Установка. В банку насыпана земля, смоченная раствором NaCl. Две железные пластины, имеющие форму, указанную на рис. 21. К ним припаяны проводники. Размеры пластин, вообще говоря, безразличны, но они должны свободно помещаться в банке, так как учащимся придется глубоко вдавливать их в землю, разрезая ее остроугольной стороной пластинок. Миллиамперметр, или амперметр, в зависимости от ЭДС источника тока. Батарея гальванических элементов (анодная батарея) или мощный выпрямитель переменного тока и т. п. Соединительные провода. Выключатель.

Условие задачи. Составьте цепь из батареи элементов и последовательно включенных амперметра, выключателя и земли в банке с опущенными в нее двумя железными электродами. Электроды погружайте в землю их остроугольной стороной, сильно надавливая рукой, обернутой платком, на верхний край электрода.

Замкните цепь выключателем и запишите показания амперметра. Примерно через каждые две минуты записывайте новые показания амперметра. Оставьте включенной установку и вернитесь к ней через час. Вновь запишите показания амперметра.

Как изменилась сила тока? Какие причины вызвали эти изменения?

Дополнения. 1. Выньте из земли электрод, соединенный с положительным полюсом батареи. Затем, не шевеля второго электрода, начните выгребать землю из банки чайной ложкой со стороны вынутого электрода. Удаляйте землю из банки так, чтобы около поверхности электрода остался пласт земли, толщиной примерно в 1–2 см. Затем возьмите второй (вынутый ранее) электрод, осторожно просуньте его между пластом земли и первым электродом и отделите, насколько возможно, весь пласт от первого электрода. Рассмотрите внимательно поверхность пласта земли, соприкасавшуюся с электродом.

Не заметили ли вы в ней некоторых особенностей, с помощью которых можно очень просто объяснить увеличение сопротивления заземления при длительной работе с достаточно сильным током?

2. Как вы полагаете, восстановится ли первоначальное значение сопротивления заземленных электродов, если в течение длительного времени не включать их в цепь электрического тока?

3. При большой или малой поверхности заземленных электродов быстрее увеличивается сопротивление цепи? Почему?

4. Можно ли для данных заземленных электродов подобрать такую рабочую силу тока, при которой практически изменения их сопротивления не произойдет? Объясните.

5. Какие выводы вы можете сделать из ваших опытов о правилах заземления при различных практических установках (телеграф, радиоприемник, телефон и т. д.).

Решение и пояснения

95. (10, 7-й кл.) Сила тока ослабевает. Это происходит вследствие значительного увеличения сопротивления слоя земли, прилегающего к электродам, особенно к катоду. Газы, выделяющиеся на электродах в результате электролиза, налипают в виде пузырьков на поверхность земли, соприкасающуюся с электродами.

Дополнения. 1. Если проделать все быстро, то можно отчетливо заметить блестящие пузырьки газа, покрывающие поверхность пласта земли.

2. Восстановится.

3. При малой.

4. Можно в том случае, когда скорость выделения газа не превышает скорости его поглощения землей. Это и имеет место во всех практических установках, использующих заземления.

5. Правила вытекают из предыдущих пунктов. Первое дополнение существенно подсказывает решение задачи.

Чем больше сила тока, проходящего через землю, тем быстрее наступит его ослабление.

При налаживании установки преподавателю следует, сообразуясь с реальными возможностями кабинета, учитывать, главным образом, следующее: чем слабее ток, проходящий через землю (меньше ЭДС источника тока), тем более чувствительным должен быть амперметр (миллиамперметр) и тем меньших размеров должны быть электроды, расположенные на близком расстоянии один от другого. В связи с этим возможно, что придется внести некоторые изменения в условие задачи.