Условие задачи. Вы видели на уроке физики, как тонкая железная проволока, протянутая над демонстрационным столом, раскаляется до светлокрасного каления под действием электрического тока. Если бы вы проделали такой опыт, включив последовательно с раскаленной проволокой амперметр, то заметили бы, что сила тока в цепи постепенно убывает. Наоборот, если бы вы поддерживали в цепи постоянную силу тока, то проволока начинала бы раскаляться все сильнее и сильнее, пока не перегорела бы.

Попытайтесь объяснить причину, вызывающую это явление, исходя из соображений о тех процессах, которые происходят на поверхности раскаленной проволоки (железной), когда она окружена воздухом.

Решение и пояснения

91. (7, 10-й кл.) Возникновение на поверхности раскаленной проволоки окалины, не проводящей электрического тока. Вследствие этого активный диаметр проволоки уменьшается и ее сопротивление растет. Поддерживая постоянную силу тока в проволоке, у которой непрерывно уменьшается ее диаметр, мы доводим проволоку до все более высокой температуры. В результате проволока перегорает.

Периодическое нагревание проводника переменным током.

Установка. Две одинаковые лампочки на 40 вт (127 в) ввинчены в патроны со шнуром и, соединенные последовательно, могут одновременно включаться в сеть городского тока. В баллоне одной лампочки сделано отверстие.

Условие задачи. Перед вами две одинаковые, последовательно соединенные лампочки накаливания, однако в верхней части одной из них сделано отверстие. Включите их в сеть городского тока.

Как с помощью этой установки можно доказать на опыте, что проходящий через лампочки ток – переменный?

Дополнения. 1. Установите ось лампочки с отверстием в баллоне горизонтально. Поднесите к отверстию пламя спички или свечи. Включите затем лампочку в сеть. Что при этом происходит? Почему?

2. Выключите лампочку из сети. Что при этом происходит с пламенем? Почему?

Решение и пояснения

92. (7, 10-й кл.) К отверстию в баллоне прижимаются ухом. Отчетливо слышен гудящий звук переменного тока, возникающий вследствие периодического нагревания нити.

Дополнения (даются вместе с задачей). 1. Пламя свечи отклоняется от отверстия вследствие теплового расширения воздуха в баллоне.

2. Пламя втягивается в отверстие баллона.

Следует в этой установке учесть, что нить лампочки, в баллоне которой имеется отверстие, не должна накаляться. Для этой задачи, в случае слабого накала нити, можно и не включать дополнительного сопротивления, а поступить следующим образом: когда учащийся приложит лампочку отверстием к своему уху, то замкнуть цепь приблизительно на полминуты. При таком кратковременном замыкании цепи нить лампочки не успевает накалиться. Такие кратковременные замыкания можно проделать несколько раз, для того чтобы звук был совершенно отчетливо воспринят учащимся.

ЭЛЕКТРОЛИЗ. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

Закон электролиза.

Установка. Обычный электролизер, употребляемый для получения из подкисленной воды водорода и кислорода. Стеклянные трубочки, в которых собирается кислород и водород, имеют деления, калиброванные на объем газа. Электролизер включен в цепь аккумулятора через рубильник. Справочник, в котором указан электрохимический эквивалент водорода и его плотность.

Условие задачи. Запишите, с каким делением трубочки совпадал уровень жидкости перед замыканием цепи. (Отсчитывайте деления в той трубочке, где выделяется водород.) Включите прибор для электролиза в цепь, замкнув рубильник. Через некоторое время, когда уровень жидкости в водородной трубочке подойдет к какому-нибудь новому делению, находящемуся от первого на расстоянии приблизительно 5 см, выключите рубильник.

Сколько минут прошло от момента включения до момента выключения рубильника?

Примечание. Каждое деление трубочки соответствует 0,5 см³.

Дополнения. 1. В каком случае вы получили бы более точный результат – при измерении выделившегося водорода или кислорода?

2. Какие две причины приводят к меньшей точности измерений, проводимых с кислородом?

3. За какой промежуток времени вы получите более точный результат?

4. В настоящее время с помощью электролиза можно определить с весьма большой точностью электрохимические эквиваленты. Можно ли с такой же точностью, на основании этих эквивалентов и пользуясь методом электролиза, определять интервалы времени?

5. Почему не применяют на практике „электролитические часы“?

Решение и пояснения

93. (10-й кл.) Вопрос из курса физики.
Дополнения. 1. При измерении выделившегося водорода.

2. Поглощение кислорода водой (абсорбция) в начале электролиза и меньший объем выделяющегося кислорода.

3. Чем больше промежуток времени, тем точнее результат.

4. Можно, если количество вещества, выделяющегося на катоде, измеряется взвешиванием. Следовательно, с газами добиться высокой точности невозможно.

5. Такой способ очень длителен.

Если трубочки электролизера не имеют делений, то необходимо нанести их на стекло с помощью специального карандаша или краски. Измерив внутренний диаметр трубки, определяют, какой отрезок по ее длине занимает 1 c м³ газа. В зависимости от диаметра трубки деления можно наносить и для долей кубического сантиметра газа.

В условии задачи указано, разумеется, только в виде примера, что деление соответствует 0,5 см³.