Новости науки. Исследования на кухонном столе. Лим Ворд
на сопротивление: I=U/R. Из этого следуют и другие правила электротехники. Например, согласно закону Джоуля – Ленца, тепло W, выделяемое на сопротивлении R, прямо пропорционально падению напряжения на нем U, силе тока I и длительности его прохождения t, то есть W = R-U-1-t. Поэтому если в замкнутую цепь последовательно включены два одинаковых сопротивления, то на них в единицу времени должно выделяться одно и то же количество тепла. Кажется совершенно очевидным, что, минуя первое сопротивление, электроны не способны ни приобрести дополнительную энергию, ни потерять ее.
Но действительно ли выполняется закон Ома для сопротивлений всех видов при малых плотностях тока? Заинтересовавшись этим вопросом, я выполнил серию нехитрых экспериментов. Два, по возможности, одинаковых сопротивления я включал в цепь постоянного тока, а рядом с ними прикреплял датчики чувствительных термометров. Каждое сопротивление вместе со «своим» датчиком помещалось в отдельный термостат.
В первых опытах в качестве сопротивлений я использовал лампы накаливания (рассчитанные на напряжение 2,5 В и ток 0,15 А). Включив ток (его источником служили понижающий стабилизирующий трансформатор и выпрямитель, включенные в бытовую цепь напряжением 220 В), я на протяжении часа измерял температуру в термостатах; затем менял лампы местами и повторял измерения. Пять серий подобных экспериментов показали, что металлические сопротивления выделяли количество тепла в полном соответствии с классическими законами электротехники, причем независимо от того, в каком месте эти сопротивления ни находились.
Измерения с использованием сопротивлений других типов я не проводил, но выполнил опыт, используя в качестве сопротивления электролитические ячейки, в которых на электродах из нержавеющей стали разлагалась обычная водопроводная вода; результат опять-таки не выявил никаких аномалий.
Но если электролиз воды выполнялся в пористой, неоднородной среде, картина оказывалась иной.
Электролитические ячейки я заполнял смесью кварцевого песка и водопроводной воды, подкисленной для лучшей электропроводности несколькими каплями соляной кислоты (что, вообще говоря, не обязательно). И первые же эксперименты дали поразительные результаты, не соответствующие классическим законам электротехники.
А именно, температура в термостате, расположенном по ходу движения электронов, оказалась значительно выше температуры в следующем термостате! При напряжении источника тока 220 В и его силе 0,5 А разница составила 90С, что значительно превышало величину погрешности предыдущих опытов. Всего я выполнил 10 подобных экспериментов и заметил, что разница температуры между ячейками явно зависит от силы тока в цепи и может достигать даже нескольких десятков градусов.
Я также обратил внимание на то, что на первой ячейке падение напряжения было выше, чем на второй (150 и 70 В соответственно), что объясняет повышенное тепловыделение.