Текст книги "Юный техник, 2010 № 01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Опыты с жидкостями

ЧЕТЫРЕ ОПЫТА

Приготовь для опыта: бокал, тарелку, 2 бутылки, бумагу, спички, кастрюлю с водой, жир.

Посмотрев на рисунок, непременно подумаешь: «Наверное, предметы склеены каким-нибудь особенным клеем для стекла». Но мы не использовали клея. Нам помогло атмосферное давление, как и в знаменитом опыте с магдебургскими полушариями. У нас нет мощных насосов, мы можем только немного разредить воздух, но и этого вполне достаточно.

Бокал и тарелка.Подвесь к потолку бокал за ножку и подержи под ним горящую бумагу. Воздух от нагревания расширится. Если тотчас же смазать края бокала жиром и плотно прижать к ним тарелку, в бокале окажется разреженный воздух и атмосферное давление не позволит тарелке упасть.

Тарелка и бутылка. Горлышко бутылки узкое, поэтому второй опыт сделать довольно трудно. Нужно как можно сильнее разредить в бутылке воздух. Для этого следует поместить бутылку горлышком вниз над кипящей водой. Когда бутылка наполнится парами воды, прижми ее, смазав жиром горлышко, к тарелке и держи так, пока она не остынет. Бутылка прочно присосется к тарелке.

Бутылка и кипяток. Третий опыт гораздо легче. На этот раз бутылку нужно одно мгновение подержать над кипящей водой донышком книзу.

Две бутылки.Аналогично можно «склеить» две бутылки донышками. Наши «магдебургские полушария» будут держаться довольно крепко. Если бы нам удалось полностью выкачать воздух между донышками, нужна была бы немалая сила, чтобы оторвать одну бутылку от другой.

Вспомним, что давление воздуха на 1 кв. см поверхности составляет 1 кг. Поверхность донышка бутылки – около 30 кв. см. Значит, наша бутылка могла бы удержать своим донышком груз до 30 кг!

МАСЛО И ВОДА

Приготовь для опыта: банку, крышку, стакан, шило, 2 тонкие соломинки, пластилин, сверло, 2 скорлупки грецкого ореха, 1 широкую соломинку или трубку, бутылку темного стекла и пробку.

Налей воды в банку на три четверти и сделай в крышке две дырки для двух соломинок, каждая из которых имеет длину около 15 см. Одна соломинка погружена глубоко в воду, как это показано на рисунке, другая не достает до воды. Закрепи соломинки пластилином, чтобы они не болтались. Герметично закупорь банку, залепив все щели пластилином.

К верхним концам соломинок приладь ореховые скорлупки с просверленными дырочками. Если ты станешь лить воду в верхнюю скорлупку, то она будет стекать в банку и выгонять такое же количество воды из банки через другую соломинку в нижнюю скорлупку. К этой второй скорлупке приладь широкую соломинку или трубку, чтобы вода вытекала через нее в стакан.

После таких несложных приготовлений можно показать поразительный фокус.

Возьми вместо банки бутылку темного стекла, чтобы не видно было, что в ней происходит, и объяви зрителям, что сейчас превратишь масло в воду. Лей в верхнюю скорлупку масло, например подсолнечное. Оно будет плавать в бутылке на поверхности воды, между тем как из нижней скорлупки потечет в стакан чистая вода.

Не забудь только, что бутылка должна быть закупорена герметично: все щели залепи пластилином.

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Твой первый радиоприемник

Название «радиотехника» теперь заменили слова «электроника», «радиоэлектроника» и т. д. Все меньше радиолюбителей занимаются конструированием именно радиоприемников – их внимание отвлечено различными электронными игрушками, устройствами автоматики, компьютерами и вычислительной техникой.

Занятия ими очень интересны и полезны. Но этой вводной заметкой хотелось привлечь внимание к изначальной, «исконной» теме радиолюбительства – радиоприему.

Часто говорят, что нет смысла самому конструировать радиоприемник, если его можно недорого купить на любом углу. Уверяю, вы сможете сделать приемник гораздо лучше, чем китайско-малайский ширпотреб, обещающий рекламными наклейками немыслимые параметры при карманных размерах и питании от двух пальчиковых батареек. А громкоговорящий приемник без источника питания и вовсе не найти в продаже, его можно сделать только самостоятельно.

Еще один довод в пользу самодельных приемников и звуковых комплексов – качество звука. Даже по чисто физическим причинам нельзя ожидать хорошего звука из пластмассового корпуса размером с мыльницу, пусть и красиво оформленного. В дальнейшем мы расскажем, как получить хороший звук, почти не затрачивая средств, но приложив руки и разумные соображения.

Вряд ли сразу удастся построить аппарат, полностью удовлетворяющий вашим требованиям. Однако в процессе работы появится ни с чем не сравнимый спортивный азарт и стремление к дальнейшим достижениям.

Обсуждая планы редакции на 2010 год, мы хотели дать цикл статей, посвященных элементарной теории радио. Но решили, что интереснее будет публиковать разные конструкции для повторения, а по ходу их описания рассказывать и теорию, чтобы радиолюбители понимали, что они делают.

Обычно начинают с постройки простейшего детекторного радиоприемника.

Распространилось мнение, что ему нужны большая антенна и заземление, а для начинающих любителей, живущих в многоквартирных домах городов и поселков, установка внешней антенны выливается в трудноразрешимую проблему. Однако можно осуществить детекторный прием и в городских условиях, не вылезая на крышу.

А потому предлагаем начать с постройки очень простого приемника с магнитной антенной, позволяющего почувствовать «вкус» самостоятельного изготовления работающего аппарата. Магнитная антенна требует усиления принятого сигнала, а это как раз и делают транзисторы.

На рисунке 1 изображена схема включения биполярного n-p-nтранзистора.

Он имеет базу – полупроводниковую пластинку с p-проводимостью (носители заряда положительные) и два контакта с n-проводимостью – эмиттер и коллектор. На коллектор подают напряжение питания положительной полярности. Но ток из эмиттера пойдет лишь тогда, когда на базу подано положительное напряжение смещения U _b, для распространенных кремниевых транзисторов около 0,5 В (рис. 2).

Почти все испускаемые эмиттером носители (электроны) захватываются сильным полем коллектора, и его ток I _слишь немного меньше тока эмиттера. Остаток тока идет в базу. Отношение В = I _c/I _bназывают коэффициентом передачи тока. Он может быть от 20…30 до нескольких сотен.

Так что, изменяя малый ток базы, мы получаем большие изменения тока коллектора. Включив в цепь коллектора сопротивление нагрузки R2, получим усиленный сигнал на выходе. Простейший способ вывода транзистора на рабочий режим – включить между коллектором и базой резистор смещения R1. Его подбирают так, чтобы постоянное напряжение на коллекторе относительно общего провода (земли) равнялось примерно половине напряжения питания U _пит/2. Искажения сигнала при этом минимальны. Легко сообразить, что если ток базы I _bв Враз меньше тока коллектора I _с, то R2 = B∙R1.

Если, скажем, R1 = 1 кОм, то сопротивление резистора R2 может быть от 20 кОм до 1 МОм. Теперь о схеме нашего радиоприемника, изображенной на рисунке 3.

Он работает в диапазонах длинных волн (ДВ), частоты 150…450 кГц, или средних волн (СВ), частоты 500… 1600 кГц, где радиовещательные станции работают с амплитудной модуляцией (AM). Выход приемника рассчитан на подключение высокоомных головных телефонов (наушников). Питание – от одного гальванического элемента любого типа, с напряжением 1,5 В. Потребляемый ток – не более 0,25 мА, что примерно в 100 раз меньше, чем у большинства промышленно выпускаемых приемников! Соответственно, во столько же раз дольше прослужит и элемент питания.

Электромагнитные волны от принимаемой радиостанции наводят колебания в катушке магнитной антенны L1. Для выделения сигнала нужной станции антенна настраивается в резонанс с помощью конденсатора переменной емкости (КПЕ) С1.

В колебательном контуре L1C1C2 амплитуда колебаний на резонансной частоте возрастает в Qраз, где Q– добротность контура.

Этого не происходит для сигналов станций на других частотах, что и позволяет слушать только одну, желаемую станцию. Конденсатор С2 в работе контура практически не участвует из-за большой емкости, он лишь замыкает его цепь по переменному току, позволяя, в то же время, проходить току смещения от резистора R1 через катушку L1 к базе транзистора VT1.

Два транзистора использованы в приемнике для того, чтобы увеличить общий коэффициент передачи тока, он равен произведению В1-В2. Коллекторный ток первого транзистора служит током базы транзистора VT2. Но этот транзистор имеет другой тип проводимости ( p-n-p) и использован в схеме эмиттерного повторителя, когда нагрузка (телефоны) включена не в коллекторную, а в эмиттерную цепь.

В таком включении он не усиливает напряжение (на эмиттере оно примерно повторяет напряжение на базе, откуда и название), но зато увеличивает ток в нагрузке. Единственный резистор смещения R1 охватывает оба усилительных каскада, стабилизируя их работу.

Первый транзистор при этом работает в режиме микротоков, что значительно увеличивает его входное сопротивление и позволяет подключить его вход ко всему контуру, безо всяких отводов и катушек связи.

Детектирование радиочастотного АМ-сигнала и выделение сигнала звуковых частот получается благодаря нелинейности характеристики первого транзистора (рис. 2) – положительные полуволны колебаний усиливаются им лучше, чем отрицательные. Конденсатор СЗ замыкает оставшиеся высокочастотные колебания, не пропуская их к телефонам. Выключателя питания в приемнике нет – при отключении телефонов питание снимается автоматически.

Деталей в приемнике всего 7, и их можно использовать самые разные.

Магнитная антенна (МА) и КПЕ – от старого ненужного транзисторного приемника. Желательно брать ферритовый стержень максимальных размеров, например диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита 400НН (от приемников «Альпинист», ВЭФ, «Ленинград» и т. д.). Чуть слабее принимает стержень диаметром 8 и длиной 160 мм (400НН, 600НН, 1000НН или НМ).

Маленькие стерженьки или пластинки импортных приемников работают плохо. Если на стержне уже есть две катушки для ДВ и СВ, то, добавив переключатель, можно сделать приемник и двухдиапазонным. Число витков СВ-катушки 50… 70, ДВ-катушки – 200…230. Провод – любой доступный. Две секции КПЕ допустимо соединить параллельно для увеличения перекрытия по частоте.

Транзисторы – серий КТ315 и 361 с любым буквенным индексом. Годятся и другие кремниевые маломощные транзисторы нужного типа проводимости. Емкость конденсатора СЗ может быть от 330 до 1500 пФ, а С2 – от 0,01 до 0,33 мкФ. Наушники – с сопротивлением постоянному току от 3600 до 4400 Ом (ТОН-2, ТА-4 и т. д.).

О выборе хороших наушников – разговор особый, важно, чтобы у них была хорошая чувствительность, то есть максимальная отдача при малой подводимой мощности.

Налаживание приемника сводится к подбору резистора R1 так, чтобы напряжение на эмиттере VT2 составило около 1 В. На время налаживания удобно взять переменный резистор 4,7 МОм и последовательно с ним включать различные постоянные мегаомного диапазона. Резистор можно подобрать даже без приборов, по максимальной громкости и отсутствию искажений при приеме.

Удачи!

В.ПОЛЯКОВ, профессор

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

Правда ли, что женщины намного болтливее мужчин и совершенно не умеют хранить секреты?

Андрей Воронов,

г. Клин

Исследование, проведенное недавно британскими психологами, показало, что женщины в среднем за сутки произносят примерно в полтора раза больше слов, чем мужчины.

Что же касается умения хранить секреты, те же психологи выяснили: женщины, согласно статистике, хранят тайну в среднем 47 часов 15 минут. А потом все же выбалтывают секрет подруге, мужу или еще кому-то из ближайшего окружения.

К сказанному, правда, стоит добавить, что проводили данное исследование, конечно же, мужчины.

У меня деликатный вопрос. Любопытно, а как космонавты поддерживают гигиену, месяцами оставаясь на орбите?

Людмила Свешникова,

г. Санкт-Петербург

Проблема эта не такая уж простая, как может показаться на первый взгляд. Ведь в невесомости невозможно пользоваться привычным душем, даже умыться под струей воды нельзя. А потому приходится использовать специальные методики и средства.

Сегодня космонавты используют парфюмерные средства, имеющиеся в массовой продаже и не содержащие воду. Например, гигиенические салфетки и шампуни, которые не надо смывать. Кроме того, в космических условиях нельзя использовать спиртосодержащие средства, поскольку система очистки не может удалить их пары. Мыло для космических станций должно состоять в основном из природных компонентов. Зубная паста тоже специальная: ее после употребления попросту проглатывают.

Моются космонавты с астронавтами поодиночке в специальном душе, который представляет собой пластиковую трубу с отсосом воды, которая иначе будет просто собираться в воздухе пузырями.

Теперь, по словам Стефани Уолкер, ответственной за экипировку экипажей в Космическом центре Джонсона (NASA), расположенном в Хьюстоне, специалисты стараются решить проблему стирки одежды. Иначе ведь приходится отправлять на орбиту одежду и белье целыми контейнерами, а после разового использования – утилизировать.

В 2003 году космонавты в качестве эксперимента брали с собой футболки, в ткань которых была вплетена нить с серебром, обладающим бактерицидными свойствами. Результат показался многообещающим: Ивине сообщила, что майки покрылись солью, но не источали неприятного запаха. Затем NASA начала испытывать в своей подводной лаборатории «Водолей», расположенной у побережья Флориды, простыни, одеяла и другие вещи с серебряной сеткой.

Однако по большому счету идея «серебряной одежды» не прижилась. Обычная стирка все же практичнее. Джоунс рассказывает, что космонавты теперь могут постирать свою одежду с мылом, затем прополоскать ее в специальном мешке и повесить сушиться.

Моя мама утверждает, что читать лежа вредно. А недавно мне довелось слышать, что такое утверждение устарело. Так ли это?

Вероника Абрамова,

г. Саратов

Нет, мама по-прежнему права, и медики с нею согласны. Они лишь сделали недавно такое уточнение. Когда вы читаете, текст не только должен быть на расстоянии 25–30 см от лица, но и непременно ниже носа. Чтение строк, которые расположены выше вашего лица, причем сбоку, может вызвать головную боль, а также астигматизм – искажение изображения.

Это же правило распространяется и на экран компьютерного монитора. Вы должны смотреть на него несколько свысока и опять-таки с расстояния не менее 30 см.

ДАВНЫМ-ДАВНО

Вокруг света на велосипеде – такого даже Жюль Верн не описывал!.. Тем не менее, история знает подобные путешествия. Первым кругосветное путешествие на велосипеде совершил американец Томас Стивен еще в 1865 году.

На велосипеде типа «паук» с огромным передним колесом и маленьким задним стартовал из Сан-Францискс и за 103 дня добрался до Атлантического побережья, преодолев 5933 км. Здесь он сел на пароход, переплыл океан и высадился в Лондоне. Поколесив по Британским островам, Стивен пересек Ла-Манш и отправился через Европу в Тегеран. Преодолев за 164 дня 6600 км, он затем отправился дальше. И через Персию, Индию, Китай и Японию вернулся на родину. На все путешествие у него ушло чуть менее трех лет.

В 1911 году член общества туристов-велосипедистов, брандмейстер вольного пожарного общества Онисим Петрович Панкратов выехал в кругосветное путешествие из Харбина. Он исколесил всю Россию и Европу, преодолел на велосипеде Альпы. В Турции был жестоко избит местной полицией, принявшей его за шпиона. Но не оставил своей затеи и из Азии перебрался в Америку…

На родину он вернулся лишь в 1913 году, первым из русских объехав земной шар, за что Международный союз велосипедистов наградил его 265 призами и бриллиантовой звездой.

Еще одно примечательное путешествие по границам тогдашнего Советского Союза совершил инженер-электрик Глеб Леонтьевич Травин. Стартовал он 10 октября 1928 года из Петропавловска-Камчатского и финишировал там же 24 октября 1931 года. За это время он преодолел 85 тысяч километров, то есть практически дважды обогнул земной шар. При этом 78 тысяч километров он проехал именно на велосипеде. Благодаря ему, многие жители глухих окраин нашей огромной страны впервые увидели такое чудо – двухколесного железного «коня».

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. Почему, по теории Эйнштейна, скорость материального тела не может превысить скорость света?

2. Какой калибр патрона лучше для снайперской стрельбы при больших расстояниях – меньше или больше? Почему?

3. Почему тряпка впитывает воду?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

«ЮТ» № 8 – 2009 г.

1. Дальность оптической связи можно увеличить, если так подобрать частоту излучения, чтобы оно меньше рассеивалось частицами тумана. Повышение мощности излучателя и использование импульсного режима тоже способствуют повышению «дальнобойности».

2. Молнии чаще будут бить в громоотвод, поскольку его электрическое сопротивление меньше.

3. На Луне проще использовать сверхпроводимость, чем на Земле, поскольку в тени там царствуют очень низкие температуры.

* * *-

К сожалению, в этот раз мы не получили ни одного письма с правильными ответами. Поэтому приз переносится на один из будущих номеров.

* * *

  _{А почему?Давно ли в обиход вошли карманные фонарики? Кто придумал названия месяцам в году? Чем интересен обыкновенный овес?}

_{Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть на хорватский остров с необычным названием Крк.}

_{Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.}

_{ЛЕВШАВ период Второй мировой войны военные конструкторы фашистской Германии активно работали над созданием самых невероятных проектов, направленных на уничтожение людей. С одним из таких проектов под названием «Mistel» вы познакомитесь в следующем номере журнала и сможете построить бумажную модель комплекса Mistel для своего «Музея на столе».}

_{Юные электронщики найдут в номере лазерное переговорное устройство.}

_{Любители спорта найдут в журнале конструкцию оригинального снаряда для катания со снежных гор.}

_{Владимир Красноухов порадует вас новыми головоломками. И, как всегда, «Левша» даст вам несколько полезных советов.}

* * *