🔔 Оксфордский электрический звонок: самый долгий научный эксперимент в мире, длящийся с 1840 года

В коридоре Оксфордского университета стоит невзрачный на вид прибор, который тихо звонит уже почти 185 лет. Этот эксперимент начался в 1840 году, и с тех пор Оксфордский электрический звонок (также известный как Clarendon Dry Pile) работает практически без остановок, став символом невероятной долговечности и загадки для научного сообщества.

Устройство выглядит просто: два латунных колокольчика, между которыми колеблется металлический шарик-маятник диаметром около 4 мм. Под колокольчиками скрыта сухая батарея — так называемый «замбониев столб», изобретенный итальянским физиком Джузеппе Замбони в 1812 году.

Батарея создает высокое напряжение (предположительно около 2 кВ). Когда маятник касается одного колокольчика, он заряжается и отталкивается от него, притягиваясь к противоположному. При касании второго колокольчика процесс повторяется. Шарик колеблется с частотой 2 Гц, что приводит к непрерывному звону.

Ключевая особенность — чрезвычайно низкое энергопотребление. Батарея отдает крошечный ток, которого хватило на века работы. Сама батарея герметично залита серой, что защищает ее от влаги и окисления.

Точный химический состав батареи остается неизвестным. Ученые предполагают, что это усовершенствованный вариант батареи Замбони, состоящий из тысяч чередующихся слоев: металлической фольги (возможно, цинк) и бумажных дисков, пропитанных электролитом (например, диоксидом марганца).

Однако вскрыть батарею для изучения невозможно — это прервет уникальный эксперимент. Профессор Роберт Уокер, приобретший звонок в 1840 году, не оставил записей о ее устройстве, и тайна остается нераскрытой.

В 1984 году звонок был внесен в Книгу рекордов Гиннесса как «самый долговечный источник энергии». По подсчетам, он совершил уже более 10 миллиардов ударов.

Звонок демонстрирует принципы электростатики и пределы энергоэффективности. Его используют в дискуссиях о втором законе термодинамики, хотя сам он не является «вечным двигателем» — работа закончится, когда батарея исчерпает ресурс или износятся механические части.

Можно ли услышать звонок сегодня — да. Звонок до сих пор находится в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета, за двумя стеклянными панелями (они приглушают звук). Услышать его могут студенты, ученые и туристы, но из-за тихого звука требуется прислушаться. #электродинамика #магнетизм #физика #опыты #physics #наука #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Электродинамика в опытах: Лестница Иакова — электрическая дуга, которая поднимается вверх

Что нам понадобится?
▪️Источник высокого напряжения (например, трансформатор на 10-15 кВ).
▪️Два длинных металлических электрода (проволока или полосы), расположенные в форме буквы V.
▪️Негорючая подставка.

🔥 Что происходит? Физика процесса: тепло и воздух
Мы включаем питание, и между нижними концами электродов, где расстояние минимальное, возникает мощная электрическая дуга. Воздух в этом промежутке ионизируется и превращается в проводящую плазму. Дуга ярко светит и сильно нагревается.

1. Нагрев и конвекция: Мощная дуга нагревает воздух вокруг себя до огромных температур. Горячий воздух, как известно, становится менее плотным и поднимается вверх благодаря силе конвекции. Этот восходящий поток увлекает за собой и столб плазменной дуги.

2. Растягивание и обрыв: Дуга, поднимаясь, оказывается между всё более удалёнными друг от друга электродами. В какой-то момент напряжение нашего источника уже не может поддерживать дугу такой длины. Она становится тоньше, нестабильнее и в верхней точке обрывается.

3. Цикл повторяется: Как только дуга гаснет, напряжение снова прикладывается к самым близким точкам электродов — а это, как вы помните, их нижние части. Воздух снова пробивается, возникает новая дуга, и весь цикл повторяется. Со стороны это выглядит так, будто дуга бесконечно «шагает» снизу вверх.

Лестница Иакова — это не одна и та же дуга, которая поднимается. Это последовательность быстрых пробоев в нижней точке и последующего подъема и обрыва. Мы видим непрерывный процесс из-за инерции нашего зрения. Название отсылает к библейскому сюжету, где Иаков увидел во сне лестницу до небес, по которой поднимаются и спускаются ангелы. Поднимающиеся языки плазмы очень похожи на эту мистическую лестницу.

⚠️ Этот эксперимент очень опасен
🔸 Высокое напряжение может убить даже без прямого прикосновения.
🔸Интенсивное ультрафиолетовое излучение от дуги вредит глазам и коже.
🔸Образуется озон (O₃) и оксиды азота — ядовитые газы.
🔸Риск пожара от раскалённой плазмы и искр.

#physics #эксперименты #электродинамика #физика #видеоуроки #опыты #научные_фильмы #плазма

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧲 Магия, которую объясняет физика: Диамагнитная левитация ⚡️

Есть материалы, которые настолько «не любят» магнитные поля, что отталкиваются от них. Их называют диамагнетиками. В отличие от ферромагнетиков (железо, магнит), которые притягиваются, диамагнетики всегда выталкиваются из магнитного поля.
Когда диамагнетик помещают в сильное магнитное поле, в его атомах наводятся микроскопические токи, которые создают собственное магнитное поле, направленное строго против внешнего. Получается мини-война полей, и предмет парит!

🐸 Самый знаменитый пример — левитирующая лягушка (да, ученые действительно заставили лягушку парить в мощном пол соленоида!). Но для этого нужны огромные поля (соленоид с большим током при очень низких температурах и с индукцией около 10 Тл.)

Более доступный и красивый эксперимент, который вы могли видеть: магнит, левитирующий над сверхпроводником. Сверхпроводник в состоянии сверхпроводимости — идеальный диамагнетик, он выталкивает магнитное поле с огромной силой (эффект Мейснера).

А самый простой домашний эксперимент: графитовый стержень от карандаша, парящий над мощными неодимовыми магнитами, выстроенными в ряд. Графит — отличный диамагнетик! Сила отталкивания очень слаба. Чтобы поднять что-то тяжелое, нужны невероятно мощные магниты. Но для небольших объектов магия становится реальностью. Принцип: Под воздействием внешнего магнита в атомах диамагнетика возникают микротоки. Они создают свое поле, которое является полной противоположностью внешнему. Как два одинаковых полюса магнита, которые отталкиваются.

Элемент 83 (Висмут) является самым диамагнитным элементом. Здесь небольшой неодимовый магнит плавает между двумя 10-миллиметровыми кубами из 99% висмута, которые удерживаются в точной конфигурации за счет трения о параллельные стенки акриловой сборки. Диамагнитные вещества имеют собственные магнитные поля только тогда, когда они помещены во внешнее магнитное поле от другого источника — здесь крошечный кубический магнит создает поле. Диамагнитные поля довольно слабые, поэтому мощный цилиндрический неодимовый магнит расположен над кубами и отрегулирован так, чтобы помочь поднять крошечный кубический магнит против силы тяжести.

✨ Охлаждение сверхпроводника жидким азотом способствует его следованию вдоль магнитной ленты (Эффект Мейсснера)

Диамагнетики: Это материалы, такие как пиролитический графит (сильный диамагнетик), медь, висмут, вода и даже человеческое тело.

Противодействие полю: Когда диамагнетик помещают в сильное внешнее магнитное поле (создаваемое неодимовыми магнитами), в материале индуцируются слабые токи. Эти токи создают собственное магнитное поле, которое всегда направлено противоположно внешнему полю.

Левитация: Возникает сила магнитного отталкивания, которая стремится вытолкнуть диамагнетик из области сильного магнитного поля в область более слабого. Если эта сила отталкивания становится больше, чем сила тяжести, действующая на объект, то объект левитирует.

Пиролитический графит — это один из самых сильных диамагнетиков при комнатной температуре, что делает его идеальным материалом для наглядной демонстрации левитации без использования дорогостоящих сверхпроводников или экстремально сильных магнитных полей.

Неодимовые Магниты (N-S-N-S-N): Служат для создания поля захвата (так называемой магнитной ловушки). Чередование полюсов (N-S-N-S-N) создает сильный градиент магнитного поля (резкое изменение напряженности поля). Именно градиент, а не просто сила поля, необходим для устойчивой левитации. Такая конфигурация магнитов удерживает тонкие пластины графита в устойчивом положении: они не могут выскользнуть из "ловушки" и парят, не требуя внешнего контроля или энергии (помимо силы магнитов).
#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib