Загадки электричества
Как определить простейшим способом силу тока, потребного для питания 50-свечной лампочки накаливания?
Задача эта была, конечно, очень проста. Мы не надеялись нашими простыми средствами добиться точных результатов — нас вполне удовлетворили бы приблизительные. Мы взяли большую банку, налили в нее насыщенный раствор поваренной соли и опустили в нее два электрода: два железных гвоздя, один из которых был укреплен концом вверх. Над ним мы укрепили перевернутый стакан, наполненный раствором соли.
Рис. 28. Наш кулонометр. Объем стакана мы узнали следующим образом: измерили клеенчатым метром его высоту и длину окружности. Как известно, объем цилиндра равен πr2h.
Этот прибор мы назвали кулонометром. Мы включили его в осветительную сеть последовательно с электрической лампочкой. Очевидно, что сила тока должна была быть одна и та же как в нашем приборе, так и в лампочке: в каждой точке замкнутой цепи (без ответвлений) сила тока будет постоянной величиной. Но так как городской ток у нас был переменный, то мы включили еще последовательно выпрямитель (рис. 28). Замкнув ток, мы принялись наблюдать, как водород стал постепенно заполнять стакан и вытеснять из него жидкость. Мы точно заметили время начала опыта — было 7 час. 25 мин. Электрохимический эквивалент водорода мы отыскали в учебнике физики. Он равнялся 0,00001. Это значило, что 1 A в 1 сек. выделяет всегда при электролизе любого вещества (на катоде которого выделяется водород) 0,00001 грамма водорода. Следовательно, нам оставалось только выждать, пока не наполнится весь стакан водородом, и в этот момент точно заметить время. Однако, взвесить выделившийся водород без специальных сосудов и очень чувствительных весов невозможно. Это нас мало смутило, так как мы вместо веса могли измерять объем, а это было уже значительно проще.
Удельный вес водорода, т.-е. вес его 1 куб, см в граммах равен 0,00009. Следовательно мы найдем число куб. см υ выделяемых 1 A в 1 сек., разделив массу в граммах на удельный вес.
υ = 0,00001/0,00009=0,11 куб. см.
Оставалось только возможно точнее узнать объем стакана. Он оказался равным 250 куб. см.
Когда часы показали 10 ч. 25 м., мы решили выключить ток, так как стакан наполнился водородом. Теперь у нас в руках были все данные. Оставалось только подставить их в формулу, предварительно определив время в секундах.
I=250/0,11∙10800=0,21 A
Товарищи! — крикнул один из нас. — Да ведь это совершенно невозможный, немыслимый результат. Этот результат сам по себе загадка, о которой я вам сообщу в задаче № 61.