Хімія і хіміки № 3 2018
Знайшовши помилку на сторінці, виділіть її та натисніть Ctrl + Enter
Не будучи фізиком, я не буду детально зупинятися на теорії, які бажають легко зможуть знайти інформацію про дугових розрядах в довідкових, наукових виданнях і демонстраційних практикумах з фізики.
Електрична дуга - одна з форм електричного розряду в газах. Вона має широке застосування в різних областях науки і техніки. Для отримання електричної дуги потрібен джерело живлення з якомога більшою силою струму (від нього прямо залежить довжина дуги) і зазвичай невеликим напругою [k1]. З цією метою часто використовують знижувальні трансформатори (згадайте зварювальні апарати).
Однак дістати понижуючий трансформатор, як і готовий зварювальний апарат для юних хіміків часто проблематично: більшість домашніх експериментів вони проводять, користуючись підручними засобами (тобто без складного обладнання). Тому ми постараємося обійтися простими і доступними речами.
Колись в школі я захопився електричною дугою, прочитавши про її властивості. Особливо привернула можливість отримувати за допомогою дуги високі температури. Вирішив провести з нею вдома кілька експериментів. Розпитування вчителя фізики допомогли мало. Він сказав тільки, що потрібні графітові електроди, які потрібно розводити, для отримання дуги. Моя перша установка була вкрай примітивна і дуже небезпечна, тому я опишу вдосконалений варіант, зроблений кілька днів тому.
Можу припустити, що деякі Новомосковсктелі вже горять нетерпінням отримати електричну дугу. Давайте відразу домовимося:
Не намагайтеся просто підключити електроди до мережі - це викличе коротке замикання!
Схема "приладу" для отримання електричної дуги (якщо так можна назвати дроти, підключені до опору) проста: через досить потужний опір, яке обмежує силу струму. підключаємо електроди до побутової електричної мережі.
В якості опору добре підходить електричний чайник, тому що його потужність близько 2 кВт, підійде також електроплитка (не менше 1 кВт). Я використовував старий чайник. Правда, вода в ньому швидко закипає, але часу для деяких дослідів вистачає, крім того, частина електроенергії не пропадає марно. Потужність мого чайника 2.0-2.4 кВт, сила струму в даному випадку становить близько 10 ампер.
При таких параметрах струму можна отримати дугу в 1.0-2.0 см між загостреними графітовими електродами від батарейки або трохи більшу в разі електродів з деревного вугілля.
З матеріалів нам буде потрібно багатожильний мідний провід з перетином проводів 1.5 мм 2. Необхідно його близько 4 метрів, але так як досліди краще робити у дворі або на балконі, враховуйте відстань до найближчої розетки. Я використовував додаткову перенесення, щоб провести дроти у двір приватного будинку. Також буде потрібно євро-вилка, 2 "крокодила", розраховані на велику силу струму, з ізоляцією ( "крокодили" служать ручками), 2 маленьких "крокодила" з ізоляцією, що служать для кріплення до вилки чайника і 2 "крокодила" без ізоляції, які послужать зажимами графітових стрижнів.
Дуже бажано передбачити запобіжник на випадок короткого замикання. (Наприклад, якщо раптом зісковзнуть "крокодили" з вилки приладу-опору і ланцюг замкне.)
Я по своїй ліні не включив в ланцюг запобіжник, чого Вам не рекомендую! Вилка та провід закріплені в штативі щоб уникнути зрушень дроти під час досвіду і можливого короткого замикання. яке може статися, якщо маленькі "крокодили" соскочат з вилки і стикнуться. В крайньому випадку, не маючи штатива, як-то закріпіть кінець дроту. Чайник підключений до ланцюга послідовно. Запобіжник приєднаний теж послідовно!
Нам також необхідний зварювальний світлофільтр і гумові рукавички.
Витрати на придбання всіх матеріалів не перевищать 200 рублів.
Крім того потрібно 2 шматочки жерсті для "нарощування" ручки крокодила-кріплення графітового стержня, жерсть кріпиться до крокодилам загнутими краями висновків. При дослідах стрижні сильно розжарюються і без жерстяних "подовжувачів" можуть перегрітися "крокодили-ручки". Для експериментів будуть потрібні графітові електроди, їх можна дістати зі старих батарейок, вони годяться, хоча закороткі, але якщо трапиться нагода, дістаньте довші.
Виготовлення установки ясно з фотографій. Ретельно скріпляйте дроти, пам'ятайте, що поганий контакт приведе до місцевого розігріву.
Якщо ви не працювали з електрикою раніше, ви можете попросити допомогти зібрати установку батька або іншої людини, який в цьому розбирається. Упевнений, що людей, які не здатні приєднати провід до вилки, серед хіміків-любителів немає. Але якщо ви чогось не знаєте, пам'ятаєте, що звернутися за порадою до знає людині не соромно. Така необхідність час від часу виникає не тільки у юних хіміків, а й у хіміків з великим стажем.
Прилад для отримання електричної дуги (вид зверху)