水下闪电。绘图、说明

水下闪电。儿童科学实验室

儿童科学实验室

据说，上世纪 1940 年代末，学生列瓦·尤特金 (Leva Yutkin) 在湖边等待雷暴过去。突然，闪电击中水面，冲天而起的巨大喷泉，将年轻人从头到脚浇了下去。我记得那件奇怪的事情。学校老师给了莱瓦一台小型静电机，学生不辞辛劳地用了几年的时间来实验重现他所看到的东西。

看起来一切都很简单：将一根金属丝扔进盛有水的容器中，将另一根金属丝放到水面上，然后转动机器的手柄。但第一个和第一百个火花都没有产生任何效果……

然后事情发生了。一个小小的水族箱突然悄无声息地分裂成几大块，水流涌入房间。这次成功决定了发明家尤特金未来的生活。

水下闪电

事实证明，如果你在水中正确地进行放电，甚至使用比学校静电机更强大的能源，你就会发生强大的爆炸。他的力量摧毁了任何材料。一切都讲述着成千上万个大气压的压力。毫不奇怪，1950 年，L.A. Yutkin 与他的妻子 Lidia Alexandrovna Goltsova 提交了“获得高压和超高压的方法”的申请。然而，七年后，该应用程序获得了版权证书......（后来 L.A. Yutkin 和 L.A. Goltsova 又做出了大约 150 项发明！）

在放电过程中，水中会发生复杂的过程。在持续一微秒的第一阶段，形成温度高达 40000 °C 的等离子体通道。等离子体以与水中声速 (1410 m/s) 相当的速度膨胀。这就是第一个冲击波的形成方式，一个充满热蒸汽和气体的空腔，逐渐完成膨胀，然后开始脉动，最后塌陷。

其累积效应类似于穿甲弹中使用的累积效应。据科学家称，这一阶段产生的压力可达450万个大气压。毫不奇怪，没有任何材料可以承受水中的电火花。

请注意，早在 XNUMX 世纪就观察到水中的放电。但科学家们并没有发现它们有什么值得注意的地方。 L.A. Yutkin 发现了很多有趣的事情。因此，与水和其他液体中的放电相关的整个现象通常称为电液效应 (EGE) 或尤特金效应。

在 EGE 中，高达 30-80% 的电能转化为机械功，有时释放的热量显着，可达 2-3 倍。原因在于空腔塌陷时发生的过程。不幸的是，我们对他们知之甚少。大多数情况下，当空腔缩小到任何显微镜都无法区分的尺寸时，就会发生这种情况。此外，最有趣的崩溃阶段持续时间远小于十亿分之一秒。然而，理论知识的缺乏并不妨碍尤特金效应的实际应用。

首先，这是对各种材料的破碎，从简单地将石块转变为碎石。因此，在莫斯科一座桥梁的重建过程中，旧的混凝土部件通过放电变成了碎屑，然后用于制造新的桥梁。

但还有更微妙的破碎过程。在铸入土模的钢部件表面，一层泥土和氧化皮仍然牢固地扎在其中。如果不使用 EGE，移除它会非常费力。如果您使用它，过程将非常简单。细节放置在浴缸里，几下水下闪电——而且它们的表面很干净。

尤特金效应不仅可以破坏，还可以创造。例如，以下是如何使用它从金属板上冲压零件。首先，他们制作一个矩阵——一个与他们想要接收的形状相反的细节。它被放置在浴缸的底部，上面牢牢地压着一块金属片，空气从金属片下面被抽出。然后将水倒在上面，并在其中产生排出物。金属片弯曲并精确地填充基体的整个表面。

必须指出的是，片材冲压可以通过许多其他方式完成，例如通过油压或通过锤击橡胶层。但这里需要使用特别有延展性和柔软的金属，这意味着该零件很脆弱。尤特金效应允许您用脆而坚固的金属冲压零件，并且该零件非常坚固。

能够进行 EGE 和钻孔。尤特金的钻头由一根内部有电极的塑料棒和一个由任何金属（例如铜）制成的冠部组成。冠和轴都是静止的，只有光丝电极旋转。水通过杆中的另一个通道供应。电极每转一圈，固定冠的齿就会绕出大量火花，将下面的岩石粉碎成灰尘，水将其带到表面。而且没有任何品种可以抵抗这样的训练。

有一次，L.A. Yutkin 和 L.A. Goltsova 对普通土壤进行了 EG 冲击，并在其中吹入空气。事实上，其中所含的矿物盐主要来自其颗粒的表面，到达植物的根部。微闪电将它们击碎，地表增大，土壤中的大部分盐分都可供植物根部利用。此外，空气中所含的氮已经转化为可供植物利用的化合物的形式。普通的地球变成了奇妙的环保肥料！

水下闪电

你可以谈论尤特金效应很长时间，但最好自己尝试一下。最主要的是能够产生尖锐、快速增长的脉冲的高压源。在工业装置中，为此使用 30-60 kV 的高压变压器，该变压器通过整流器为电容器充电。然而，制造这样的电源非常困难，而且使用它是危险的。

最简单的方法是像尤特金本人那样：用一台小型学校静电机开始实验，它可以提供大约 30000 V 的电压。用它你必须组装一个由两个空气放电器和安装在浴缸底部的电极组成的电路。但首先，您需要将静电机器本身整理好 - 拆卸并彻底清除灰尘。

注意力！在电机上进行的所有工作都是危险的！它们只能在成人在场的情况下进行！

对于我们来说，立在其支架上的两个高压“莱顿瓶”电容器非常重要。它们是用箔纸覆盖的眼镜。应特别小心地清除灰尘，同时尽量不要损坏箔片，即电容器的衬里：高压下的灰尘是良导体。关闭机器产生的电流，它不会让你获得高电压。

您还应该注意小铜刷 - 集电器。需要清除它们的深色氧化物涂层。最后，静电机必须充分干燥。为此，请将其放在热加热器附近一天。之后，她就会开始工作，这样你就认不出她了。火花会很大、响亮且频繁。现在我们继续获得电液效应。

您需要一个带有透明墙壁的浴缸。玻璃容器不好——它不能承受水锤。最好取五升塑料瓶的底部。

它应该用高压线连接到静电机，类似于汽车点火系统中使用的高压线。为了形成脉冲，需要制作两个火花隙。每个都由固定在一块塑料上的直径为 15-20 毫米的球组成。它们可以在老式学校电器中找到。调整避雷器，使球之间的距离为 15-20 毫米。

将桨连接到浴缸底部。它们的作用是由高压线的剥皮端部执行的。它们之间的距离为50-80毫米。之后，将水倒入浴缸中 - 并开始实验。

作者：A.Ilyin

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