Наведение порядка и повторное использование компонентов
В ходе этого эксперимента ваша батарейка не должна быть повреждена или в значительной степени разряжена. Вы, разумеется, можете использовать ее снова. После выполнения всех опытов не забудьте выключить ваш мультиметр.
Чтобы лучше понять, что такое электрическая энергия, вы сделаете то, что в большинстве книг рекомендуется не делать. Вы закоротите батарейку. Закоротить это значит непосредственно, накоротко, соединить два вывода источника напряжения.
Короткие замыкания
Короткие замыкания могут быть очень опасными! Не следует замыкать накоротко контакты сетевой розетки в вашем доме! Это приведет к громкому хлопку, яркой вспышке, а провод или инструмент, который вы использовали бы для этой цели, будут расплавлены и разлетающиеся частицы расплавленного металла могут стать причиной ожога или повреждения глаз.
Если вы закоротили автомобильный аккумулятор, то сила тока будет настолько большой, что батарея может даже взорваться, выплеснув на вас кислоту (рис. 1.26).
Литиевые батарейки тоже опасны в этом смысле. Никогда не следует закорачивать литиевую батарейку! Это может привести к возникновению пожара и обжечь вас (рис. 1.27).
Для этого эксперимента следует использовать только щелочную батарейку, причем только одну и типа АА (рис. 1.28). Вам следует надеть защитные очки на тот случай, если у вас окажется неисправная батарейка.
Рис. 1.26. Всякий, кто ронял разводной ключ на оголенные клеммы аккумуляторной батареи автомобиля, скажет вам, что короткое замыкание может быть даже очень мощным при «всего лишь» 12 В
Рис. 1.27. Низкое внутреннее сопротивление литиевой батарейки (которая часто используется в ноутбуках) при замыкании приводит к достижению максимального значения тока с непредсказуемыми результатами. Никогда не теряйте бдительности вблизи литиевых батареек
Рис. 1.28. Закорачивание щелочной батарейки может быть безопасным, если вы будете точно следовать приведенным далее указаниям. Даже в этом случае батарейка может стать слишком горячей, что касание к ней может вызвать неприятные ощущения. Обращаю ваше внимание на то, что в эксперименте не следует использовать аккумуляторы любого типа!
Вам понадобятся:
• батарейка типа АА напряжением 1,5 В;
• держатель для одной батарейки;
• предохранитель на 3 А;
• защитные очки (для этой цели подойдут обычные очки или солнечные);
•зажимы типа «крокодил».
Порядок действий
Возьмите щелочную батарейку. Обращаю внимание, что в эксперименте не следует использовать какой-либо аккумулятор!
Вставьте батарейку в держатель для одной батарейки с двумя тонкими изолированными проводами, отходящими от него, как это показано на рис. 1.28. В данном случае не следует применять держатель какого-либо другого типа.
Используя зажим типа «крокодил», соедините очищенные от изоляции концы проводов так, как показано на рис. 1.28. При этом не возникнет искры, поскольку вы используете только низковольтную батарейку с напряжением 1,5 В. Подождите одну минуту, и вы обнаружите, что провода разогрелись. Подождите еще минуту, и батарейка тоже станет горячей.
Тепло создается за счет электрического тока, проходящего по проводам и через электролит (проводящую жидкость) внутри батарейки. Если вы когда-либо пользовались ручным насосом для накачивания воздуха в шины велосипеда, то вы должны знать, что насос при этом разогревается. Электричество во многом ведет себя аналогичным образом. Вы можете представить электрический ток в виде совокупности частиц (электронов), которые делают провод горячим в процессе того, как они «проталкиваются» через провод. Эта аналогия неидеальна, но она достаточно точно соответствует нашим задачам.
Химические реакции внутри батарейки создают некоторое «электрическое давление». Разумеется, правильным наименованием для этого давления будет слово напряжение, которое измеряется в вольтах в честь Алессандро Вольта, одного из первооткрывателей электричества.
Вернемся к «водяной» аналогии. Высота уровня воды в баке пропорциональна давлению воды, и ее можно сравнить с электрическим напряжением (рис. 1.29).