Эксперимент 1. Вкус электричества

Можно ли ощутить на вкус электричество? Наверное — нет, но в данном случае, похоже, что вы это сможете сделать.
Вам понадобятся:
• батарейка типа «Крона» с напряжением 9 В;
• разъем для подключения батарейки;
• мультиметр.

Procédure
Смочите слюной ваш язык и коснитесь его кончиком металлических контактов 9-вольтовой батарейки типа Крона (Figure 1).

Рис.1.

Резкое быстрое покалывание, которое вы почувствуете, будет связано с потоком электрических зарядов, перемещающихся от одного вывода батарейки к другому (Figure. 2) по влаге, которой смочен ваш язык. Поскольку кожа вашего языка очень тонкая (это практически слизистая мембрана) и нервы расположены очень близко к его поверхности, вы можете очень легко ощутить этот поток.

Fig.2

ВНИМАНИЕ! Не более 9 В!

Батарейка с напряжением 9 В не представляет для вас какой-либо угрозы. Но не пытайтесь повторять этот эксперимент с батарейкой с более высоким напряжением или батарейкой большего размера, которая в состоянии поддерживать силу тока большой величины. Также, если у вас есть металлические коронки на зубах, то будьте очень внимательны, чтобы не коснуться их контактами батарейки. Не экспериментируйте с переменным напряжением.

После этого высуньте ваш язык, очень тщательно протрите его кончик салфеткой и повторите эксперимент, не допуская повторного увлажнения языка. Теперь покалывание уменьшится.
Что же произошло? Нам понадобится тестер, чтобы разобраться в этом.

Приборы и инструменты

Выполнение настройки вашего тестера

Большинство тестеров (мультиметров) имеют съемные измерительные провода, известные еще, как измерительные щупы или просто sondes (Figure 3).

Рис.3.

Кроме того, многие приборы имеют три гнезда на передней панели, например мультиметр DT-832 (Figure 4), в которого крайнее верхнее предназначено для измерения больших значений токов. В данном случае это гнездо нам не понадобится.

Рис.4.

Измерительные провода обычно бывают черного и красного цвета (Figure. 3). Вилка черного щупа вставляется в гнездо с от меткой «COM» или «Common» (общий). Вилка красного провода вставляется в гнездо с отметкой «V» или «volts» (вольты) (рис. 5).

Рис.5.

Другие концы измерительных проводов имеют металлические острия, которые называют иглами щупа ou наконечниками щупа, которыми надо касаться компонентов при выполнении электрических измерений. Наконечники щупа предназначены для измерения электрических параметров; они не являются источниками большого электрического заряда. Поэтому они не могут нанести вам какую-нибудь травму, если только вы не поранитесь об их кончики.

Если ваш мультиметр не имеет функции автоматического выбора диапазона измерений, то каждая позиция дискового переключателя режимов и диапазонов измерения соответствует определенному числу. Это число означает «не больше чем». Например, вы хотите проверить напряжение батарейки номиналом 6 В, а у переключателя диапазонов в разделе измерения напряжения «V» имеется позиция 2 В (2000 мВ) и следующая за ней позиция 20 В (см. Figure. 4), позиция 2000 m означает, что «измеряемое напряжение не должно быть больше 2 вольт». Поэтому в данной ситуации вам надо переключиться на следующую позицию, которая означает, что «измеряемое напряжение не должно быть более 20 вольт».

Если же вы сделали ошибку и пытаетесь выполнить какое-либо неправильное измерение, то тестер отобразит единицу, в некоторых, более дорогих мультиметрах появляется сообщение об ошибке, например, «E» (error) или «L» (lapse). В таком случае измените положение переключателя и выполните измерение снова.

Фундаментальные сведения

Омы Мы измеряем расстояние в километрах, вес в килограммах, температуру в градусах Цельсия, а электрическое сопротивление в омах. Ом является международной единицей измерения (входит в систему СИ). В международном обозначении сопротивления в омах ис­пользуется греческая буква омега — «Ω», а в русском обозначении «Ом». Буква «K» (или аль­тернативное обозначение «KΩ» соответственно в русском обо­значении «кОм») означает килоом, что равно 1000 Ом (табл. 1). Буква «M» (или «МΩ» — в русском обозначении «МОм») означа­ет мегаом, что равно 1 000 000 Ом. Таблица 1. Nombre de Ohm Typiquement, произносится, comment Сокращение в международном обозначении Сокращение в русском обозначении 1000 ом 1 килоом 1KΩ или 1K 1 кОм 10 000 ом 10 килоом 10KΩ или 10K 10 kω 100 000 ом 100 килоом 10KΩ или 10K 100 kω 1 000 000 ом 1 мегаом 1MΩ или 1M 1 МОм 10 000 000 ом 10 мегаом 10M Ω или 10M 10 МОм Материал, о котором известно, что он обладает очень большим сопротивлением, называют изолятором. Большинство пластмасс и синтетических материалов, включая цветное покрытие проводов, являются изоляторами. А материал, который имеет очень низкое сопротивление, называют проводником. Такие металлы, как медь, алюминий, серебро и золото, являются отличными проводниками.

Порядок действий при измерении сопротивления

Мы собираемся использовать мультиметр для определения сопротивления вашего языка. Сначала переключите прибор в режим измерения сопротивления. Если у него есть функция автоматического определения диапазона измерения, то вы увидите, что он отображает букву «K», что означает килоомы, или букву «М», что означает мегаомы. Если же вы должны установить диапазон вручную, то начинать нужно со значения не менее 200 000 Ом (200 кОм). Пример выбора режима измерения для мультиметра DT-832 показан на Figure 6.

Рис.6.

Коснитесь концами измерительных щупов вашего языка в точках, расстояние между которыми будет около 25 мм. Посмотрите на результат измерения, он должен быть около 50 кОм. Затем отложите измерительные щупы, высуньте язык и тщательно протрите его насухо. Не допуская повторного увлажнения языка, повторите тест, прибор в этом случае должен показать более высокое значение. Наконец, прикоснитесь концами измерительных щупов к вашей руке или кисти: вы можете вообще не получить каких-либо результатов до тех пор, пока не увлажните кожу руки.

В 9-вольтовой “кроне” содержатся химические вещества, которые освобождают электроны (частицы – носители электрического заряда), создающие в результате химической реакции внутри корпуса батарейки ток от одной клеммы к другой. Для простоты внутреннее устройство батарейки можно представить в виде двух водяных баков, один из которых полный, а другой — пустой (Figure 7).

Figure 7

Если их соединить трубой, то поток воды начнет перетекать из одного в другой до тех пор, пока уровень воды не выровняется. Аналогичным образом, как только вы между двумя выводами батарейки подключаете какую-либо цепь для протекания электрического тока, создается поток электронов между полюсами, даже если этой цепью является всего лишь влажный кончик вашего языка.

Поток электронов может легче проходить через одни проводящие среды (как например, мокрый язык) по сравнению с другими (например, сухой кончик языка).

Базовые сведения

Человек, который открыл сопротивление. Георг Симон Ом — немецкий физик. Родился в 1787 г.. Работал в области электричества большую часть своей жизни. Несмотря на свои ограниченные ресурсы и недостаточные математические способности того времени, Ом в 1827 г. сумел доказать, что электрическое сопротивление проводника, например меди, имеет прямо пропорциональную зависимость от поперечного сечения этого проводника, а ток, который протекает через него, пропорционален напряжению, приложенному к нему при постоянной температуре. Через 14 лет Королевское научное общество Великобритании в Лондоне окончательно признало значение его вклада и удостоило Ома своей высшей наградой — медалью Копли (Copley Medal). Сегодня это открытие известно, как закон Ома.

Дальнейшие исследования

Присоедините разъем для подключения батарейки (Figure 8) к 9-вольтовой батарейке типа «Крона».

Рис.8.

Возьмите два провода, которые присоединены к контактам разъема, и держите их таким образом, чтобы оголенные концы проводов находились всего лишь в нескольких миллиметрах друг от друга.Коснитесь ими вашего языка. Затем увеличьте расстояние между проводами и коснитесь языка снова (рис. 9). Заметили разницу?

Рис.9.

Используя мультиметр, измерьте электрическое сопротивление вашего языка, на этот раз изменяя расстояние между двумя наконечниками измерительных щупов. Когда электрический ток преодолевает меньшее расстояние, то он встречает на своем пути меньшее сопротивление. В результате сила тока (количество переносимого заряда в единицу времени) возрастает. Вы можете попытаться провести похожий эксперимент с вашей рукой, как это показано на Figure 10.

Рис.10.

Попробуйте с помощью мультиметра измерить сопротивление воды. Растворите некоторое количество соли в воде и выполните свой опыт снова. Теперь попытайтесь измерить напряжение в дистиллированной воде (в чистом стакане).

Мир вокруг вас полон материалов, которые проводят электричество с различной степенью сопротивления.

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 мультиметр.