ 4, п. 2.
Штекеры — § 3, п. 1.
« банановые — § 3, п. 1.
Штепсельная розетка — 1, 4—5, 14,
20, 41, 43, 50, 52, 56, 59, 60, 119;
§ 1, п. 1.
Шунт —37, 38, 61.
Шунтирование приборов — 61; § 14,
п. 6.
Шунтовой двигатель постоянного
тока — 126, 127.
Эбонит — § 8, п. 4.
Эбонитовая палочка — 3.
Эйхенвальд, А. — § 21, п. 1.
Электрическая печь — 12,
«с плитка 12, 45, 47.
« цепь — 1,2, 5; § 1,
п. 2; § 3, п. 4; § 10, п. 2.
Электрическая цепь, моделирование—
« 5, 16, 60.
Электрический зажигатель — 13.
« звонок — 115.
« кипятильник — 12.
« нагреватель — 12.
« ток. — Введение;
1—4, 6; § 10, п. 1.
Электрическое сопротивление, см.
сопротивление электрическое.
Электродвижущая сила — 53, 65.
Электрокинематика—§ 10, п. 1.
Электролиз — 24, 25.
Электролиты — 23, 36.
Электромагнитное реле—22, 119.
Электромагнитной системы
приборы — 9, 122, § 1, п. 3; § 5, п. 1.
Электромагниты — 108, 111—113;
§ 24, п. 4.
Электродвигатель — 51, 125—127;
§ 1, п. 4; § 6, пп. 1, 2, 3; § 28.
Электрон — § 10, п. 2.
Электропроводимость — 3, 23.
Электроскоп — 4, 5; § 5, п. 4.
Электростатика — Введение.
Электростатический генератор
ленточный — Введение.
Электрофорная машина — Введение;
§ 8. п. 4.
Элементы гальванические—§ 2, п. 3.
Эрстед, X. — § 21, п. 1.

Георг Шпрокхоф
ЭКСПЕРИМЕНТ ПО КУРСУ
ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ФИЗИКИ
ЧАСТЬ 4
Редактор Т. С. Гусева
Переплет художника Г. С. Смеловой
Художественный редактор Я. В. Любарский
Технический редактор В. И. Корнеева
Корректор М. В, Голубева
* *
*
Сдано в набор 16/XII 1960 г. Подписано к
печати 15/V 1961 г. 60X92Vie. Печ.л. 161/*
Уч,-изд. л. 15,7, Тираж 26 000 экз.
* *
Учпедгиз.
Москва. 3-й проезд Марьиной рощи, 41
Полиграфкомбинат
Саратовского совнархоза, г. Саратов,
ул. Чернышевского, 59.
Заказ 2065
Цена без переплета 42 коп.
Переплет 15 коп,