Стекло — плохой проводник, или, как говорят, изолятор или диэлектрик. Поэтому оно электризуется трением: электричество остается на конце палочки и не передается на всю его поверхность. Металлическая палочка, электризуясь при помощи трения, проводит электричество по всей своей длине, передает его нашему телу, а тело без задержки проводит его в землю.
Чтобы не допустить перехода электричества в землю, металлическую палочку вкладывают в стеклянную трубку, вклеивая ее сургучом. Получается стеклянная ручка — изолятор, и через нее электричество металлического прута не может перейти в наше тело. С помощью таких изоляторов можно электризовать и металлические предметы.
Чтобы понять некоторые свойства электричества, проделайте такой опыт.
Рис. 98
Сложите две стопки книг и укрепите на них, как показано на рис. 98, две стеклянные трубочки так, чтобы они выступали приблизительно на 15 сантиметров. На концы этих трубочек положите толстую металлическую проволоку. К одному концу проволоки подставьте подвешенный на стеклянной трубочке бузинный шарик. Чтобы проволока не скатывалась со стеклянных трубок, можно привязать ее ниткой. Если теперь другой конец проволоки вы тронете наэлектризованной стеклянной палочкой, электричество с палочки сейчас же перейдет на проволоку, и вы увидите, как шарик притянется к ней. Электричество распространилось по проволоке, но уйти с нее оно не может потому, что стеклянные трубки, на которых лежит проволока, не пропускают электричество.
Теперь на те же стеклянные трубочки положите вместо электрической проволоки длинную стеклянную палочку. Вы можете сколько угодно натирать один конец этой палочки или пробовать передать ей электричество с другой стеклянной палочки, все равно у вас ничего не получится: бузинный маятник не шевельнется. Но если вы подставите маятник к другому концу наэлектризованной палочки, он сейчас же притянется к нему.
Разные электричества. Мы надеемся, что наши читатели не только будут делать опыты, которые мы описываем, но постараются понять все причины и законы, на которых основаны эти опыты. Мы же облегчим эту задачу и опишем несколько легких опытов. Приборы для опытов у нас уже имеются.
Первый прибор — это бузинный шарик на шелковинке. Притяните его наэлектризованной стеклянной палочкой, только дайте ему дотронуться до палочки, чтобы он пристал. Если он не отпадет сам, отнимите палочку, не дотрагиваясь до шарика рукой. Теперь, как бы вы ни приближали наэлектризованную палочку к шарику, она не только не будет его притягивать, но наоборот — он будет убегать от палочки, увертываться от нее так же, как за минуту до этого сам бросался к ней навстречу.
Что же произошло? Произошло вот что. Часть электричества из палочки в момент прикосновения ее к шарику перешла в шарик. Дотроньтесь до шарика пальцем. Этого достаточно, чтобы разрядить его, и после этого он по-прежнему будет притягиваться к палочке. То же самое произойдет, если вместо стеклянной палочки вы возьмете сургуч. Шарик притянется к нему, а затем, после прикосновения, будет отталкиваться.
Возьмите теперь две подставки с шариками и зарядите шарики разными электричествами: один — электричеством стекла, другой — электричеством сургуча. Шарики тотчас же притянутся друг к другу. Если же зарядить их одним и тем же электричеством, они будут отталкиваться друг от друга (рис. 99, А и Б).
На основании этих опытов мы можем вывести три важных заключения:
1. Ненаэлектризованный шарик притягивается стеклянной, сургучной и гуттаперчевой палочками. Это значит, что предметы, заряженные каким угодно электричеством, притягивают ненаэлектризованные предметы.
2. Шарик, заряженный электричеством стеклянной палочки, не только не подходит к ней близко, но даже отталкивается от нее. Значит, тела, заряженные однородным электричеством, отталкиваются друг от друга.
3. Шарики, заряженные один — электричеством стеклянной палочки, а другой — электричеством сургучной, притягиваются друг к другу, а заряженные оба то одним, то другим электричеством отталкиваются. Значит, тела, заряженные разнородным электричеством, притягиваются друг к другу.
Вы, вероятно, сами догадались, почему мы подвешиваем шарики на подставках из стекла. Стекло не проводит электричество в землю, и опыты с шариками можно производить спокойно. Сухой воздух не проводит электричество, а влажный проводит довольно хорошо. Поэтому опыты с электричеством трудно производить во влажном воздухе. Перед опытами подставки нужно вытирать суконкой или немного прогревать их. Можно покрыть стекло спиртовым лаком. Он тоже плохой проводник электричества и хуже стекла принимает влагу.
Произведя опыты с бузинными шариками, вы убедитесь, что в предметах действительно есть электричество, потому что увидите проявление его.
Прибор, с помощью которого вы убедитесь в существовании электричества, называется электроскопом. Еще более простой электроскоп можно устроить из обрезков папиросной бумаги.
Вырежьте полоску папиросной бумаги 20 сантиметров длиной и 1–2 сантиметра шириной, согните ее пополам, проденьте в петлю из тонкой медной проволоки, а середину проволочной петли привяжите шелковой ниткой к стеклянному штативу так, чтобы концы бумаги висели вниз (рис. 99, В). Если вы дотронетесь до проволочной петли наэлектризованной сургучной или стеклянной палочкой, концы бумажки сейчас же разойдутся в разные стороны. Электричество с сургуча или стеклянной палочки переходит в бумагу, и концы ее, точно предметы, висящие рядом и наэлектризованные одним и тем же электричеством, отталкиваются друг от друга.
Чтобы предохранить такой электроскоп от ветра или сырости, надо поместить его в стеклянную бутылку или под стеклянный колпак.
Еще чувствительнее будет этот аппарат, если бумагу заменить сусальным золотом. Две полоски сусального золота 4–5 сантиметров длиной и 2–3 миллиметра шириной приклеиваются яичным белком к заостренному нижнему концу медной проволоки (рис. 99, Г). Сусальное золото обычно продается в специальных книжечках, и разрезать его нужно вместе с бумагой, между которой оно там лежит. Разрезать можно и перочинным ножом на чем-нибудь твердом: главное — не касаться его пальцами, оно пристает к коже и скручивается.
Рис. 99
Приклеивается золото так: чуть-чуть смазывается белком конец проволоки и прикладывается к одной золотой полоске. Когда клей высохнет, также приклеивается золотая полоска с другой стороны. С сусальным золотом надо обращаться очень осторожно: даже от дыхания оно может улететь или свернуться. До приклеивания проволока тщательно вычищается мелкой стеклянной бумагой и второй конец ее закругляется.
Чтобы лучше предохранить прибор от сообщения с землей, вклейте проволоку с листочками в стеклянную трубку. Вклеить ее можно расплавленным сургучом.
Стеклянную трубку с проволокой внутри вставьте в пробку (рис. 99, Г) и для предохранения от влияния ветра и влаги поместите этот прибор в тонкостенную стеклянную колбу. Колбу хорошенько высушите в теплом месте, а для усиления действия электроскопа на нижнюю часть ее наклейте полоску оловянной фольги (рис. 99, Д).
Полоска должна пройти через центр дна колбы и прийтись напротив полосок золота как раз так, чтобы золотые полоски при раздвигании получались точно против оловянных.
Этот электроскоп так чувствителен, что до него даже нельзя дотрагиваться натертой сургучной или стеклянной палочкой, так как листочки слишком сильно оттолкнутся друг от друга и могут совсем оторваться.
Поэтому для опытов с таким чувствительным электроскопом употребляется еще особый «посредник» (рис. 99, Е). В небольшую стеклянную трубку вклеивается на сургуче кусочек медной проволоки. Этой палочкой, ее проволочным концом дотрагиваются до того предмета, в котором хотят обнаружить электричество. Затем этим же концом прикасаются к концу проволоки электроскопа. Если только в испытуемом теле есть электричество, золотые полоски сейчас же разойдутся в разные стороны.
Чтобы разрядить прибор для нового испытания, достаточно дотронуться пальцем до проволоки электроскопа.
Положительное и отрицательное электричество. Если вы будете переносить палочкой посредника электричество со стеклянной палочки на электроскоп, то от каждого нового заряда золотые полоски будут раздвигаться все шире и шире. Разрядив аппарат пальцем, начнем также заряжать его электричеством от сургучной палочки. Вы увидите, что получается то же самое. Значит, последовательная зарядка однородным электричеством увеличивает количество его в электризуемом теле.
Но если к электроскопу, заряженному электричеством стеклянной палочки, вы приложите предмет, заряженный электричеством сургучной палочки, вы увидите, что золотые полоски начнут сближаться и, может быть, совсем повиснут. Электроскоп разрядится. Оказывается, что одно электричество уничтожается другим.
Одно электричество, получаемое от стеклянной палочки, условно названо положительным. Обозначают его знаком плюс (+). Другое электричество, получаемое от сургучной палочки, принято называть отрицательным электричеством. Обозначают его знаком минус (—). Эти знаки всегда употребляют и в статьях об электричестве и при изображении электрических аппаратов на рисунках и чертежах.
Многочисленными опытами было установлено, что существует только два этих вида электричества, какими бы способами мы его ни добывали.
Электрофор. Электричества, которое мы получаем, натирая стеклянную или другие палочки, очень немного. Чтобы получить значительное количество электричества, пользуются специальным прибором, называемым электрофором, или всевозможными машинами, дающими электричество.
Электрофор нетрудно соорудить самому.
Сделайте из жести круглый таз (рис. 100) диаметром 20 сантиметров и высотой 3 сантиметра. В этот таз положите столько толченой канифоли, чтобы, когда она растопится, уровень ее был примерно на 1 сантиметр ниже края тазика.