Бесплатная техническая библиотека

Подводная молния. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

Рассказывают, что в конце 1940-х годов прошлого века студент Лева Юткин пережидал грозу на берегу озера. Внезапно молния ударила в воду, подняв к небу огромный фонтан, окативший юношу с головы до ног. Дивное явление запомнилось. Школьный учитель дал Леве небольшую электростатическую машину, и студент не пожалел нескольких лет, чтобы экспериментально воспроизвести увиденное.

Казалось бы все просто: один провод бросить в сосуд с водой, другой поднести к ее поверхности да покрутить рукоятку машины. Но и первая, и сотая искра никакого эффекта не дали...

А потом получилось. Небольшой аквариум вдруг негромко раскололся на несколько больших кусков, и вода хлынула в комнату. Этот успех и определил дальнейшую жизнь Юткина-изобретателя.

Оказалось, если правильно провести электрический разряд в воде, да еще использовать для этого источник энергии помощнее, чем школьная электростатическая машина, то получался мощный взрыв. Его сила разрушала любые материалы. Все говорило о давлениях в тысячи и десятки тысяч атмосфер. Не удивительно, что в 1950 г. оду Л.А.Юткин совместно со своей супругой Лидией Александровной Гольцовой подает заявку на "Способ получения высоких и сверхвысоких давлений". Заявка увенчалась авторским свидетельством, правда, через семь лет... (Впоследствии Л.А.Юткин и Л.А.Гольцова сделали еще около 150 изобретений!)

Во время электрического разряда в воде происходят сложные процессы. На первой его стадии, длящейся микросекунды, образуется плазменный канал с температурой до 40000° С. Плазма расширяется со скоростью, соизмеримой со скоростью звука в воде (1410 м/с). Так образуется первая ударная волна и полость, наполненная раскаленным паром и газом, которая постепенно заканчивает свое расширение, затем начинает пульсировать и в конце концов схлопывается.

Возникает кумулятивный эффект, похожий на тот, что используется в бронебойных снарядах. Возникающее на этой стадии давление, по оценкам ученых, может достигать 450 тысяч атмосфер. Неудивительно, что нет материалов, способных устоять в воде перед электрической искрой.

Отметим, что электрические разряды в воде наблюдали еще в XIX веке. Но ученые не увидели в них ничего примечательного. А Л.А.Юткин обнаружил много интересного. Потому весь круг явлений, связанных с электрическим разрядом в воде и других жидкостях, принято называть электрогидравлическим эффектом (ЭГЭ), или эффектом Юткина.

В ЭГЭ до 30-80% электрической энергии переходит в механическую работу, а тепла порою выделяется значительно, в 2-3 раза, больше. Причина - в процессах, происходящих в моменты схлопывания полости. К сожалению, мы мало о них знаем. Основная их часть происходит, когда полость уменьшается до размеров, не различимых ни в один микроскоп. К тому же и длится наиболее интересный этап схлопывания много меньше, чем миллиардная доля секунды. Тем не менее, недостаток теоретических знаний не мешает практическому применению эффекта Юткина.

Прежде всего, это дробление самых различных материалов, начиная от простого превращения каменных глыб в щебень. Так, при реконструкции одного из мостов в Москве старые бетонные детали при помощи электрических разрядов превратили в крошку, которую пустили на изготовление новых.

Но есть процессы дробления более тонкие. На поверхности стальных деталей, отливаемых в земляную форму, остается прочно въевшийся в нее слой земли и окалины. Удаление его крайне трудоемко, если не применять ЭГЭ. А если им воспользоваться, то процесс оказывается крайне простым. Детали кладут в ванну, несколько ударов подводной молнии - и их поверхность чиста.

Эффект Юткина позволяет не только крушить, но и созидать. Вот как, например, с его помощью штампуют детали из металлического листа. Сначала делают матрицу - деталь, обратную по форме той, которую хотят получить. Ее помещают на дно ванны, сверху прочно прижимают лист металла и откачивают из-под него воздух. Затем сверху наливают воду, и в ней производят разряды. Лист металла прогибается и точно заполняет всю поверхность матрицы.

Надо сказать, что листовую штамповку можно производить и множеством других способов, например, давлением масла или ударом молота по слою резины. Но тут необходимо применять особо пластичный и мягкий металл, значит, деталь получается непрочной. Эффект Юткина позволяет штамповать детали из хрупких и прочных металлов, и деталь получается очень прочной.

Способен ЭГЭ и бурить. Бур Юткина состоит из пластмассового стержня с электродом внутри и коронки из любого металла, например, меди. И коронка, и стержень неподвижны, вращается только легкий проволочный электрод. Через еще один из каналов в стержне подается вода. При каждом повороте электрода зубцы неподвижной коронки обегает множество искр, дробящих в пыль лежащую внизу породу, а вода уносит ее на поверхность. И нет пород, которые могут устоять перед таким буром.

Однажды Л.А.Юткин и Л.А.Гольцова подвергли ЭГ-ударам обычную почву, продувая через нее воздух. Дело в том, что содержащиеся в ней минеральные соли поступают к корням растений, в основном, с поверхности ее частиц. Микромолнии раздробили их, поверхность увеличилась, и большая часть содержащихся в почве солей стала доступна корням растений. Более того, содержащийся в воздухе азот перешел в форму химических соединений, доступных растениям. Обычная земля превратилась в прекрасное экологически чистое удобрение!

Об эффекте Юткина можно говорить еще долго, но лучше его попробовать своими руками. Главное - источник высокого напряжения, способный создавать резкие, быстро нарастающие импульсы. В промышленных установках для этого применяется высоковольтный трансформатор на 30-60 кВ, который через выпрямитель заряжает конденсатор. Однако сделать такой источник питания очень трудно, да и работать с ним опасно.

Самый простой способ - это поступить так же, как и сам Юткин: начать опыты с небольшой школьной электростатической машиной, которая может дать около 30000 В. С ней вам предстоит собрать цепь, состоящую из двух воздушных разрядников и электродов, укрепленных на дне ванны. Но вначале нужно привести в полный порядок саму электростатическую машину - разобрать и тщательно очистить от пыли.

Внимание! Все работы с электрической машиной опасны! Их можно вести только в присутствии взрослых!

Для нас очень важны стоящие на ее подставке два высоковольтных конденсатора типа "лейденская банка". Они представляют собою стаканы, оклеенные фольгой. Их следует очищать от пыли особенно тщательно, стараясь при этом не повредить фольгу, которая является обкладкой конденсаторов: пыль при высоких напряжениях неплохой проводник. Замыкая ток, вырабатываемый машиной, она не позволит набрать высокое напряжение.

Следует также обратить внимание на маленькие медные щеточки - токосъемники. Их нужно очистить от темного налета окислов. И наконец, электростатическую машину нужно хорошо просушить. Для этого поставьте ее на сутки возле горячего калорифера. После этого она начнет так работать, что вы ее не узнаете. Искры будут большие, звонкие и частые. Теперь приступаем к получению электрогидравлического эффекта.

Вам понадобится ванна с прозрачными стенками. Стеклянный сосуд не годится - он не выдержит гидравлический удар. Лучше взять нижнюю часть от пятилитровой пластиковой бутыли.

Ее следует соединить с электростатической машиной при помощи высоковольтного провода, наподобие того, что применяется в системе зажигания автомобиля. Для формирования импульса необходимо сделать два разрядника. Каждый из них представляет собой укрепленные на куске пластмассы шарики диаметром по 15-20 мм. Их можно найти среди старых школьных приборов. Разрядники отрегулируйте так, чтобы расстояние между шарами равнялось 15-20 мм.

На дне ванны укрепите разрядные электроды. Их роль выполняют зачищенные концы высоковольтного провода. Расстояние между ними 50-80 мм. После этого наливаете в вашу ванну воду - и начинайте эксперименты.

Автор: А.Ильин

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ О Луне, ртути и землетрясениях

▪ Пульс Земли

▪ Из каких газов состоит воздух

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Нечистая кровь 01.03.2005 Всемирный фонд охраны дикой природы провел анализы крови 44 членов Европейского парламента на содержание опасных синтетических соединений, вносимых человеком в окружающую среду. Определялось 101 вещество, относящееся к четырем группам химикатов: хлорорганические пестициды, полихлорированные дифенилы, фталаты и перфтораты. Парламентарии подверглись обследованию добровольно. У всех депутатов, сдавших кровь, обнаружены представители всех четырех классов соединений. Наиболее часто встречаются в крови 13 потенциально токсичных веществ, в том числе продукты распада ДДТ, запрещенного в Европе в 1972 году, и полихлордифенилов, запрещенных с 1987 года. Среди соединений с самой высокой концентрацией в крови - один из фталатов, диэтилгексилфталат, широко применяемый как пластификатор в изделиях из пластмасс, синтетических ковровых покрытиях, в красках и лаках. До января 2003 года диэтилгексилфталат применялся даже в косметике, но его запретили, как только выяснилось, что он влияет на эндокринную систему и половые железы. Обнаруженные концентрации всех этих соединений настолько невелики, что нельзя с уверенностью говорить о каком-то их влиянии на здоровье депутатов. Но полученные данные наглядно показывают, насколько распространены в окружающей среде опасные синтетические химикаты.

Другие интересные новости:

▪ Мясо из кукурузы

▪ Невидимая система для защиты велосипедов от краж

▪ LP5907 - малошумящий LDO от Texas Instruments

▪ Однослойный графен продемонстрировал гигантское магнитосопротивление

▪ Лекарства из дрожжей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по физике. Подборка статей

▪ статья Международное сотрудничество в области безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что такое кислород? Подробный ответ

▪ статья Кокорник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Незабудка в охране автомобиля. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Регулирование мощности низковольтной нагрузки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025