Итак, корона зависит от состава и давления газа, окружающего провод. Это значит, что мы нашли решение задачи 1 об измерении давления газа внутри электрической лампы. Если на нить накала подать высокое напряжение, возникает коронный разряд, яркость которого будет зависеть от давления газа.

Вернемся еще раз к учебнику. Коронный разряд вызывает ионизацию газа. Если в газе есть частицы порошка, пыли, мелкие капельки, ионы «прилипнут» к ним. Следовательно, коронный разряд позволяет заряжать частицы твердого и жидкого вещества. А заряженными частицами легко управлять. Коронный разряд можно использовать для очистки газов от пыли, для дозировки частиц, взвешенных в потоке газа, для перемещения различных порошков, для определения примесей в газе и т. д. Получение заряженных частиц — главный, «коронный» номер коронного разряда.

Как видите, простое, в общем, физическое явление таит богатые изобретательские возможности.

О чем размышлял начальник

До сих пор речь шла о простых физических эффектах, знакомых каждому школьнику. Существует физика более сложная, хотя бы та, которую изучают в высших учебных заведениях. Знание этой физики дает изобретателю более сильные инструменты.

Сейчас мы разберем задачу, для решения которой достаточно школьной физики. А потом я объясню, что можно получить сверх этого, если использовать хотя бы «кусочек» институтской физики.

Задача 27. Лед на проводах

Красивое зрелище — покрытые пушистым снегом провода линий электропередач. Но у электриков эта красота не вызывает восторга. Снег подтаивает, превращается в лед. Слой льда нарастает, провода растягиваются под его тяжестью и обрываются.

В одном северном районе работала электростанция, находящаяся в ста километрах от города. Зимой время от времени приходилось обогревать линию: подавали очень сильный ток, провода нагревались, лед подтаивал, падал. Пока обогревали линию, всех потребителей электростанции приходилось отключать. Стояла суровая зима, и начальник станции, опасаясь обледенения, приказал почаще отключать подачу энергии и обогревать линию. Останавливались заводы, гас свет в домах.

Посыпались жалобы, и начальник решил производить обогрев пореже. Провода стали рваться, город часто оставался без электроэнергии.

— Что же делать? — задумался начальник. — Техническое противоречие: часто греть линию — потребители то и дело будут оставаться без тока, редко греть линию — повысится опасность обледенения. Ну и ситуация…

И тут появился изобретатель.

— Раскрываем учебник физики для седьмого класса, — сказал он. — Достроим веполь и используем явление электромагнитной индукции…

Почему изобретатель упомянул о достройке веполя? Как использовать электромагнитную индукцию?

Даны провод (вещество) и электрический ток (поле). Льда на проводе не должно быть. Значит, у нас только одно вещество и поле. Чтобы достроить веполь, нужно ввести второе вещество. Это вещество под действием обычного электрического тока будет нагреваться и обогревать провод. В чем тут хитрость? Провод сделан из вещества с низким электрическим сопротивлением и не нагревается под действием идущего по нему тока. Сделать провод из металла с высоким сопротивлением нельзя — провод будет горячим, но потребители не получат энергию. Физическое противоречие: сопротивление провода должно быть большим и должно быть небольшим… Изобретатель предложил взять два вещества: провод остается обычным проводом, но через каждые пять метров на него надевают колечко из феррита — ферромагнитного вещества с высоким электрическим сопротивлением. Благодаря электромагнитной индукции в колечках возникает ток, колечки быстро нагреваются и предотвращают обледенение провода.

На это решение несколько лет назад выдано авторское свидетельство. Но задачу без особого труда решают десятиклассники, знающие основы вепольного анализа.

Казалось бы, с задачей все в порядке — получен хороший ответ. Однако ферритовые колечки нагревают линию круглый год. Представляете себе, сколько энергии расходуется напрасно? Даже зимой нет надобности нагревать всю линию, а только те участки, где температура ниже нуля. Возникает новая задача: как сделать, чтобы колечки сами включались при низкой температуре и выключались, если температура повышается?

Для решения этой задачи нужно знать, что ферритовые вещества остаются ферромагнитными только до определенной температуры, называемой точкой Кюри. У разных ферромагнитных веществ разная точка Кюри. Можно сделать колечки из вещества с точкой Кюри, скажем, около пяти градусов. Тогда колечки будут сами выключаться, если температура воздуха превысит пять градусов, и сами же будут включаться при температуре ниже пяти градусов.

Появление и исчезновение магнитных свойств при переходе через точку Кюри можно использовать и при решении других задач.

Запомните это интереснейшее физическое явление.

Вся необъятная физика

Анри Грижо, пациент психиатрической клиники, изобретал… твердую воду. Не лед, а именно твердую воду, которая не плавилась бы по крайней мере до 200 градусов. И это удалось… в фантастическом рассказе одного польского писателя «Сумасшедший». Грижо получил белый, похожий на пудру порошок. При сильном нагревании порошок превращался в обыкновенную чистую воду.

Рассказ был опубликован в 1964 году. А три года спустя и в самом деле изобрели твердую воду, состоящую из такой смеси: 90 процентов воды и 10 процентов кремниевой кислоты. Твердая вода, действительно, оказалась похожей на белую пудру.

Может возникнуть вопрос: а зачем нужна твердая вода?

Предоставим слово Анри Грижо:

«Мое изобретение позволит сооружать заводы в местностях, богатых минеральным сырьем, но бедных водой; сейчас ее доставляют в дорогостоящих цистернах, а будут посылать просто в бумажных мешках. Торговля? Совершенно исчезнут стеклянные, керамические и металлические сосуды для всяких жидкостей. Жидкости будут продаваться в виде порошков, содержащих сухую воду… Тысячи, десятки тысяч способов использования сухой воды в обыкновенной жизни приведут к полному перевороту. Пользоваться водой в жидком состоянии будет так же смешно, как и пользоваться лучиной».

Ученые стремятся получить твердую воду, которая содержала бы всего 2―3 процента кремниевой кислоты. В учебниках физики об этом еще ничего нет. Физика развивается очень быстро, все время открываются новые эффекты и явления. Представляете себе, как важно изобретателям знать об этих новых открытиях?

Вот типичная история. Пока одни ученые старались сделать воду более твердой, другие искали пути сделать воду более… жидкой. В 1948 году английский ученый В. Томс открыл удивительный физический эффект: трение воды о стенки водопровода можно резко уменьшить, если добавить в воду ничтожное количество (сотые доли процента) некоторых полимеров. Трение в значительной мере вызвано образованием вихрей в быстро движущемся потоке, а длинные молекулы полимеров, располагаясь вдоль потока, гасят вихри, упорядочивают движение воды, делают воду более скользкой…

Сообщение об эффекте Томса было опубликовано, и вскоре появилось множество изобретений, использовавших новое открытие. Эффект Томса помогал увеличивать скорость кораблей, снижать потери энергии при транспортировке по трубам самых различных жидкостей, увеличивать «дальнобойность» пожарных брандспойтов.