Загадки электричества
— Воспользуемся, товарищи, током от городской станции, а вместо указателя возьмем электрическую лампочку. Вот вам проволоки для включения; вот две головные шпильки вместо „стержней" и банка вместо Немецкого моря.
Повышение уровня воды в банке мы будем отмечать по степени яркости горения лампы.
— Ну-ка, товарищи, покажите на практике, как выполнить такую установку.
Установка вполне понятна из рисунка 9. Ток из одного провода городской сети 1 шел в лампочку накаливания, затем
Рис. 9. Чем больше мы подливали воды в банку, тем ярче горела лампочка.
по проволоке проходил в соединенную с ней головную шпильку, из нее в воду, из воды во вторую шпильку и, наконец, по проволоке возвращался во второй провод городской сети.
Чем больше мы наливаем воды в банку, тем по большей толщине ее идет ток и лампочка начинает гореть светлей. Это происходит оттого, что чем толще проводник, тем меньше он оказывает сопротивления току.
Вообще можно сказать, что сопротивление проводника будет прямо пропорционально его длине и удельному сопротивлению и обратно пропорционально площади его поперечного сечения.
Эту зависимость можно записать такой формулой:
где R—сопротивление в омах, ρ — удельное сопротивление, l — длина в см S — площадь сечения в см2
Ом—это практическая единица сопротивления.
1 ом равен сопротивлению столба ртути длиной в 106 см при площади сечения в 1 мм2.
Сопротивление раствора зависит от длины и толщины (от площади) погруженной в жидкость шпильки.
Тут же следует заметить, что подобная установка дает возможность очень легко убедиться на опыте в зависимости сопротивления и от длины проводника. Стоит лишь сдвигать и раздвигать шпильки для того, чтобы по яркости горения лампы можно было убедиться в этом.
Когда мы решили, наконец, как следует соединить все отдельные части установки, то мы чуть было не отказались от этого проекта, так как наше „Немецкое море“ совершенно не проводило тока. Мы наливали полную банку воды, и, несмотря на это, лампочка даже не накалялась. Для нас была понятна причина этого — вода имеет огромное сопротивление и через нее проходит такой слабый ток, который не может накалить волосок лампочки, но от этого соображения решить задачу становилось не легче. Наоборот, казалось, что в обстановке нашей комнаты ее вообще нельзя решить.
Однако, кто-то из нас вспомнил, что морская вода „соленая“. Мы посолили немедленно и воду в банке, и лампочка загорелась. Конечно, мы не могли удержаться, чтобы не испробовать таким простым способом другие растворы. Мы подливали уксус, нажимали лимон, насыпали вместо соли (поваренной) соду, глауберову соль и проч. Легко было заметить по силе света лампочки, что: 1) сопротивление различных веществ различно, 2) сопротивление растворов кислот меньше растворов солей и 3) сопротивление раствора зависит от его концентрации.
Между прочим, мы вспомнили, что удельное сопротивление материала проводника равно сопротивлению его отрезка длиной в 1 см с поперечным сечением в 1 см2.
Как различны сопротивления веществ, мы поняли тогда, когда рассчитали, что удельное сопротивление железа в 7 раз, а чистой воды приблизительно в пять триллионов раз больше, чем меди. Если взять столбик чистой воды длиной в 1 мм то его сопротивление было бы равно сопротивлению медной проволоки с таким же сечением длиною в 60000000 км. Длина такой проволоки была бы в 150 раз больше среднего расстояния луны от земли.
Разрешив все эти вопросы, мы и подумать не могли, что кто-нибудь захочет нас вернуть к старому вопросу задачи № 36.
— Мы отклонились, товарищи, в сторону. Я во всяком случае не считаю доказанным, что в качестве обратного провода электростанции не пользуются землей. у меня есть очень серьезные соображения, из которых, надеюсь, вы поймете, что и ток электростанций пускается через землю.
1 Во всех работах включение в городскую сеть у нас производилось через штепсель.