Невысокое напряжение

Всем детям, всем без исключения, ужасно интересно: как устроено электричество? Почему оно и светит, и греет, и мотор крутит? Но более-менее серьёзно изучать электрические явления им приходится только в старших классах. А до этого по инерции действует строгий запрет, установленный ещё в младенчестве. Едва ребёнок начинает ходить по комнате, предусмотрительные родители заглушают розетки, тщательно проверяют провода приборов – нет ли где ненадёжной изоляции, прячут всё электрическое, что могут раскрутить неумелые пока, но уже настырные ручки. Едва дитя научается толково понимать речь, ему тут же объясняют, что ток – это страшная опасность. Не трогай! Будет больно!

Всё это, безусловно, разумные меры. Но ребёнок подрастает, вместе с ним растёт и его любопытство. Но всё, что связано с электричеством долгие годы, повинуясь инерции, остаётся под строжайшим запретом. И, чтоб это любопытство не подогревать, взрослые придумали глупейший ответ не только на вопрос об устройстве электричества, но и на множество других вопросов: «подрастёшь – узнаешь!»

О, эти взрослые тайны! Как же они манят! Как долго я когда-то расшатывал розетку, чтобы узнать её устройство! Какие только предметы я в неё не совал! В конце концов, разумеется, я добрался до оголённых проводов и получил свои первые в жизни 220.

Я легко отделался. Надо помнить, что сопротивляемость человеческого организма электрическому току индивидуальна. Кроме того, она зависит даже от того, что человек сегодня ел и пил. Опасным считается напряжение начиная от 40-ка вольт. Есть люди, которые испытывают неприятные ощущения от прикосновения к 24-м и даже 12-ти вольтам! А 220 вольт в бытовой сети – напряжение весьма и весьма опасное!

Итак, если вы не хотите, чтобы ваше чадо раскрутило розетку или выключатель, а детская любознательность так к этому и подталкивает, навсегда откажитесь от глупых слов «подрастёшь – узнаешь!»

Само собой, для того, чтобы показать ребёнку действие и основные законы электрических цепей, 220 вольт не будет подходящим напряжением. Но сегодня так нетрудно приобрести батарейки, аккумуляторы, блок питания, в конце концов! По моим прикидкам для опытов с электричеством подойдёт напряжение в диапазоне от 3-х до 9-ти вольт. Всё зависит от того, какие приборы вы планируете подключать. Оптимальны – 4,5 вольта. Это напряжение хорошо крутит практически все моторчики, которые встречаются в поломанных игрушках, и зажигает лампочки: на 3,5 вольта ярко, на 6,3 вольта – немного тускло. Как сделать игрушку из блока питания, обрезков проводов, лампочек, моторчиков и клемм, я уже писал. Но игра игрой, нужно и знания получать!

Фото 1

Наука – это измерение. Не помню, кто сказал. Чем измеряют электричество? Ну, вообще говоря, амперметром. При несколько изменённом подключении он превращается в вольтметр. Где взять эти приборы? 1000 лет строилась Российская империя. За это время народ наш накопил огромные богатства. Ограбление империи длится всего 25 лет. Что-то же должно ещё и для нас остаться! На радиорынках, на развалах всё ещё можно найти оборудование и приборы с погибших российских предприятий. Если всё это просто заржавеет, то грош цена нашему всему поколению, которое не сумело воспользоваться ничем. Мы пойдём на радиорынок и купим по дешёвке приборы, материалы, различные устройства, и будем с их помощью учить наших детей. Если мы этого не сделаем, наши дети будут дворниками и мусорщиками, а места инженеров, агрономов, архитекторов займут другие.

Фото 2

Ну, помимо сказанного, ведь почти у каждого нормального папы есть так называемый «тестер», или как его называют профессиональные электрики, просто «прибор». Вот он как раз очень пригодится.

Самые элементарные понятия при изучении постоянного тока – это напряжение, сила тока и полярность. Вот с этими вещами и попробуем сегодня разобраться.

Фото 3

Понятия напряжения и силы тока я обычно объясняю детям примерно так. Электроны можно вообразить в виде шариков, а провод – в виде трубочки. Напряжение, это сила, с которой мы будем проталкивать шарики сквозь трубочку от одного конца к другому. Наш источник тока, особенно, если это блок питания, прилагает к шарикам-электрончикам всегда одну и ту же силу. Но по проводу электронам бежать легко, провод толстый, шарикам места много. Вот когда они попадают в лампочку, им становится тесно, потому что провод там тоненький. Лампочка сопротивляется тому, чтобы сквозь неё электроны проходили, и поэтому называется сопротивлением. Для наглядности нужно собрать две схемы, используя 3 – 4 лампочки: с параллельным соединением (фото 1) и с последовательным (фото 2). При параллельном соединении лампочки светят ярко. Вольтметр показывает 5 вольт, а амперметр 0,3 ампера.

Фото 4

Неудивительно: шарики-электроны бегут сразу по трём дорожкам, им не так тесно. Но при последовательном соединении электронам приходится сначала застревать в одной лампочке, потом в другой, и так далее. Через всю цепь пройдёт меньше электронов. Вот от количества электронов, которые прошли через цепочку, и зависит сила тока. В самом деле: амперметр показывает только 0,17 ампера и лампочки горят заметно тусклее.

Фото 5

Объяснять, что такое полярность в цепи постоянного тока можно разными способами. Например, с помощью светодиодов. Довольно наглядно: диод, это прибор, который в одну сторону электроны пропускает, а в другую – нет. А когда пропускает, то ещё и светится при этом (фото 3). Надо только учитывать, что светодиодов на 4,5 вольта или не бывает вообще, или невозможно купить. Поэтому светодиод нужно подключать через резистор.

Но есть и другой способ. Для этого нам нужен двухполюсный переключатель. Его контакты нужно соединить, как это показано на фото 4. Коричневый и синий провода – вход, красные – выход. Как переключатель изменяет полярность, видно на схеме. На изменение полярности хорошо реагирует электромоторчик. Он вращает «мельницу» то в одну (фото 5), то в другую (фото 6) сторону.

Фото 6

Для первого занятия по теории электрических цепей достаточно.

Давая ребёнку в руки безопасное напряжение для игры и первых научных опытов, не забывайте повторять, что напряжение в розетке опасно для жизни! Но, если у ребёнка будет своё, ручное, безопасное электричество, он и не полезет куда не надо.