水中雷。図面、説明

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水中の稲妻。子ども科学実験室

児童科学研究所

前世紀の1940年代後半、学生のレヴァ・ユトキンは湖の岸で雷雨を待っていたと言われています。突然、稲妻が水に落ち、巨大な噴水が空に上がり、若者は頭からつま先まで水浸しになりました。その奇妙な出来事を思い出します。学校の教師はレバに小さな静電気機械を与え、学生は数年を惜しまず、自分が見たものを実験的に再現しました。

すべてが単純であるように思えます。XNUMX本のワイヤーを水の入った容器に投げ込み、もうXNUMX本のワイヤーをその表面に持ってきて、機械のハンドルを回します。しかし、最初とXNUMX回目の火花はどちらも効果をもたらしませんでした...

そしてそれは起こりました。小さな水槽が突然静かにいくつかの大きな破片に分裂し、水が部屋に流れ込みました。この成功は、発明者ユトキンのその後の人生を決定しました。

水中雷

水中で正しく放電を行い、学校の静電気機械よりも強力なエネルギー源を使用した場合でも、強力な爆発が起こることが判明しました。彼の力はあらゆる物質を破壊した。すべてが数千、数万気圧の圧力について語っていました。 1950年にL.A.ユトキンが妻のリディア・アレクサンドロヴナ・ゴルツォワとともに「高圧および超高圧を得る方法」を申請したことは驚くべきことではありません。しかし、この出願には 150 年後に著作権証明書が付与されました... (その後、L.A. ユトキンと L.A. ゴルツォワはさらに約 XNUMX の発明を行いました!)

放電中、水中では複雑なプロセスが発生します。マイクロ秒間続くその最初の段階では、最高 40000 ℃ の温度でプラズマチャネルが形成されます。プラズマは水中での音速 (1410 m/s) に匹敵する速度で膨張します。このようにして最初の衝撃波が形成され、高温の蒸気とガスで満たされた空洞が徐々に膨張を完了し、脈動し始め、最終的には崩壊します。

徹甲弾で使用されるものと同様の累積効果があります。科学者によると、この段階で生じる圧力は450万気圧に達する可能性があります。当然のことですが、水中での電気火花に耐えられる材料は存在しません。

水中での放電は XNUMX 世紀にはすでに観察されていたことに注意してください。しかし、科学者たちはそれらに注目すべきものを何も見つけられませんでした。そして、L.A. ユトキンはたくさんの興味深いことを発見しました。したがって、水やその他の液体における放電に関連する一連の現象は、一般に電気油圧効果 (EGE) またはユトキン効果と呼ばれています。

EGE では、電気エネルギーの最大 30 ～ 80% が機械的仕事に変換され、場合によっては 2 ～ 3 倍の大幅な熱が放出されます。その理由は、キャビティが崩壊する瞬間に起こるプロセスにあります。残念ながら、私たちは彼らについてほとんど知りません。それらのほとんどは、空洞がどの顕微鏡でも区別できないサイズに縮小されたときに発生します。さらに、崩壊の最も興味深い段階の持続時間は XNUMX 億分の XNUMX 秒よりはるかに短いです。ただし、理論的知識が不足していても、ユトキン効果の実用化が妨げられるわけではありません。

まず、単純な石ブロックから瓦礫に至るまで、さまざまな材料の粉砕です。そこで、モスクワの橋の XNUMX つを再建する際、古いコンクリート部分を放電を使って粉々にし、それを使って新しい橋を作りました。

しかし、もっと微妙な粉砕プロセスがあります。土型に鋳造された鋼部品の表面には、土やスケールがしっかりと染み込んでいます。 EGE を使用しない場合、これを削除するのは非常に手間がかかります。これを使用すると、プロセスは非常に簡単になります。細部は浴槽に置かれ、水中稲妻の数回のストローク - そしてそれらの表面はきれいです。

Yutkin 効果により、破壊するだけでなく作成も可能になります。たとえば、金属シートから部品を打ち抜くためにどのように使用されるかを次に示します。まず、マトリックス、つまり受信したいものとは逆の形状の詳細を作成します。それは浴槽の底に置かれ、金属のシートがその上にしっかりと押し付けられ、空気がその下からポンプで排出されます。次に、その上に水が注がれ、その中に放電が生成されます。金属シートは曲がり、マトリックスの表面全体を正確に満たします。

シートスタンピングは、油圧を使ったり、ゴム層をハンマーで叩いたりするなど、他の多くの方法でも行うことができると言わなければなりません。しかし、ここでは特に延性があり柔らかい金属を使用する必要があり、これは部品が壊れやすいことを意味します。ユトキン効果を使用すると、脆くて強い金属から部品をスタンプすることができ、その部品は非常に強力になります。

EGEとドリリングが可能です。 Yutkin のドリルは、内部に電極を備えたプラスチックの棒と、銅などの金属で作られたクラウンで構成されています。クラウンとシャフトは両方とも固定されており、ライトワイヤー電極のみが回転します。水はロッド内の別のチャネルを通じて供給されます。電極が回転するたびに、固定クラウンの歯が大量の火花をまき散らし、下にある岩を粉砕して塵にし、水によって岩が地表に運ばれます。そして、そのような訓練に抵抗できる品種はありません。

かつて、L.A. ユトキンと L.A. ゴルツォワは、普通の土壌に EG ショックを与え、そこに空気を吹き込みました。実際のところ、それに含まれるミネラル塩は、主に粒子の表面から植物の根に到達します。微小雷がそれらを粉砕し、表面が増加し、土壌に含まれる塩の大部分が植物の根に利用できるようになりました。さらに、空気中に含まれる窒素は、植物が利用できる化合物の形になっています。普通の土が環境に優しい素晴らしい肥料に変わりました！

水中雷

Yutkin 効果については長く語ることができますが、実際に試してみることをお勧めします。主なものは、鋭くて急速に成長するパルスを生成できる高電圧源です。産業用設備では、このために 30 ～ 60 kV の高電圧変圧器が使用され、整流器を介してコンデンサが充電されます。しかし、そのような電源を作るのは非常に難しく、それを扱うのは危険です。

最も簡単な方法は、Yutkin 自身と同じことを行うことです。約 30000 V を供給できる学校用の小型静電気機械で実験を開始します。それを使用して、XNUMX つの空気放電器と浴槽の底に取り付けられた電極で構成される回路を組み立てる必要があります。しかし、最初に、静電機械自体を完全な状態に置く必要があります。分解してほこりを徹底的に掃除します。

注意！電気機械を扱う作業はすべて危険です。大人の立ち会いのもとでのみ実施できます。

私たちにとって、スタンドに立っている XNUMX つの高圧「ライデン瓶」コンデンサーは非常に重要です。ホイルで覆われたグラスです。コンデンサの内張りであるフォイルを損傷しないようにしながら、特に注意深くほこりを取り除く必要があります。高電圧のほこりは良好な導体です。機械が生成する電流を遮断すると、高電圧を得ることができなくなります。

小さな銅のブラシ、つまり集電装置にも注意を払う必要があります。酸化物の暗いコーティングを取り除く必要があります。最後に、静電機械をよく乾燥させる必要があります。これを行うには、熱いヒーターの近くにXNUMX日置きます。その後、彼女はあなたに気づかれないように働き始めます。火花は大きく、うるさく、頻繁に発生します。次に、電気油圧効果の取得に進みます。

透明な壁のバスタブが必要です。ガラス容器はダメです - ウォーターハンマーに耐えられません。 XNUMXリットルのペットボトルの底を取るのが良いでしょう。

車の点火システムで使用されるものと同様の高電圧ワイヤを使用して静電機械に接続する必要があります。パルスを形成するには、15 つの火花ギャップを作る必要があります。それらはそれぞれ、プラスチック片に固定された直径20〜15 mmのボールで構成されています。これらは古い学校の家電製品の中にあります。ボール間の距離が 20 ～ XNUMX mm になるようにアレスタを調整します。

パドルを浴槽の底に取り付けます。それらの役割は、高電圧ワイヤの被覆を剥いだ端部によって行われます。それらの間の距離は50〜80 mmです。その後、お風呂に水を注ぎ、実験を始めてください。

著者: A.イリン

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