шШйишпици
ШШШППШШБЛШГ




МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ
В СЕМИЛЕТНЕЙ ШКОЛЕ
том Ш
ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ САМОДЕЛЬНЫХ И УПРОЩЕННЫХ ПРИБОРОВ



iiiiiinillimiHiiiiiiiiiuiiiniinnniiin
Е. Н. ГОРЯЧКИН
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ В СЕМИЛЕТНЕЙ ШКОЛЕ
ТОМ III
ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ САМОДЕЛЬНЫХ И УПРОЩЁННЫХ ПРИБОРОВ
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ
Допущено Главным управлением высшего образования Министерства культуры СССР в качестве учебного пособия для педвузов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РСФСР
МОСК BA—1 95 3
Scan AAW
Рисунки художников
М. В. Шамарина, С. В. Филипповича и А. В. Сайчука
Тридцатилетию советской школы серию руководств по методике физики посвящает автор.
Москва, 1948»
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Настоящее пособие в его целом является серией руководств по «методике преподавания физики в семилетней общеобразовательной школе, составленных автором к тридцатилетию советской школы на основе опыта работы в средней школе и работы в педагогических вузах со студентами, а также с преподавателями физики по повышению их квалификации.
Назначением серии является ознакомление будущих педагогов (студентов педагогических вузов и учительских институтов) и начинающих преподавателей по возможности со всеми специальными видами знаний и навыков, которые необходимы для успешного преподавания физики в советской школе.
Эти виды знаний и навыков столь многочисленны, разнообразны и разнохарактерны, что для подготовки к преподаванию физики приходится затрачивать, безусловно, много больше времени и, главное, усилий, чем для преподавания любой из других дисциплин, излагаемых в средней школе. Действительно, советский преподаватель физики (как и преподаватель другого предмета) помимо отчёливого знания своего огромного по объёму предмета, т. е. физики и математики, должен прежде всего в совершенстве владеть основами учения диалектического материализма, так как задачей преподавателя советской школы служит не только обучение физике, но и формирование у учащихся на основах одной из важнейших естественных наук — физики — диалектико-материалистического мировоззрения. Историческое постановление XIX съезда КПСС о введении всеобщего десятилетнего образования и о переходе к системе политехнического обучения обязывает преподавателя изучить научные основы современных видов производства, понимать значение техники в настоящий период перехода от социализма к коммунизму.
Поскольку преподавание физики в семилетйей школе строится целиком на основе опыта и наблюдения физических явлений, постольку преподаватель должен в совершенстве владеть методикой и техникой физического эксперимента — специального вида методических знаний, требующего сравнительно длительного и трудоёмкого изучения. Если преподаватель сам умеет наблюдать, видя «физику на каждом шагу», знает методику демонстрационного эксперимента и владеет его техникой, проводит в должной мере лабораторные работы с учащимися, осуществляет
4
систематически и в полном подчинении задачам преподавания физики внеклассные мероприятия, то он может быть совершенно твёрдо уверен, что приобретённые учащимися под его руководством знания не будут включать никаких даже малейших намёков на формализм.
Кроме экспериментальной части, преподаватель должен владеть методикой и техникой применения графики, т. е. рисунков и чертежей, для правильного! и полного обеспечения процесса преподавания физики и повышения его эффективности. Наконец, преподаватель является хозяином, а иногда и организатором ф и-зического кабинета школы и поэтому должен обладать рядом специальных знаний и навыков по лабораторной технике и элементам разнообразных ремёсел, чтобы вести кабинет к его дальнейшему развитию, и усовершенствованию: в противном случае развал даже хорошо налаженного кабинета явится неизбежностью.
К приобретению упомянутых выше знаний и навыков обязывает также необходимость руководить работой кружков по физике, знакомить учащихся с некоторыми навыками политехнического характера. Нельзя забывать также, что в условиях послевоенного времени ремесленные знания и навыки нужны преподавателю для восполнения своими силами и средствами пробелов в коллекции аппаратуры кабинета и для полного обеспечения преподавания экспериментом. Наконец, преподаватель—творец педагогического процесса, ищущий и прокладывающий новые пути в методике, — как правило, конструирует свои оригинальные приборы или их детали, иногда более ценные в методическом отношении по сравнению с теми, которые выпускаются промышленностью.
Таковы в общем специальные виды знаний и навыков преподавателя. Настоящая работа в её целом представляет попытки создания практического руководства для преподавания физики в семилетней школе с рассмотрением этого процесса во всём его многообразии и с научным обоснованием главнейших положений, соответствующих «методике сегодняшнего дня». При этом работа построена не только на основе личного опыта, шэ и изучения, и учёта опыта массовой школы, а также лучших преподавателей физики.
В состав серии входят:
Т о м I. Общие вопросы методики физики.
Часть 1. Общие вопросы методики физики.
Задачи методики физики. Задачи и содержание курса физики средней школы.
Часть 2. Методы преподавания физики.
Организация уроков по физике. Демонстрации по физике.
Наглядные учебные пособия. Рисование и черчение на уроках
5
Физики. Лабораторные работы. Экскурсии. Задачи по физике. Планирование и учёт работы по физике. Повторение. Учебная книга по физике. Внеклассные занятия по физике.
Часть 3. Методика проведения отдельных тем программы.
Том II. Методика и техника физического эксперимента.
Часть 1. Физический кабинет семилетней школы.
Основные положения методики и техники физического эксперимента. Оборудование физического кабинета. Физические приборы (классификация приборов; обеспечение видимости демонстраций; подсобные приборы, приборы для проектирования; технические модели; измерительные приборы; приборы для лабораторных работ; источники электрического тока; источники теплоты; хранение приборов и инвентаризации).
Часть 2. Демонстрационные опыты.
Методические указания преподавателям и студентам о занятиях по методике и технике эксперимента. Проектирование на экран диапозитивов и приборов (диаскоп, эпископ, теневое проектирование). Обзор и описание демонстраций по всем темам программы.
Ч а с т ь 3. Лабораторные занятия.
Методические замечания к лабораторным работам. (Использование результатов лабораторных работ. Ошибки при измерениях и их влияние на вычисления. Методические указания преподавателям и студентам об изучении методики и техники постановки лабораторных работ.) Обзор и описание лабораторных работ по темам программы.
Приложение. Зарядка аккумуляторов. Ветросиловая электростанция в школе. Библиография.
Том III. Самодельные и упрощённые приборы.
Часть 1 и 2. Лабораторная техника. Ремесленные приёмы (см. оглавление).
Часть 3. Обзор упрощённых самодельных приборов по темам программы.
Том IV. Рисунки и чертежи на уроках физики.
Часть 1. Методика и техника рисования на уроках физики.
Роль и значение рисунков. Виды рисунков. Развитие рисунка в процессе объяснения. Изображение последовательных фаз явления. Значение рисунков для запоминания пройденного
6
и повторения. Рисунки при опросе и решении задач. Научная и графическая грамотность. Техника воспроизведения рисунков; технические средства при рисовании; особенности рисования мелом и чернилами; перспективные изображения; ортогональная параллельная проекция; построение правильных геометрических фигур; объёмный вид; условные обозначения веществ и материалов; унифицированные условные изображения опор и шкал; унифицированные изображения посуды, нагревателей, штативов; обозначение размеров и надписи; разрезы; аксонометрическая проекция; воспроизведение сложных рисунков. Диаграммы. Графики.
Часть 2. Обзор и примеры выполнения рисунков применительно к темам программы.
Основной задачей, поставленной автором в этих томах, было ознакомление с наиболее совершенными приёмами преподавания физики в школе и с научным обоснованием этих приёмов, поскольку это возможно для состояния современной методики физики. При этом автор намеренно не ограничивался изложением минимума, но стремился познакомить со всеми имеющимися возможностями при изложении курса физики, с тем чтобы преподаватель, как истинный творец педагогического процесса, мог сделать выбор соответствующих материалов и приёмов преподавания применительно к своим методическим взглядам и к местным условиям.
В частях 1 и 2 настоящего тома III изложены основные сведения по лабораторной технике и по обработке самых различных материалов, применяемых в школе как при постановке демонстраций и лабораторных работ на уроках, так и при изготовлении самодельных приборов во внеклассных и внеурочных занятиях. Объём сведений по указанным отраслям определён, исходя из действительных потребностей преподавателя средней школы, а методика изложения этих сведений всецело подчинена практическим задачам, стоящим перед преподавателем. Таким образом, поскольку обучение ремёслам не входило в задачи автора, постольку изложению ремесленных сведений придан специальный характер. Именно в каждом из соответствующих параграфов рассмотрены те приёмы по данному виду ремесла, которые могут оказаться преподавателю действительно нужными и в то же время доступными, т. е. не требующими сложных инструментов и специального обучения.
Особенностью настоящей работы в её целом, в том числе и тома III, который во многих случаях будет служить справочником для студентов и для преподавателей физики, является обилие ссылок как в пределах этого тома, так и всех других томов этого же труда. Чтобы читатель мог без затруднений пользоваться принятой системой справок, необходимо учесть всю структуру книги.
7
Каждый том, кроме частей, разбит на главы, которые подразделяются на параграфы, нумерация и заголовки которых набраны жирным шрифтом. Каждый параграф делится на разделы. Раздел состоит обычно из нескольких подразделов с нумерацией, обозначенной римскими цифрами.
Каждый том имеет свою сквозную нумерацию параграфов, поэтому в ссылках указываются: номер тома (буквой т и римской цифрой), номер параграфа (жирным шрифтом) и номер раздела, например, т. I, § 5, 2.
Если ссылка даётся в пределах одного и того же (второго) то-
ма, то номер тома не указывается, но кроме раздела приводится номер подраздела, например, § 9, 2, V. При ссылках в пределах одного параграфа пропускается и номер параграфа: «раздел 3» или «в разделе 5».
При ссылках на литературу применяются сокращённые условные обозначения, именно:
Ф. Э. — Галанин, Горячкин, Жарков, Павша, Сахаров, Физический эксперимент в школе, т. I — VI.
X. Э. — Верховский, Техника и методика химического эксперимента в школе, т. I, 1947, 1953.
Лаб. зан. — Знаменский, Лабораторные занятия по физике в средней школе, ч. I — III, изД. 3, 1934.
Проводка — Г орячкин, Электромонтаж на внеклассных занятиях по физике, 1950.
Физ. — Сахаров, Физика. Учебник для школ взрослых, изд. 8, 1940.
Цинг. — Цингер, Начальная физика, изд. 12, 1928.
Буквенные обозначения, I — длина b — ширина h — толщина, высота г — радиус d — диаметр S — площадь v — объём т — масса
D — плотность Р — сила, вес Q — количество теплоты
принятые в книге:
/ — сила тока
U — напряжение
R — сопротивление
А — работа
N — механическая мощность
Р — мощность тока
А, а — ампер
V, в — вольт
IF, вт — ватт
AW, кет — киловатт
Q, ом — ом
г — единица массы, результат взвешивания на рычажных весах Г — единица силы и веса, результаты взвешивания на пружинных весах.
При составлении настоящего тома ряд рецептов, указаний, описаний конструкций и других сведений заимствован у многих авторов, в том числе: у Лермантова, Дрентельна, Верховского, Тинкина, Кубаркина, Цейтлина и др.
8
Соавтором в настоящем издании является С. Н. Ж а р ко в, принявший участие в разработке методических положений о самодельных приборах и в основном написавший §8,18 и 19. Весьма существенная помощь автору оказана научным сотрудником ИМО АПН А. Г. Д у б о в ы м в изложении вопроса о расчёте пружин, а также произведшим длительные и многочисленные вычисления для составления таблицы соответствующих данных. Огромный труд по редактированию настоящего т. III выполнен М. А. Уша ков ы м.
Автор приносит свою глубочайшую благодарность многочисленным товарищам преподавателям, откликнувшимся, иногда из самых отдалённых уголков нашего Союза, на изданные т. I и II письмами с указаниями о неясностях в изложении и других недочётах. Эти указания, из которых некоторые оказались особо существенными, будут учтены при предполагаемом переиздании т. I и II и» более того, в известной степени уже повлияли на структуру и содержание настоящего т. III и т. IV. Поэтому автор ещё раз обращается с просьбой к преподавателям средней школы и особенно к студентам учительских и педагогических институтов, а также к преподавателям методики физики продолжить свои сообщения с критическими замечаниями. Письма следует направлять по адресу: Москва, Чистые пруды, Лобковский пер., д. 5/16, Институт методов обучения, Е. Н. Горячкину.
Февраль 1950 г.
Е. Н. Горячкин
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ САМОДЕЛЬНЫХ И УПРОЩЁННЫХ ПРИБОРОВ
§ 1. САМОДЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
1.	Основной признак самодельного прибора
При словах «самодельный прибор» обычно возникает представление о невзрачном приборе грубой работы, с плохой отделкой, малой прочности, ненадёжном при его применении на практике (рис. 33 и 34). Отмеченные признаки ни в коем случае нельзя считать характерными и, главное, решающими для самодельного прибора. Основной признак школьного самодельного прибора — изготовление его в условиях физической лаборатории своими силами и средствами. Вопрос о лице, делающем прибор, не играет решающей роли. Величайшие научные и технические открытия обычно сопровождались изготовлением приборов своими силами и средствами (рис. 1). Самодельный прибор могут также сделать ученики или преподаватель, прибегая иногда даже к помощи мастера-специалиста для изготовления некоторых деталей. Естественно, что конструкция и внешность прибора всегда будут различными, тем более, что нет необходимости всегда непременно предполагать, что ученик или учитель не обладают достаточными ремесленными навыками в работе и пользуются обязательно плохими или неподходящими инструментами и материалами. Среди преподавателей можно встретить «мастеров-любителей», изготовляющих физические приборы, не уступающие по своим техническим, а тем более методическим качествам фабричной аппаратуре, а иногда и превосходящие её. Среди учащихся также находятся большие любители этого дела, осуществляющие с большим мастерством некоторые приборы и особенно технические модели (рис. 2). Характерно, что демонстрация этих моделей принимает буквально значение школьного праздника (рис. 3).
Наиболее совершенные приборы и модели, осуществлённые учащимися, можно обычно увидеть на выставках в дворцах пионеров и детских технических станций. Детский журнал «Знание—сила» на протяжении ряда лет описывал оригинальные конструкции иногда весьма сложных технических моделей, изготовленных лю-
Рис. 1. Подлинник изготовленной А. С. Поповым одной из моделей его радиоприёмной станции. На рисунке виден когерер и звонок, приспособленный для встряхивания опилок. Реле и пишущий аппарат помещаются сзади прибора (Государственный политехнический музей в г. Москве).
Рис. 2. Модель действующей электрической железной дороги на выставке Г. П. М.» посвящённой детскому техническому творчеству.
§ 1, 2
И
бителями, по преимуществу учащимися различных школ. Некоторые учащиеся строят своими силами и средствами работающие модели паровых машин и турбин, двигателей
внутреннего сгорания, высо
кокачественные летающие модели самолётов, кораблей электровозов и даже телеуправляемые модели. Следует упомянуть также о самодельных радиоприёмниках. Случается, что некоторые из них, если не по своей внешней отделке, то по внутренним качествам, не уступают фабричным изделиям. Наконец, учащиеся ремесленных школ при своей работе в мастерских нередко делают приборы для физического кабинета своей школы. Эти приборы, несмотря на самодель-ность, отличаются тщательной отделкой. Таким обра
Рис 3 Весенний праздник: взлёт шара Монгольфьера (г. Калинин, преп. Л. Б. Кандауров).
зом, невзрачность, плохая
отделка и ненадёжность действия могут быть лишь качествами плохого самодельного прибора, но не признаком. Естественно, что самодельные приборы всегда отличаются от «фабричных» приборов, изготовляемых на совершенных машинах и мастерами-
специалистами и к тому же, как правило, в количестве нескольких сотен и тысяч экземпляров. Массовое фабричное производство придаёт прибору специфиче-
ские качества, сказывающиеся в конструкции прибора, в подборе материала и во внешнем виде (в особом «лоске», который наведён на прибор).
2.	Об установках для демонстраций
Говоря о самодельных прйборах, следует упомянуть также об установках, создаваемых преподавателем или учащимися как для демонстраций, так и для других видов занятий по физике. Установка прежде всего может представлять собой комбинацию отдельных приборов, имеющую своим назначением воспроизведение того или иного физического явления. В подавляющем большинстве случаев преподавателю при демонстрациях приходится созда
12
§ 1, 3
вать установки, иногда сравнительно простые, например: измерение объёма тела посредством отливного стакана — см. т. II, рис. 473, демонстрация закона Архимеда — см. т. II, рис. 45, измерение электрического сопротивления — ом. т. II, рис. 48, II, совпадение нити отвеса с траекторией свободно падающего тела — см. т. II, рис. 156, и т. п. Иногда же такие установки являются более сложными, требующими для своего налаживания сравнительно значительного времени, как, например, получение графика колебаний ножек камертона — см.т. II, рис. 152, рычаги 2-го рода — см. т. II, рис. 245, опыты с зеркалами Пикте — см. Т.П, рис. 265 и 277, магнитное поле прямого тока — см. т. И, рис. 359, опыты с шайбой Гартля — см. т. II, рис. 435, 439—442 и др.
Чаще всего при установках, кроме приборов, как основных, так и подсобных, преподавателю приходится вводить ряд деталей и приспособлений, являющихся теми или иными предметами, не имеющими прямого отношения к физике, и прибегать к «самодельщине», т. е. своими силами и средствами приготовлять некоторые нужные части (теневое проектирование—см. т. II, рис. 145— 150, действие лампы Дэви — см. т. II, рис. 272, I и II, индукция поворачивающейся катушки — см. т. II, рис. 393, получение тени и полутени — см. т. II, рис. 421 и др.). Иногда же вся установка не содержит в себе физических приборов как таковых, а собирается из различных предметов обихода, частей приборов и приспособлений (инерция — см. т. II, рис. 2 и 44, действие электрической силы — см. т. И, рис. 1, горизонтальное и вертикальное направления — см. т. II, рис. 157, плавание картофелины внутри жидкости — см. т. II, рис. 185, «тяжёлая газета»—см. т. II, рис. 194, II, перерезание льда проволокой — см. т. II, рис. 283 и др.).
При создании установок преподавателю для осуществления основных требований методики и техники физического эксперимента (см. т. II, § 1 —4) приходится проявлять иногда много остроумия в подборке приборов, подходящих предметов обихода и различных деталей и приспособлений. Характерно, что у опытного преподавателя наряду с физическими приборами бережно в шкафах хранятся различные части, приспособления и материалы (ниточки, коробки, проволока, подходящая посуда, кусочки веществ и пр.), которые нужны для осуществления определённых демонстраций. Кроме того, ряд обиходных предметов взяты преподавателем «на заметку», поскольку они оказываются подходящими для опытов. Наконец, опытный преподаватель нередко использует части приборов для демонстрации явлений совсем из иного отдела физики, чем тог, для которого предназначен прибор.
3.	Значение изготовления самодельных приборов учителем
Рассмотрим, в каких случаях изготовление учителем и применение им самодельных приборов является необходимым:
§1,3
13
Рис. 4. Пример методического творчества учителя — модель коллектора с автоматической сменой знаков полюсов, Способствующая разъясн|ек нию выпрямляющего его действия.
а)	Если нужный прибор в физическом кабинете отсутствует по тем или иным причинам, а физическое явление для обеспечения преподавания физики показать нужно, то волею или неволею приходится изготовлять прибор своими силами или средствами, что, впрочем, возможно далеко не во всех случаях.
б)	Если преподаватель находит, что имеющийся в его распоряжении тот или иной прибор не способен дать достаточный эффект для ясного восприятия явления учащимися или является чересчур сложным для объяснения своего действия, то он обычно прибегает к созданию самодельного прибора (рис. 4). Тогда самодельный прибор выявляет самостоятельное творчество преподавателя, воплощает работу его мысли, выражает его стремление к улучшению обстановки и метода преподавания иобнаруживает прогресс в методах школьных занятий по физике. Не будет преувеличением, если признать, что конструирование преподавателем самодельных приборов является не только необходимым, но и неизбежным спутником деятельности учителя как проявление его собственной и ници а ти в ы и роста ква
лификации и как неотъемлемая часть его профессиональной работы. В конструировании приборов преподаватель находит полезный и приятный отдых от своей многотрудной работы и если подчас встретит «муки творчества», то зато испытает и «радости творчества».
Такие самодельные приборы, рождённые в результате творческих исканий преподавателя физики, можно найти почти в любом физическом кабинете как средней, так и тем более высшей школы. Нередко такие приборы являются первой ступенью к созданию массового фабричного прибора. Появление их на свет было' вызвано методическими исканиями их авторов — приборы создавались в практике школьной работы и наиболее удачные из них завоёвывали и, безусловно, будут завоёвывать себе место в коллекции нормального оборудования физического кабинета. К числу таких приборов, созданных в последние годы учителями школ, относятся, например, приборы: Иващенко (для демонстрации схемы мо
14
§ 1, 3
лекулярных движений и броуновского движения) см. т. I, рис. 171), Б. С. Зворыкина (секундомер демонстрационный до 0,01 сек., баллистический пистолет), В. В. Петроевского (для демонстрации правила Ленца), Б. П. Спасского (раздвижной конденсатор, сонометр).
Из числа старых русских методистов и практических работников—основоположников экспериментальной части русской методики физики — необходимо упомянуть о замечательных работах К. В. Дубровского, Н. С. Дрентельна, В. Л. Розенберга и Б. Ю. Кольбе (рис. 5) (§ 6, 3). Дубровский и Дрентельн в своих особо выдающихся книгах «Простые физические приборы и наглядные пособия по космографии» и «Физические опыты в начальной школе» описали огромное количество самых простых приборов и опытов с ними, созданных ими самими и другими учителями в практике школьной работы. Эти описания не только до сих пор не потеряли своего значения, но и в настоящее время делают книги, особенно Дрентельна, настольными для каждого преподавателя, совершенствующего методику своего преподавания. В предисловии к книге Н. С-. Дрентельна редактор П. А. Знаменский справедливо указывает: «Всё, что мы находим в «Физических опытах», было проверено и испытано как самим Н. С., так и его учениками. Русский учитель физики должен чувствовать большое удовлетворение, имея в русской оригинальной литературе такие классические труды, как «Простые физические приборы» К. Д. Дубровского и «Физические опыты в начальной школе» Н. С. Дрентельна.
Создание Дубровским коллекции упрощённых приборов вызвало в педагогическом мире сенсацию, ломая сложившуюся десятками лет традицию преподавания физики с демонстрациями при помощи неимоверно дорогих, громоздких и сложных приборов. Дубровский доказал, что многое, особенно из начальных сведений по физике, возможно с много большей ясностью и убедительностью демонстрировать, пользуясь самыми простыми приборами, взамен существовавших ранее и требовавших огромных средств на своё приобретение (§ 6, 2).
Характерно, что когда брошюра, содержащая описание приборов Дубровского, попала в руки Глеба Ивановича Успенского, то он, по словам Дрентельна, воскликнул: «Вот что нужно нашей народной школе!» Коллекция Дубровского не раз награждалась почётными дипломами и медалями на отечественных выставках в Н.-Новгороде (1896), в Петербурге (1904) и за рубежом, в том числе на Всемирной выставке в Чикаго (1892). На международном педагогическом конгрессе в Брюсселе коллекция Дубровского по поста1новлению жюри была передана в местную образцовую школу, «чтобы указать тот путь, которому она должна следовать».
Розенберг Валентин Львович (1839—1916).
Дубровский Константин Васильевич (1848—1915).
Дрентельн Николай Сергеевич (1855—1919).
Кольбе Бруно Юльевич (1850-начало двадцатых годов XX столетия).
Рис. 5. Выдающиеся русские методисты физики, основоположники методики и техники школьного физического эксперимента (фото из коллекции
П. А. Знаменского).
16
§ 1, 3
Б. Ю. Кольбе особенно много работал над методикой и техникой физического эксперимента и создал ряд оригинальных и методически ценных приборов, особенно по электростатике и теплоте. Каталоги как русских, так и заграничных фирм в течение нескольких десятков лет содержали в себе рисунки и описания не одного десятка приборов по Кольбе. Некоторые из приборов Кольбе до сих пор выпускаются нашей промышленностью, как, например, известная каждому учителю сетка для демонстрации расположения электрического заряда на поверхности тел, специальный тип электроскопов и электрометров (см. т. II, § 42, 2, рис. 292), двойной термоскоп (см. т. II, § 37, 5 и рис. 268) и др.
Среди современных преподавателей физики конструкторов приборов нам известны следующие:
г. Ленинград: И. М. Малышев (316-я школа); С. С. М о-лоденский (210-я школа), Ф. С. Емельянов (314-я школа), Б. И. Переверзев (359-я школа), Л. И. Скрепин (323-я школа);
г. Москва: Л. С. Дмитриев (588-я школа), Б. С. Сафонов (534-я школа), В. В. Орловский (129-я школа), С. Ф. Покровский (103-я школа), Б. С. Зворыкин (315-я школа), А. И. Склянкин (401-я школа);
другие города и местности: Н. Н. Шишкин (г. Баку), В. К- Шпаков (г. Курск), Л. Б. Кандауров (г. Калинин) , И. И. Б а б у ш к и н (г. Чапаевск), Г. К. Карпинский (г. Свердловск), Н. П. Белоусов (г. Ростов), П. Н. Гатилов (Воронежская обл.), А. А. Волков (Ярославская обл.),~ А. М. Утенков (г. Архангельск), Е. М. Платонов (Владимирская обл.).
В настоящее время на выявление творческого опыта учителей по созданию оригинальных приборов обращено серьёзнейшее внимание. Одной из основных функций специальной комиссии по учебным и наглядным пособиям по физике 1 является рассмотрение всех поступающих предложений учителей и продвижение оригинальных конструкций в производство.
в) Преподаватель иногда встречает в литературе описание некоторых весьма ценных в методическом отношении приборов, приобрести которые, однако, нельзя, так как они не изготовляются промышленностью. Очевидно, для усовершенствования методики преподавания учителю приходится такие приборы изготовлять своими силами и средствами. Нередко также, что преподаватель копирует приборы, обратившие его внимание в физических кабинетах других школ или на выставках самодельных приборов.
Таким образом, изготовление самодельных (приборов предпринимается учителем для более полного обеспечения урока аппара
1 Адрес комиссии: Москва, Чистые пруды, 6.
$ 1,4
17
турой, необходимой для проведения соответствующих демонстраций и лабораторных работ, а также, что особенно важно, для улучшения методики проведения уроков по физике.
4.	Значение изготовления самодельных приборов учащимися
Было бы совершенно неправильно ограничивать значение самодельных приборов только как средство для улучшения методики проведения уроков (подраздел III). Нельзя забывать, что преподавание физики складывается из занятий в классе (уроков) и внеурочных (домашних, обязательных) занятий, а также нередко и внеклассной (необязательной) работы учащихся в форме так называемых кружков. На уроках физики учащимся нет ни возможности, ни надобности заниматься изготовлением хотя бы самых простых приборов, однако такие возможности открываются отчасти на внеурочных занятиях, в виде так называемых д о-машних физических опытов учащихся, и особенно широко на внеклассных кружковых занятиях.
Рассмотрим, почему же именно как самый процесс изготовления некоторых самодельных приборов и проведение опытов с ними; так и применение для опытов предметов обихода имеют огромнейшее и методическое, и педагогическое значение.
а)	Вопрос о подготовке учащихся к практической жизни может и должен быть решаем не только на уроках, но и при домашних занятиях по физике, заключающихся в постановке и проведении учениками некоторых опытов и наблюдений. Очевидно, что при домашних экспериментальных занятиях изготовление простейших самодельных приборов является совершенно необходимым, составляя одну из важнейших частей такого рода работы.
Домашние экспериментальные занятия, помимо решения задач о подготовке к практической деятельности, способствуют также разрушению представления (нередко встречающегося у учащихся семилетки), что физические законы как бы действуют только в физическом кабинете, проявляются исключительно на специально построенных физических приборах и поэтому все наблюдения по физике могут производиться только в особой обстановке. Важно отметить также, что экспериментальные занятия способствуют решению воспитательных задач, сформулированных ниже в пункте «д».
б)	В составе любого класса в любой школе среди учащихся всегда находятся лица с ярко выраженной склонностью к «мастерству»,., понимая под этим термином занятия рукомеслом с определённой целью — изготовления физических приборов или чаще технических моделей. Нередко, без какого-либо влияния с чьей-либо стороны, учащийся у себя доми интенсивно занят подобной работой, а иногда ряд учащихся создаёт своеобразный кружок, работающий у кого-либо из них дома. Для таких занятий характерно,
2 Е. Н. Горячкин, т. III
18
§ 1.4
что учащемуся приходится решать чисто конструктивные задачи, почему на подобную работу надо смотреть как на проявление детского технического творчества, а не как на простое ремесленничество. Непременная обязанность школы вообще и преподавателя физики в особенности поддерживать и направлять по правильному пути подобное целеустремление и, организуя соответствующие внеклассные занятия (кружок), всемерно развивать техническое творчество и инициативу у учащихся.
в)	Изготовление самодельных приборов обычно с о-провождается более глубоким и, главное, действенным ознакомлением с начальными сведениями по физике и технике. Учащиеся прибегают для пополнения знаний к чтению научно-популярной литературы и обращаются ,с соответствующими вопросами к учителю. Воспроизведение опыта на построенном учащимся приборе или приведение в действие изготовленной технической модели способствуют повышению интереса к физике и её техническим приложениям.
г)	При конструировании и изготовлении самодельных приборов происходит не только развитие «ума» учащихся, но и их «рук», что входит в задачи преподавания физики и чтов известной мере решается в классе лабораторными занятиями по физике (см. т. I, § 5). Действительно, учащиеся при изготовлении сколь угодно простого прибора обрабатывают те или иные материалы, используя при этом инструменты, и тем самым приобретают некоторые практические навыки. Долг преподавателя, руководящего такой работой, — по мере возможности стремиться к тому, чтобы учащиеся на основе своих физических знаний получили представление о принципах действия простейших инструментов и могли сознательно объяснять некоторые из приёмов, применяемых для обработки материалов. Кроме того, необходимо показывать учащимся правильные приёмы пользования инструментом (§3, 1).
Изготовление самодельных приборов учащимися, помимо свойственного трудовым процессам большого воспитательного значения, внушает учащимся «веру в свои силы» и создаёт у них чувство законной гордости своей работой, в особенности когда они видят применение своих приборов, например, на открытых собраниях кружка или при демонстрации опытов учителем на уроках.
Занятия в кружке, в отличие от занятий в классе, легко морут приобрести общественную значимость или полезность не только по отношению к школе в её целом, но и для населения, что, как это доказала практика ряда школ, имеет действительно крупное значение, когда учащиеся принимают
§1,5	19
посильное участие при электрификации сельских местностей. Установки антенн и радиоприёмников, мелкий текущий ремонт освещения, электрооборудование театральной любительской сцены, устройство электрической сигнализации и связи, оборудование иллюминационных устройств к праздникам, «электрификация» новогодней ёлки в общественных местах и т. п. — весьма полезные общественно значимые работы, вполне доступные для своего осуществления силами учащихся. Общественная значимость таких работ не раз отмечалась в периодической печати. Доказывать же огромнейшее воспитательное значение такой работы не приходится.
5.	Об инструментах для изготовления приборов
Случается, что преподаватель, демонстрируя изготовленные им самим и его учащимися приборы, особенно гордится тем, что они сделаны буквально «из ничего», т. е. самого неподходящего и бросового материала, и для их выполнения использовались вместо добротного инструмента его обломки, например тупые полу-сломанные нож и пила, сбитый молоток, кусачки с выщербленными губками и т. п. Основания для гордости могут быть только в единственном случае, когда преподаватель только что пришёл в школу и нашёл в ней полное отсутствие кабинета, как это, например, наблюдалось в местностях, разорённых фашистами. Если же из года в год преподаватель продолжает пользоваться сам, а тем более даёт учащимся для работы подобный инструмент и с принципиальным упорством употребляет в качестве материала только бросовые материалы, то он, безусловно, совершает антипедагогическое дело. Приводимые иногда в подтверждение законности такого метода слова физика Франклина «уметь пилить сверлом и сверлить пилой» нельзя понимать буквально. Мысль Франклина более глубока и заключается в том, что истинный физик-экспериментатор тот, кто умеет с помощью возможно более простых и на первый взгляд совершенно неподходящих средств решать сложнейшие экспериментальные проблемы. Примерами такого творчества у наших русских учёных являются работы Ломоносова, Петрова, Ползунова, Ладыгина, Яблочкова, Лебедева и др.
В непременную задачу преподавателя входит научить учащегося ценить хороший инструмент, хорошую машину, чтобы показать, насколько они облегчают работу, давая выигрыш и в затрате труда, и во времени. Отсюда важнейшее принципиальное положение, чтобы ученики при своих работах по изготовлению приборов пользовались, как правило, нужным и добротным инструментом, поддерживали его в исправном и рабочем состоянии, а также использовали каждый инструмент по его прямому назна-2*
20
§ 1, 6
чению (§3, 1). Антипедагогично, когда завёртывание шурупов и винтов производится стамеской, а отвёртка используется в качестве долота и пр. Нужно развивать у учащихся вкус к хорошему инструменту, удобному к пользованию и производительному в работе, и добиться любовного и бережного отношения к нему.
В нашей индустриализованной стране, при широком развитии шефства производственных предприятий над школой, преподаватель всегда сможет приобрести необходимый инструмент в магазинах или получить его от своего шефа. Кроме того, учащиеся охотно делятся 'инструментом, являющимся ненужным дома, а также нередко для своей работы заводят собственный набор инструмента. Родители учащихся, при соответствующем обращении к ним, также охотно помогают школе инструментами. Таким образом, если учащиеся и учитель работают из года в год негодным или даже незаправленным инструментом, преподавателю приходится отнюдь не гордиться этим, а стыдиться этого.
6.	Материалы для изготовления приборов
Материал, тем более бросовый, или какая-нибудь используемая обиходная вещь не могут и не должны определять конструкцию физических самодельных приборов. В кабинетах школ иногда приходится встречать большое количество самодельных приборов, изготовленных из консервных банок и т. п., когда вместо подыскивания более или менее подходящего материала для изготовления нужного прибора был взят какой-либо случайный бросовый материал.
Иногда наблюдается также, что преподаватель или учащиеся, воспользовавшись какой-нибудь оказавшейся под рукой коробкой, перегоревшей электролампой и т. п., старательно придумывали возможно большее число приборов, какие только можно соорудить из попавшегося материала. При таком приёме, как правило, возникают самые несуразные конструкции и неудобоприменимые приборы (рис. 12), обесценивающие методическое значение самодельных приборов.
Одним из главных достоинств таких приборов считают проявление «изобретательности» или «сметки». Такая изобретательность может действительно иногда удивить и в то же время заставить пожалеть о том, что она не была направлена по иному, более рациональному пути. Другим достоинством самодельных приборов, Изготовленных из бросовых материалов, считают их исключительною дешевизну. Некоторые же методисты усматривали реальную возможность создания физического кабинета из самодельщины чуть ли не с полной заменой фабричных приборов. К пропаганди
§1,6
21
стам такого типа самодельных приборов в значительной доле относились: В. И. Попов (в своей, в общем интересной, книге «Самодельный физический кабинет», автор поместил на обложке девиз: «Делайте сами все приборы для своих опытов»), Ф. Н. Красиков (в своей книге «Упрощённые приборы по физике и опыты с ними» автор выдвигает на первый план именно самодельные приборы из бросового материала), С. А. Павлович (в своей книге «Изготовление приборов для школьных лабораторных занятий» автор предлагает замену стеклянной посуды картонной, пропитанной воском). Нельзя отрицать, что самодельный прибор в подавляющем большинстве случаев обходится много дешевле фабричного, но не в этом надо видеть, достоинство самодельных приборов. В нашей советской школе нельзя, гонясь за дешевизной, в какой-либо мере поступаться методическими качествами приборов и не считаться с вытекающим отсюда усложнением для восприятия и понимания физических явлений учащимися.
Относительно использования бросового материала надо иметь в виду то же, что было сказано о наборе инструментов для работ. Бросовый материал возможно прежде всего использовать во всех тех случаях, когда иных материалов достать действительно нельзя. Если же есть возможность приобрести необходимые для работы материалы, то, безусловно, следует предпочитать, чтобы учащиеся, например, отрезали нужную им полоску жести от листа, а не от расковыренной консервной банки, пользовались стеклянной воронкой взамен изготовленной из бутылки, выполняли свои работы из плотной чистой бумаги и картона, а, не из газет и старых коробок и пр. Поэтому на широкое использование бросового материал а надо смотреть только как на один из первых этапов работы учителя физики, вызванных местными ипритом преходящими условиями. Наблюдающееся иногда явление, когда учитель под видом материалов, которые могут быть вообще так или иначе использованы, собирает у себя в кабинете различные полусломанные вещи, нельзя считать правильным. В этом случае учитель лишь забивает помещение кабинета и шкафы в нём не чем иным, как хламом, отчего основная коллекция приборов, безусловно, пострадает. Преподавателю следует взять за неприменнейшее правило вносить в кабинет и хранить там действительно нужные материалы, добытые из сломанных вещей, а не самые изломанные вещи. Списанные из инвентаря пришедшие в негодность стол, шкаф и другие вещи надо разобрать и запасти полученные из них доски, фанеру и т. п., старые гвозди выпрямить; испорченную посуду из цветных металлов разрезать, а листы распрямить; из старых гальванических элементов вынуть угли и снять клеммы; спутанные и измятые проводи выпрямить и смотать в бухты, или на катушки; консервные банки, бутылки, аптекарские пузырьки тщательно вымыть и т. п. Надо собирать и
22
§ Ъ6
Рис. 6. Рациональное использование консервной банки для некоторых самодельных приборов (А — модель турбины, В — отливной стакан, С — таган, D — водонапорный бачок, Е — выпрямитель).
запасать также шурупы, болты и болтики с гайками, куски цветных металлов (особенно олово, цинк, свинец), клеммы и т. п., добывая их из бросовых и отслуживших вещей и приборов. Всякий прибор, который отслужил свой век и более не может быть использован по своему назначению, необходимо разбирать на от
1,6
23
дельные части, и всё то из них, что может действительно пригодиться, сохранять. Все собираемые материалы надо, разобрав их по соответствующим группам, хранить в образцовом порядке, неуклонно поддерживая его и требуя того же со стороны учащихся, пользующихся при своих работах этими материалами. Учителя,
Рис. 7. Рациональное использование коробочки из-под сапожного крема для некоторых самодельных приборов (Д — реактивная паровая турбинка, В — капсула для изучения давления внутри жидкости, С — сито для железных опилок).
располагающего в своём кабинете ящиками, в которых без системы свалены вместе: куски металла, ржавые кривые гвозди, обрезки досок, картона, бумаги, угли, куски стеклянных трубок, сломанные инструменты, безобразные клубки спутанных проводов и т. п., никак нельзя считать насаждающим 1культуру и воспитывающим подрастающее поколение. Неизмеримо лучше проявлять, может быть, несколько излишний педантизм в поддержании порядка, чем пренебрежение к этому порядку, необходимому не 'только для создания удобства в работе, но и в воспитательных целях.
24
§ Ъ 6
Однако в ряде случаев некоторые предметы обихода и даже бросовые материалы могут быть с большой пользой применены при изготовлении самодельных приборов, иногда упрощая их изготовление. Это наблюдается во всех тех случаях, когда предмет оказывается подходящим в качестве одной из нужных частей для выполнения той или иной конструкции или установки. Так, например, пресловутая консервная банка может и, более того, должна быть использована после соответствующих доделок: в качестве котла для паровых машин или турбины (рис. 6, Л), отливного
Рис. 8. Самодельная модель пожарного насоса с основными частями из пузырька с отрезанным дном и двух ружейных гильз (504-я школа г. Москвы, преподаватель В. А. Фетисов).
стакана (рис. 6,В), таганчика (рис. 6,С), водонапорных бачков различной конструкции (рис. 6,В), сосуда для содового выпрямителя (рис. 6., В), модели барометра анероида (рис. 18), калориметрических и других сосудов для воды, подвергающихся нагреванию (см. т. II, § 65, 4) и т. п. Коробочка из-под сапожного крема именно нужна для устройства: реактивной турбинки по Сахарову (рис. 7, Л), капсули для наблюдения давления внутри жидкости (рис. 7, В), сита для железных опилок при наблюдениях магнитных спектров (рис. 7, С) и т. п. Нередко, например, приходится прибегать к бутылке с отрезанным горлом, чтобы показать устройство воздушного колпака (подушки) в водяном насосе (рис. 8), или создать (много более ценный, чем магдебургские тарелки — см. т. II, § 31, 6 и рис. 214 и 215 — в методическом отношении) прибор для наблюдения атмосферного давления (рис. 9). Даже
§ 1, 7
25»
простая вещь, как спичечная коробка, может быть с огромной пользой применена в домашних экспериментальных занятиях учащихся (§ 3), наприер для изучения видов равновесия (рис. А и В)>
закона Архимеда 1 (рис. 11, кого колеса 2 (рис. 11, Bt и В2) и др.
В большинстве приведённых примеров при отсутствии указанных бросовых вещей их пришлось бы изготовлять примерно из тех же материалов, тех же размеров и той же формы.
В заключение следует особо подчеркнуть, что нельзя вообще увлекаться всякого рода самодельщиной, использованием бросового материала, насаждая тем самым кустарничество. Это только иногда полезно в методических целях, но возведённое в принцип повлекло бы к возникновению у учащегося ненужных ассоциаций, вырабатывало бы из него, может быть, и очень сметли-
и А2), действия водяного налив-
Рис. 9. Прибор из бутылки с отрезанным дном для наблюдения давления атмосферы (средняя женская» школа № 3 г. Курска, преподаватель В. К. Шпаков).
вого кустаря-самоучку, но лишало бы его той технической грамотности, которая соответствует современному производству и состоянию техники.
7.	Применение полуфабрикатов при изготовлении приборов
Если преподаватель изготовляет прибор сам, то трудоёмкость и время этого процесса имеют немалое значение. При изготовлении приборов учащимися преподаватель должен стремиться к- тому,, чтобы в этой работе учащихся превалировала физическая сторона, но не ремесло. Ещё Н. С. Дрентельн в методическом введении к своей книге «Физические опыты в начальной школе» указал: 1 2
1 В чехол от коробки вклеено донышко, коробка наглухо заклеена крышкой и утяжелена (песком) для потопления. Прибор для водонепроницаемости* смазывается маслом или пропитывается парафином, или, наконец, покрывается (масляной краской или лаколд. Динамометром служит резиновая нитка или тесёмка, начальная длина которой фиксируется ниткой с грузиком.
2 Колесо составляется из четырёх коробок спичек, 'вставленных друг в друга. Вал (ось) делается из вязальной спицы, казан дат а и т п Стойками» могут*служить чехлы коробок с вырезанными клиньями (рис. 11, В2).
26
§ 1. 7
«...простой школьный прибор никоим образом не должен становиться целью, достигнув которую, следует считать делом оконченным: он всегда является лишь средством воспроизводить или видоизменять явление, пока все его характерные особенности или связь с другим явлением не сделаются вполне ясными». Главное внимание должно быть «... обращено именно на способы сочетания общедоступных и общеизвестных предметов и материалов на сборку простых приборов, служащих средством, а не целью». Поэтому, безусловно, прав преподаватель физики, в особенности семилетней школы, когда организует работу учащихся так, что с а мод ел ь-ный прибор скорее собирается ими из
Рис. 10. Использование спичечной коробки в домашних экспериментальных занятиях для изучения видов равновесия.
подходящих частей, чем изготовляется во всех деталях. Действительно, сборка из набора «Конструктор» той или иной модели или прибора (см. т. II, § 14, 6, и рис. 32,1 и 32, II) в ряде случаев (но не всегда!) сможет много больше и скорее научить учеников как по физике, так и по части приобретения некоторых действительно нужных им ремесленных навыков, чем изготовление приборов без применения каких-либо готовых деталей. Очевидно, что использование в возможно большей мере готовых и притом подходящих частей при изготовлении прибора самим преподавателем имеет для него также огромнейшее значение, сокращая время и упрощая труд. Однако, важно заметить, совершенно необходимы именно действительно подходящие части, а отнюдь не такие, которые*в какой-либо мере могли бы привести к несуразности конструкции.
Основным источником готовых деталей, кроме подбора из предметов обихода и бросового материала, является покупка в магазинах различных мелких предметов, которые затем применяются не только по своему назначению, нои в качестве частей приборов. При подыскании таких подходящих предметов и деталей приходится проявлять некоторую изобретательность и остроумие* Так
Рис. 11. Самодельные приборы из спичечных коробок при домашних экспериментальных занятиях (Л i и А2—ведёрко Архимеда, Bi и Вг — наливное колесо, Сх и С2 — скамейка для опытов на тему «Давление», D — прибор для изучения видов равновесия).
28
§ 1, 7
Рис. 12, А и В. Приборы, изготовленные учащимися при неправильном руководстве преподавателя. Для таких приборов характерна ненужная сложность и трудоёмкость изготовления вспомогательных частей (Л — прибор для обнаруживания растяжения резиновой нитки, В — ватерпас).
как нельзя рассчитывать, чтобы такой предмет нашёлся именно в тот момент, когда понадобится делать прибор, то необходимо при всяком удобном случае покупать такие предметы, какие могут послужить с известной степенью вероятности частью прибора (например, железные петли, уголки, булавки, шурупы, выключатели, патроны, лампочки для карманного фонарика, куски эбонита и пластмассы, посуда, части часов и т. д.). Особо надо отметить роль магазинов радио и электротехнических в деле снабжения деталями (контакты, клеммы, джеки, сплав Вуда, провода и шнуры, углы, детали для электромонтажа и т. п.). В этом же отношении весьма полезны магазины кинопринадлежностей, велосипедов и швейных машин, оптические (линзы), канцелярских принадлежностей (булавки, нитки), игрушечные (шарики, кубики и те игрушки, которые являются интересными физическими приборами), зоологические (аквариумы), культтоваров, резиновых изделий (трубки, оболочки для шаров), музыкальные (стальные струны, червячные передачи, колки). В магазинах же физических приборов,, как правило, таких деталей найти нельзя. Помимо приобретения в магазинах, преподавателю следует, если имеется хоть какая-либо возможность, прибегать к заказу некоторых трудоёмких и сложных деталей на стороне, т. е. соответствующим мастерам.
§1,7
29
При изготовлении самодельных приборов учащимся весьма важно иметь в виду ещё следующее. Основной ошибкой, допускаемой иногда преподавателями и вредно отражающейся на результатах работы в её целом, является недооценка значительной трудоёмкости изготовления подставок или других поддерживающих приспособлений для крепления частей, образующих физический прибор. Нередко при первом взгляде на самодельный прибор становится ясной его незначительная методическая ценность в смысле приобретения учащимся при изготовлении прибора знаний и навыков по физике. Действительно, нередко случается, что
изготовление подставки или корпуса при-
бора заставляет учащегося истратить
в о
много раз больше времени,
«физической части». Иногда ческая часть» настолько сама ста, а подставка для неё сложна или трудоёмка для что прибор с методической
чем устройство
же эта «ф и з и-по себе пр о-сравнительно изготовления, стороны, т. е.
е отношении обучения физике, принимает характер карикатуры. На рисунке 12 А и D пока-
заны характерные примеры таких приборов, когда учащиеся израсходовали большую часть затраченного труда на обработку деревянных вспомогательных частей.
Наиболее рационально для изготовления подставок и других
частей приборов предлагать учащимся пользоваться заранее изготовленными «полуфабрикатами», т. е. обструганными и нарезанными кусочками досок, брусками, четырёхгранными и круглыми различного сечения и т. п. (§ 8, 12). Более чем сомнительную педагогическую ценность вообще имеет работа, когда уча-
Рис. 12, С и D. Приборы с ошибками физического характера (С — сопротивление в контактах клемм близко к порядку сопротивления проволоки, почему прибор не может служить как «эталон», D—электромоторчик с неправильным расположением катушки индуктора и магнитопроводом, замкнутым на железную подставку).
30
§ 2, 1
щийся из неостроганной, сучковатой, тем более сырой доски выкраивает нужные ему куски, притом пользуясь самыми примитивными приспособлениями и инструментами: в отношении же приобретения знаний по физике такая работа является совершенно непроизводительной потерей времени. Лучше, когда учащиеся используют уже готовые подставки или применяют для этой цели лабораторные штативы.
§ 2. УПРОЩЕННЫЕ ПРИБОРЫ
1. Основные методические требования к приборам
По отношению к прибору, применяемому при преподавании физики .в школе, предъявляются следующие требования:
1) Прибор должен при своём действии давать достаточно видимый или слышимый эффект, чтоб ы в о с п р о и з в о д и м о е посредством него физическое явление было без труда наблюдаемо учащимися. Нельзя, чтобы
Рис. 13, 14 и 15. Динамометры: школьный (Л), Бакушин-ского (В) и от прибора для изучения закона Архимеда (С;.
S 2, 1
31
учащийся скорее догадывался об явлении, чем непосредственно наблюдал бы его или, что ещё хуже, за крайней незначительностью получаемого от прибора эффекта верил в данном случае преподавателю на слово, не наблюдая самого явления. Вопрос об обеспечении достаточного эффекта и видимости явления подробно рассмотрен в т. II (§ 3 и 11) и, кроме того, при описании постановки большинства опытом (см. т. II, § 21—74).
2) Конструкция прибора должна быть такова, чтобы его' действие, или, вернее сказать, объяснение «как и почему» воспроизводится ' изучаемое явление при помощи даного прибора, было возможно более просто. Лучшим прибором является тот, действие которого становится ясным для учащихся без особых объяснений его устройства. Однако это далеко не всегда возможно; поэтому критерием для оценки достоинства прибора в рассматриваемом отношении может служить степень простоты и кратковременности объяснений об его устройстве и действии.
Такая простота достигается в основном посредством -своеобразного «схематизирования» прибора, т. е. такого расположения его частей и такого устройства их, которые в возможно большей мере приближали бы конструкцию приборов в целом ж его принципиальной схеме. Немалое значение имеет также наличие в'конструкции только тех частей, которые обеспечивали бы воспроизведение явления, все же дополнительные части и приспособления, служащие, например, для удобства пользования прибором и других целей, должны располагаться так, чтобы не усложнять ясного и отчётливого восприятия основной конструкции.
Приведём ряд примеров:
а)	При сравнении двух динамометров, одного известного под названием школьного (рис. 13) и другого употребляемого для лабораторных работ (рис. 14), второй имеет неоспоримые и методические преимущества, так как учащийся не нуждается в объяснениях его устройства и действия и легко справляется с этим вопросом совершенно самостоятельно. К числу таких ценных в методическом отношении динамометров принадлежит также и употребляемый для опыта с ведёрком Архимеда (рис. 15).
б)	Изучение явления поляризации и деполяризации в гальванических элементах может, как это было выяснено в т. II, § 44, 8% рис. 317, II, производиться при помощи прибора по электролизу (см. т. II, рис. 310). Однако в .методическом отношении для изучения существа явления много лучше воспользоваться примитивным в конструктивном отношении гальваническим элементом, состоящим из двух полосок цинка и меди, погружённых в раствор серной кислоты (см. т. I, § 93, 3 и рис. 204). Учащийся наблюдает явление поляризации, т. е. образование газового чехла, и деполяризации индивидуально (в лабораторной работе) или же при
32
демонстрации преподавателем на экране, куда прибор проектируется фонарём.
в)	Общеизвестно, что объяснение устройства металлического ^барометра ограничивается обычно лишь рисованием его схемы ‘(рис. 16) и показом его с внешней стороны, т. е. в сущности коробки со шкалой и стрелкой. Да если бы даже учащиеся семилетки имели возможность детально рассмотреть его механизм, то только очень немногие из них, несмотря на объяснения учителя, разобрались бы -в устройстве этого механизма (рис. 17). Иное дело, когда преподаватель пользуется видоизменённым упрощённым механизмом ба-
Рис. 16. Рисунок учителя на классной доске, разъясняющий принцип действия барометра-анероида.
'рометра, например в виде самодельного прибора, показанного на рисунке 18; ясно, что в этом случае вопрос о конструкции барометра и его действии становится для учащихся более доступным и поэтому понятным.
г)	Механизм демонстрационного гальванометра и монтаж частей, превращающий его в вольтметр или амперметр, в советской школе получил значительные изменения (рис. 19) по сравнению •его с заграничным образцом, существовавшим в дореволюционное •время (рис. 20). Из сравнения рисунков 19 и 20 видно, что первый из гальванометров является более простым для изучения устройства механизма и способа присоединения сопротивлений и шунтов и потому более ценным с методической стороны. Если же сравнить монтаж и устройство упомянутых дополнительных частей (рис. 21), то, безусловно, предпочтение надо отдать модели (ИПО), выпущенной производством в 1949 г. (рис. 22, А и В), так как в последней
§ 2, 1
33
модели включения сопротивлений и шунтов более наглядны и просты.
Рис. 17. Устройство механизма барометра-анероида.
д) Из двух типов прибора «вращающийся виток» (см. т. И, § 49,3) неоспоримые методические преимущества имеет виток, показанный на рисунке 23, А по сравнению с изображённым на рисунке 23, В. Учащимся семилетки сложно, а вернее недоступно, понять расположение магнитных полюсов в замкнутом магнитопроводе (кольце). При-
бор (рис. 23, В) совершенно обесценен в методическом отношении в погоне за увеличением магнитного потока, пронизывающего площадь, ограниченную витком, для чего два магнита, имеющих форму полуколец, сложены вместе одноимёнными полюсами.
е) объяснение действия гидравлического пресса (рис. 24, Л) обычно требовало, помимо демонстрации гидравлической машины (рис.24,В), показа стеклянной модели пресса (рис. 24, С). Новая 3 В. Н. Горячкин, т. П1
Рис. 18. Самодельная модель для демонстрации принципа действия барометра анероида. Модель для демонстрации помещают под колокол воздушного насоса.
34
§ 2, 1
упрещённая, благодаря применению плескигласса, действующая модель школьного гидравлического пресса (рис. 25) делает ненуж^. ным показ ни сложного пресса старой конструкции (рис. 24, Л), ни упомянутых вспомогательных приборов (рис. 24,В и С). На модели ясно видны поршни, клапаны соединения цилиндров между собой и соотношение их диаметров.
Рис. 19. Школьный демонстрационный гальванометр.
Рис. 20. Демонстрационный гальванометр с шунтами и сопротивлениями, закреплёнными неподвижно.
Примеров, характеризующих стремление русской методической мысли возможно более раскрыть перед учащимися «секрет прибора», «схематизировав» его устройство в указанном выше смысле, можно привести много. Поскольку опыт советской школы оказывал и оказывает влияние, а иногда определял и определяет конструкцию приборов, выпускаемых промышленностью Главучтехпро-ма, постольку ряд наших приборов в методическом отношении превосходит заграничные Ч Заметим кстати, что такая работа особенно интенсивно ведётся в настоящее, послевоенное, время 2 с тем, чтобы дать всё более и более развёртывающейся промышленности образцы приборов, наиболее совершенных в методическом отношении.
1	Характерно, что в дореволюционное время заграничные каталоги физических приборов некоторых фирм содержали в себе многочисленные образцы, выработанные, например, русскими методистами Кольбе, Розенбергом и другими преподавателями средней и высшей школы в Петербурге.
2	Разработка образцов приборов производится при Министерстве просвещения в подкомиссии по учебным пособиям по физике под руководством Д. Д. Галанина, играющего значительную роль в русском школьном приборостроении и при образцовых физических кабинетах АПН в Ленинграде и в Москве (руководитель—А. А. Покровский, преподаватель—Б. С. Зворыкин.
§ 2, 2
35
Условимся называть приборы, подобные указанным выше, упрощёнными. Таким образом, упрощение прибора имеет свою строго определённую цель — создание прибора, наиболее целесообразного с методической точки зрения, возможно более нагляд-
шунты	сопротивления
Рис. 21. Присоединения шунтов и сопротивлений у демонстрационных гальванометров старого и нового (1949 г.) выпусков.
ного, не загромождённого лишними деталями и доступного пониманию учащимися на первых порах обучения. Методика преподавания физики требует, чтобы приборы, особенно для начальных занятий, были именно упрощёнными.
2.	Различие между упрощёнными и самодельными приборами.
Важно заметить, что необходимо различать два понятия по отношению к приборам: «упрощённый» и «самодельный», нередко отождествляемые между собой. Упрощённый прибор может быть как фабричным, так и самодельным. Динамометры Бакушинского, 3*
36
§ 2, 2
ИПО (рис. 13,Ви С),демонстрационный гальванометр (рис. 22,Л) и др. являются упрощёнными фабричными; прибор же для демонстрации явления поляризации (рис. 15), модель барометра (рис. 18) и др. — упрощённые самодельные.
Нередко «самодельный» прибор называют «упрощённым», исходя, повидимому, из предположения, что навыки исполнителя прибора стоят на очень низком уровне. Между тем, в силу последнего предположения, конструкцию нередко приходится вместо упрощения, наоборот, усложнять, чтобы сделать прибор выполнимым своими средствами и силами. Чаще всего это приходится делать по отношению к стеклодувным работам: например, самодельный прибор Гофмана (рис. 26, В)
где стойка трубок заменена соединением их при помощи тройника, в конструктивном отношении сложнее фабричного прибора (см.т.П и рис. 315). Действительно, соединительные резиновые трубки, укрепление электродов посредством резиновых про-бок осложняют восприятие существа дела. Наиболее же ценным в методическом отношении явился бы для демонстрации разложения током подкислённой воды прибор, показанный на рисунке 26, С.
Рис. 22. А. Школьный демонстрационный гальванометр (ИПО) нового выпуска (1949 г.)
Рис. 22, В. Шунты и сопротивления к школьному демонстрационному гальванометру (рис. 22, А).
§ 2, 3
37
Рис. 23, А и В. Две конструкции «вращающегося витка»: методически целесообразная и нецелесообразная.
3.	Виды упрощений
Нет никакой надобности требовать, чтобы каждый прибор, применяемый в школе, был именно упрощённым. Действительно, одни приборы,предназначенные для воспроизведения физического явления, с качественной стороны должны, как правило, являться упрощёнными для выявления принципиальной стороны не только самого явления, но и способа его получения. К другим же приборам, служащим для измерительных целей, например к весам, вольтметрам, амперметрам, барометрам и т. п., такие требования далеко не всегда приложимы, поскольку они отражаются на качестве измерителей, снижая их чувствительность, точность измерения, удобство пользования прибором и т. п. Более того, одна из задач преподавания физики заключается в том, чтобы ученик, по возможности, приучался пользоваться такими приборами, которые находят себе применение в технике и в научных лабораториях. Поэтому наиболее методически правильно по отношению к некоторым приборам иметь их «дубликаты», упрощённые для выявления принципа их действия или характера особенностей их конструкции. Поэтому же не случайно, что многолетняя практика школы привела к созданию и широкому применению так называемых «моделей» как действующих, так и недействующих. Эти модели содержат в себе
38
§ 2, 3
обычно наиболее существенные и характерные части прибора или машины, нередко видоизменённые до схематизирования. Применяются они по большей части по отношению, главным образом, кма-
Рис. 24. Гидравлический пресс (Л). Гидравлическая машина (В). Модель из стекла гидравлической машины (С).
шинам и измерительным приборам и получают иногда, хотя и редко, вид не прибора, а установки. К числу мо-* делей машин, например, относятся выпускаемые производством модели парораспределительного механизма (см. т. II, рис. 83), модель двигателя внутреннего сгорания (см. т. II, рис. 85) и изготовляемые своими силами и средствами' модели витка с кольцами и коллектором (см. т. II, рис. 40,1), модель барометра анероида (рис. 18) и др. Эти модели оказывают исключительную пользу при объяснениях принципа действия соответствующих машин, служа для выяснения назначения отдельных частей и их взаимосвязи или взаимодействия. Они не являются самодействующими, и приводить их в движение надо от руки.
§ 2, 3
39
К числу подобных моделей машин и приборов, служащих для той же цели, должны быть отнесены такие, которые являются более совершенными в том смысле, что действие их или движение возбуждается не рукой, а силами, имеющими соответствующую природу. Такими, например, являются: простейшие модели активной (рис. 6, Л) и реактивной (рис. 7, А) паровых турбин, модели амперметров: электромагнитного (см. т. I, рис. 210) и теплового
Рис. 25. Новая модель гидравлического пресса с ясно видимым устройством отдельных частей.
(см. т. I, рис. 211). Для выявления принципа действия и устройства физических приборов чаще всего приходится прибегать к установкам и проведению опытов с ними. Так, например, этот вопрос для чашечного барометра (см. т. II, § 30, 5, рис. 199) решается опытом Торичелли (см. т. II, § 30, 9 и рис. 203), вопрос об устройстве водопровода — демонстрацией фонтана (см. т. I, § 16, и рис. 18).
Демонстрации подобных моделей, как правило, являются предварительными, после чего показываются, а иногда и изучаются модели, в той или иной мере более совершенные, или же сами машины и измерительные приборы.
Рассмотрим теперь вопрос о видах упрощений, способствующих повышению методических качеств приборов. Допускаемые упрощения не могут производиться, как правило, за счёт понижения эффекта физического явления, воспроизводимого посредством прибора. Это не всегда удаётся, и, прибегая к упро
40
§ 2, 3
щению прибора, приходится иногда по тем или иным причинам идти на понижение эффекта. Однако не редкость также, когда воспроизводимое на упрощённом приборе явление оказывается более интенсивным, выразительным и доходчивым, чем на соответствующем фабричном.
Производство далеко не всегда может выпускать наиболее рациональные для школы упрощённые приборы, являющиеся иногда громоздкими, хрупкими и не выдерживающими транспортировки. Подобные качества в школьных условиях при изготовлении таких
§ 2, 3
41
приборов на месте особо существенного значения не имеют. Более того, опытный преподаватель в некоторых случаях предпочитает взамен опытов на готовом фабричном приборе показывать их с помощью соответствующей установки \ когда это оказывается более ценным в методическом отношении.
Применение установки позволяет преподавателю, во-первых, так комбинировать отдельные части прибора, чтобы для учащихся упрощалось восприятие принципиальной стороны прибора. Во-вторых, преподаватель, конструируя упрощённый прибор или создавая установку взамен фабричного прибора, может исключить целый ряд частей, имеющихся на последнем и служащих иногда для большого удобства пользования прибором, иногда для придания ему универсализма, иногда для переноски или удобств транспортировки, иногда, к сожалению, неизвестно для чего или для придания 'Прибору известного вида или лоска.
Рассмотрим для примера вопрос о рациональности упрощения такого всегда рекомендуемого прибора, как шайба Гартля (рис. 27). При первом взгляде учащихся на шайбу обычно поражает её вычурная и сложная форма (обилие разнога рода частей на ней, назначение градусных делений на лимбе, а иногда и рисунков геометриче ских фигур в центре диска). Для преподавателя подобная конструкция способствует удобству и
нако эта конструкция осложняет понимание принципа её действия и наблюдения демонстрируемых на ней явлений, разбивая и отвлекая внимание учащихся возникающими у них по поводу назначений частей вопросами: «А это зачем?». Поэтому опытный преподаватель в семилетней школе предпочитает не пользоваться шайбой Гартля, а создавать упрощённую установку из белого экрана, цилиндрической линзы или зеркала и щели, позволяющую пока-
Рис. 27. Шайба Гартля.
быстроте подготовки опыта. Од-
1 Части этой установки преподаватель обычно бережно хранит в кабинете и применяет их из года в год (см. т. II, § 19, 1).
42
§ 2, 3
зать нужные явления нисколько не хуже, но даже лучше в качественном отношении. Естественно, что такие творческие искания методической мысли учителей привели к выпуску производством прибора по оптике, сконструированного А. И. Глазыриным (рис. 28).
В-третьих, преподаватель может пользоваться в упрощённых приборах способами и деталями, не приемлемыми для производства по причинам хрупкости и громоздкости. Рассмотрим, например, устройство механизмов, служащих для обнаружения изме-
Рис. 28. Прибор по оптике (отражение и преломление света) А. И. Глазырина.
нения линейных размеров смещений или изгибов настолько малых, что они незаметны при их непосредственном наблюдении глазом. Такие механизмы находят себе применение для наблюдений термического расширения тел (см. т. II, § 36, 5, и рис. 256), в металлическом манометре (см. т. II, § 30, 4, и рис. 195), в барометре-анероиде (см. т. II, § 30, 5 и рис. 196) и др. Применяемые в школе механизмы основаны на неодинаковости смещения неравноплечего рычага — именно малое смещение конца короткого плеча вызывает значительное смещение конца длинного плеча. Рычаги, применяемые, например, в школьных пирометрах, могут быть трёх типов. В одном случае берётся рычаг b с осью вращения в точке о, возвращаемый в своё начальное положение (при сжатии тела) силой тяжести (рис. 29, А и С). В другом случае рычаг снабжён для той же цели пружиной е (рис. 29, D). В третьем случае, как, например, в пирометре Главучтехпрома, применены два рычага Ь
§ 2, 3
43
Рис. 29. Применение рычагов для обнаружения малых удлинений.
и с с осями вращения соответственно в точках о, о2, соединённые перемычкой d с шарнирами (рис. 29, В). Ясно, что наилучшими в отношении простоты действия прибора яв
ляются первая и вторая, третья же конструкция потребует весьма значительного времени для объяснения далеко не простого для VI—VII классов вопроса о двойном рычаге. Производство ввиду необходимости, в первых двух случаях стремясь дать стрелку значительной длины, выпускало бы громоздкий и хрупкий прибор, поэтому оно пользуется третьим способом, позволяющим создать компактную конструкцию.
В манометрах и металлических барометрах, предназначенных для измерительных целей, механизм является ещё более усложнённым (двойные рычаги, зубчатые сектора и т. п.), с тем чтобы обнаруживаемое смещение приводило к вращению стрелки (рис. 17). Преподаватель же в методических целях, т. е. для выявления принципа действия прибора (рис. 18), воспользуется в упрощённых приборах длинной стрелкой.
44
§ 2, 4
В-четвёртых, для упрощённых приборов можно использовать материалы, которые неприемлемы для производства по причине их недолговечности и, в частности, могут привести прибор к гибели после его однократного употребления.
Таковы основные виды упрощений, применяемых в методических целях для повышения эффективности преподавания физики. В заключение следует упомянуть, что нередко яркая раскраска (см. т. II, § 11, 3, и рис. 40) отдельных частей прибора способствует упрощению восприятия учащимися и объяснений конструкции преподавателем.
4.	Универсальные и составные приборы
Противоположную крайность по сравнению с упрощёнными составляют приборы, известные под названием «универсальные». Необходимо среди универсальных приборов различать два типа, по существу и по своим качествам имеющие разную ценность с методической точки зрения. «Универсальным» обычно называют прибор, при помощи которого можно показать целую серию различных опытов, иногда даже из разных отделов физики. Но не эта способность охватывать несколько разнородных опытов составляет отрицательное качество универсального прибора, вообще отвергаемое методикой; его недостатком надо считать те особенности в конструкции прибора, которые приходится вводить, чтобы приспособить прибор для многих опытов. Эти особенности приводят к тому, что при показе одного из опытов на приборе оказывается много лишних частей, ненужных в данный момент и лишь напрасно отвлекающих внимание учащихся. Иногда же универсализм настолько усложняет общую конструкцию прибора, что она становится несуразной. К приборам подобного типа относятся, главным образом, универсальные приборы по механике, выпускавшиеся ранее промышленностью; к числу неудачных конструкций относятся также встречающиеся иногда в школе наборы по электромагнетизму: малый и большой (см. Ф. Э., т. V, рис. 101, 102). К такому явно отрицательному типу приборов не следует относить приборы, тоже являющиеся в известной степени универсальными, но лишённые отмеченного выше недостатка (рис. 30). Приборы этого типа правильнее назвать «составными», так как они представляют собой «наборы» отдельных частей, из которых можно составить ряд приборов или установок для нескольких отдельных опытов. Характерными примерами такого типа приборов могут служить: универсальный штатив по электростатике (см. т. II, § 42, 2, и рис. 295), электрометры Брауна с набором (см. т. II, рис. 293), набор для изучения схем электрического освещения (см. т. II, § 67, 2, и рис. 490—491), набор по магнетизму (см. т. II, § 48, 3, и рис. 370) и электромагнетизму (рис. 30), набор «Конструктор» (см. т. II, § 14, 6, и рис. 93). Для наименования таких приборов весьма подходит слово «набор».
§ з, 1
45
Рис. 30. Набор Н. А. Торопова для демонстраций : основных явлений электромагнетизма, трансформатора, индукционной электропечи и др.
Очень часто в таком наборе имеется одна деталь, применяемая как основа или как подставка, или как механизм при ®сех опытах той серии, для которых предназначен весь набор; таковы будут, например, стойка с двумя манометрами и со скамьёй в термоскопе Кольбе (см. т. II, § 37, 5, и рис. 268), стойка с кругом и с ширмой в шайбе Гартля (см. т. II, § 55, 2, и рис. 435), центробежная машина (см. т. II, рис. 448), крышка к банке в наборе Горячкина по электролизу (см. т. II, § 44, 2, и рис. 310). Такая «общая» деталь, неизбежно участвующая во всех опытах серии, сопровождается особым набором дополнительных частей или приспособлений, без которых она не является самостоятельным прибором и не может служить для производства опытов.
Применение «составных» приборов позволяет для опыта брать только те части, какие необходимы, и потому избегать лишних деталей, составляющих отрицательную сторону «универсальных» приборов.
§ 3. РЕМЕСЛЕННЫЕ НАВЫКИ УЧАЩИХСЯ И ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
1. Характер ремесленных навыков, сообщаемых учащимся
Ремесленник-кустарь i владеет определёнными приёмами обработки тех или иных материалов, зная не только какой, но и как надо применять инструмент. Ремесленник, используя свою
1 Здесь мы говорим именно о ремесленнике-кустаре. В наших советских специальных школах — ремесленных, служащих для подготовки квалифи-
46
§ 3, 1
мышечную силу и координируя свои движения, умеет получить должные результаты обработки материалов. Эти знания и навыки приобретались ремесленником-кустарём либо путём самостоятельных упражнений и опытов, либо, чаще всего, в процессе специального обучения. Однако для ремесленника-кустаря весьма характерно, что, владея иногда даже в совершенстве инструментами, он не знает, почему именно даный инструмент устроен так или иначе и почему именно им применяется тот или иной приём. Таким образом, ремесленник, как правило, не владеет теми основами научных знаний, которые делали бы для него ясными принципы устройства инструмента и его применения, несмотря на то что он умеет должным образом подготовить инструмент к работе и должным образом использовать этот инструмент при обработке материлов,.
Между тем каждый из инструментов, как бы он ни был прост и как бы он ни оправдал себя на практике, подвергался и до сих пор подвергается детальному научному изучению, в результате которого он получил строго определённую современную научно-обоснованную конструкцию. Такому же изучению, как известно, подвергаются и процессы обработки материалов. Таким образом, конструкция инструментов и приёмы обработки материалов, создавшиеся когда-то в процессе встававших перед человеком практических задач, являются в настоящее время строго научно обоснованными, о чём ремесленник может не иметь должных представлений.
Элементы научных знаний, положенных в основу или, вернее, определяющих конструкцию инструментов и приёмы обработки материалов и представляющих собой особую отрасль технической физики, являются частью тех политехнических знаний, которые в известной мере должны быть сообщены учащимся семилетней школы. При дальнейшем обучении эти знания углубляются и расширяются в десятилетней школе и, наконец, в специальных высших учебных заведениях сформировываются в научно-технические знания по той или иной специальности.
В задачи нашей семилетней школы отнюдь не входит ни обучение ремеслу, ни изучение технологических процессов, однако поскольку школа является политехнической, ставящей себе одной из целей сообщение действенных, т. е. применяемых, знаний, постольку объяснение на основах физики конструкции некоторых инструментов и приёмов обработки является необходимым.
цированных рабочих, наряду с обучением ремеслу производится изучение основ наук: естественных (физики и химии) и технических. Характерно, что на наших заводах и фабриках обычно является внесение рабочими рационализаторских предложений, иногда в корне меняющих некоторые техно логические процессы производства и повышающих производительность труда.
§ 3, 1
47
Такое требование заключается не в том, чтобы учащиеся овладели применением тех или иных инструментов как ремесленники, а в том, чтобы учащиеся, отправляясь от своих знаний по физике, знали, как следует применять инструменты (простейшие) и почему именно так, а не иначе.
Для пояснения этого введённого положения приведём некоторые примеры. Умение забить гвоздь молотком—ремесленный и, кстати сказать, нужный для учащихся приём. Однако на уроках учить забивать гвозди невозможно и, более того, не нужно. Необходимым же является, чтобы учащиеся, отправляясь от своих познаний о давлении, силах, трении, энергии и т. in., понимали назначения: острия у гвоздя и поперечных насечек или выступов около его шляпки и на самой шляпке (рис. 43, А), а также оценивали значение «веса» молотка и могли определить, за какое место на рукоятке, ближе или дальше от бойка, следует браться за молоток, чтобы получить наибольший эффект при забивании гвоздя (рис. 87) и т. п. Важно, чтобы учащийся, приступая впервые к резанию картона или жестянки ножницами, осмысленно помещал материал возможно ближе к их шарниру (оси вращения), отправляясь от своих знаний о рычагах. Важно, чтобы, применяя клещи для выдёргивания гвоздей, учащийся разбирался, почему, действуя ими только как щипцами и просто вытягивая гвозди, он создаёт меньшее выдёргивающее усилие на гвозде, чем оперев губки клещей на доску и действуя на рукоятки несколько в бок по отношению к осевой линии гвоздя (рис. 61). Важно, чтобы учащийся понимал, зачем точат режущий инструмент (рис. 67) и почему, наоборот, конец отвёртки делается намеренно тупым (рис. 60, В). Важно, чтобы учащиеся усматривали в таких приёмах обработки, как пиление пилой и ножовкой (рис. 75 и 151), сверление (рис. 155, В) и опиловка напильником (рис. 158), единообразный процесс резания, сравнивая его с хорошо известным учащемуся приёмом резания стамеской или ножом (рис. 81—83) и т. п. i.
В таком осмысливании, а иногда и определении практических приёмов — одна из в аж-н е й ш и х основ п о л и т е х н и ч е о к и х з н а н и й, а отнюдь не в овладении какими-либо ремесленными приёмами, тем более вслепую, т. е. рецептурно.
Подобные вопросы (рассматриваемые обычно на уроках и более углублённо на кружковых занятиях), очевидно, посильны для их решения учащимися семилетней школы, и, главное, постановка их способствует не только правильной ориентации преподавания физики в отношении подготовки учащихся к будущей практической деятельности, но, как показывает практика, значительно повышает интерес к занятиям физикой вообще.
1 См. Б а ч и н <с к и й и Ильяшенко, Учебник физики для ремеслен* ных училищ, 1949.
48
§ 3, 2
2.	О месте ремесла при кружковых занятиях
Подытоживая всё сказанное о значении изготовления учащимися самодельных приборов (§ 1, 3) и сопоставляя рассмотренный в предыдущем разделе вопрос о характере необходимых для учащихся знаний и общих методических задач внеклассных занятий (см. т. I, § 48—50) с совершенно отчётливо выражаемым стремлением отдельных учащихся к действенным занятиям физикой и техникой в кружке (постановка опытов и самостоятельное изготовление приборов и моделей), можно сделать вывод о назначении и месте ремесленных занятий в кружке.
а)	Изготовление приборов или моделей никак не может являться самоцелью (§ 1, 7) —это один из характерных, су ще ств е нн ы х и наиболее длительных этапов кружковой работы, заключающийся в основном в выявлении детского технического творчества и заканчивающийся проведением физик о-т е х н и ч е с к и х н а б л гаде н и й.
б)	Ремесленные знания и навыки являются одним из средств для решения поставленной задачи. Поэтому как процесс ознакомления с ремесленными приёмами, так и процесс их использования при изготовлении приборов и моделей должны быть разумно трудоёмкими и не настолько длительными, чтобы за р е месл ен нич а ни е м не могла исчезнуть ни физика, ни творческая конструкторская работа. Как правило, следует стремиться к тому, чтобы учащиеся скорее собирали приборы и модели, широко пользуясь всякого рода «полуфабрикатами», чем изготовляли их из сырых материалов (§ 1, 7).
в)	Когда учащиеся нуждаются в использовании тех или иных инструментов, а следовательно, и ремесленных приёмов, то непременнейшая обязанность преподавателя сначала в посильной м, ере объяснить действие инструмента, а затем показать ремесленный приём и следить за правильностью применения инструмента и приёма, т. е. в известной степени производить обучение тому или иному ремесленному приёму.
Рассмотрим, каким образом преподаватель может производить подобное обучение ремесленным приёмам. Вообще говоря, ознакомление учащихся с ремесленным приёмом и некоторая тренировка для создания соответствующего навыка достигается в наименьшее время и даёт наилучший результат при следующих условиях.
§ з, 2
49
а)	Приём изучается фронтально, т. е. всеми учащимися кружка одновременно, причём каждый без исключения учащийся располагает всем нужным инструментом и материалом.
б)	Тренировка учащихся до некоторого усвоения приёма ставится как самоцель, и ведётся безотносительно к изготовлению какого-либо прибора или вещи. Поэтому её проводят на материалах, поделки из которого затем, как правило, не используются.
в)	Преподаватель сам п о к а з ы в а е т п р и ё м, даёт все нужные объяснения, смотрит за работой учащихся, производя соответствующие указания.
г)	Работа по изучению приёма повторяется учащимися несколько раз до тех пор, пока будут достигнуты удовлетворительные результаты. Только после этого (учащиеся допускаются к изготовлению приборов.
Такую методику обучения возможно применять в самых ограниченных размерах и лишь в тех случаях, когда изучаемые приёмы являются действительно необходимыми в дальнейшей работе по изготовлению приборов и притом если не для каждого, то для подавляющего большинства участников кружка. Так, например, для кружка по воздухоплаванию и воздухолетанию необходимыми для всех навыками будут: а) точка ножа на точильном бруске, б) резание ножом бумаги и картона, в) сгибание бумаги и картона под углом, г) склеивание. В кружке по изучению электрического освещения такими же необходимыми навыками являются: а) резание проводов, б) сращивание и отращивание различного вида проводов, в) изолировка проводов, г) заделка концов проводов для зарядки монтажной арматуры, д) пользование отвёрткой для завёртывания шурупов.
Поскольку подобная работа может и должна производиться на кусочках «бросового» материала (обрезки картона проводов и т. п.), постольку затруднений с обеспечением такими материалами обычно не происходит. Сложнее в отношении инструмента: его приходится частично покупать, частично собирать, прибегая к помощи /учащихся (§ 1, 5), частично изготовлять. В этом заключается основное материальное затруднение фронтального' обучения навыкам, так как каждый из учащихся должен быть обеспечен полным комплектом нужного инструмента.
Опыт показывает, что проведение подобного обучения приёмам на отдельных занятиях кружка или части этих занятий в самой значительной мере способствует повышению эффективности изготовления приборов. Однако такое обучение не должно превалировать над другими частями кружковой работы, »а тем более превращаться в сплошной ремесленный практикум.
В отношении таких навыков, как обработка дерева рубанком, пользование пилой, опиловка металла напильником, сверление, 4 Е. Н. Горячкин, т. III
50
§ 3, 2
обработка стекла и т. п., фронтальное обучение по ряду причин (инструмент, обеспечение достаточного места и т. п.) затруднено. Однако ремесленные приёмы по обработке дерева, стекла, металла оказываются очень часто нужными для учащихся при изготовлении ими приборов. Тогда преподаватель должен строить ознакомление и усврение ремесленного приёма на индивидуальных началах. Он должен сам дать необходимые объяснения и показать этот приём только тому учащемуся, который нуждается в нём, а также соответствующим образом обеспечить тренировку в приёме и проследить за его приобретением в должной мере. Рационально также предложить учащемуся соответствующее доступное для него списание приёма, чтобы он ознакомился с ним самостоятельно. Для этого могут служить книги по ремеслу или, в частности, может быть использована настоящая работа, в которой намеренно большинство приёмов не только описано, но показано на многочисленных картинках (рис 61; 75; 79—83; 106; 107; 119; 120; 127; 146— 162; 183—187; 195; 196; 201; 202 и др.).
В результате кружковой работы по приготовлению приборов и технических моделей обычно оказывается, что благодаря индивидуальным качествам приборов, а также различным интересам учащихся, одни из них овладеют преимущественно некоторыми навыками работы со стеклом, другие с картоном и бумагой, третьи с деревом, четвёртые с жестью и т. п. На это совершенно неизбежное явление нельзя ни в коем случае смотреть как на ненормальное, требующее пересмотра принципиальных позиций кружковых занятий. Ещё раз повторяем, что обучение хотя бы элементам ремесла не входит в задачи преподавания физики, а тем более элементам многих ремёсел. Однако приобретение ряда навыков для всех без исключения работающих в кружках учащихся надо считать по меньшей мере желательным, если не обязательным. К числу таких навыков, по нашему мнению, относится умение:
а)	воспользоваться шилом и отвёрткой для завёртывания шурупа в дерево;
б)	использовать гаечный ключ или плоскогубцы для отвёртывания и завёртывания болтов с гайками;
в)	отпилить пилой-ножовкой доску и фанеру нужной величины и формы (простой);
г)	резать и сгибать жесть и проволоку;
д)	сращивать шнуры электрического освещения и изолировать место соединения;
е)	заряжать простейшую электрическую монтажную арматуру (вилка, штепсель, патрон);
ж)	заменять перегоревшую спираль в электроплитке, нагревательный элемент в чайнике или в утюге;
з)	заменять, безусловно не нарушая правил безопасности, перегоревшие предохранители типа Бозе (в радиоприёмниках) и пробочные.
§ 4
51
3. Р	емесленные навыки преподавателя
Для изготовления даже сколь угодно примитивных приборов нужны известные ремесленные навыки и знания. Преподавателю физики нет никакой надобности кроме своей прямой специальности быть в какой-либо мере слесарем, картонажником, электротехником, стеклодувом, столяром и пр., но рядом самых элементарных и притом правильных навыков из этих ремёсел овладеть он безусловно должен.
В т. II было уже выяснено, какое огромное значение для преподавателя имеют элементарные навыки по ремеслу и по лабораторной технике для создания и ведения физического кабинета и постановки экспериментальной части работы. Если преподаватель не владеет подобными знаниями и навыками, то регресс даже хорошо оборудованного и налаженного кабинета, поступившего в распоряжение преподавателя, неизбежен. Очевидно также, что в процессе кружковой работы при изготовлении приборов учащимися преподаватель, как это было рассмотрено выше в § 2, 6 и 7, должен сообщать учащимся навыки правильного пользования инструментом и учить их простейшим культурным приёмам обработки некоторых материалов.
Обучение этим навыкам, как показывает опыт, легко достигается при работах в кружках без отвлечения от основной цели— занятий по физике. Преподаватель, организующий кружок, должен раз и навсегда запомнить, что в отношении своих ремесленных знаний и навыков он должен являться по отношению к рядовым учащимся образцом, которому учащиеся должны подражать. Если же сам преподаватель не владеет этими навыками, то он, руководя работой по изготовлению самодельных приборов, будет в известной мере совершать антипедагогическое дело. Навыки же, которыми должен обладать преподаватель, весьма просты, хотя и м/ногочи1сле1нны, и разнохарактерны.
Опыт работы автора с учителями показывает, что нужно буквально несколько часов для овладения большинством из важнейших навыков и что приобретение их открывает широкие возможности не только для ведения кружков, но, что особенно важно, исключительно сказывается на качестве подготовляемого эксперимента по физике для демонстраций и лабораторных работ, проводимых на уроках в классе.
§ 4.	О КОНСТРУИРОВАНИИ ПРИБОРОВ
В §	2 и 3 были выяснены причины, заставляющие преподава-
теля прибегать к изготовлению самодельных приборов. Чаще всего для восполнения пробелов в экспериментальной части производится копирование пр/ибора (§ 5) по описаниям, приведённым в соответствующей литературе (§ 6) или по образцу, увиденному1 4*
52
§ 4
преподавателем в другой школе. Однако нередко, что поводом к изготовлению прибора являются методические искания преподавателя, не удовлетворяющегося по тем или иным причинам демонстрируемым им экспериментом. В последнем случае преподаватель чаще всего, видя недостатки применяемого им того или иного прибора, ступает на путь его методического упрощения (§ 2, 2 и 3), повторяя в основном конструкцию, но лишь видоизменяя, заменяя или перегруппировывая отдельные части.
Как при копировании, так и переконструировании надо иметь в виду следующие положения, которые остаются справедливыми и в том случае, когда создаваемый преподавателем прибор является совершенно 'Оригинальным.
Каждый из создаваемых приборов состоит из того или иного устройства (механизма), составляющего самое существо прибора, и подставки или другого поддерживающего приспособления. Для удобства изложения приведём сначала некоторые положения относительно приспособлений, поддерживающих механизм прибора. Вопрос о возможно наименьшей трудоёмкости изготовления подставки был отчасти рассмотрен в §1, 7, и более полно в § 8, 1. Как было уже выяснено, следует широко использовать полуфабрикаты в виде заготовленных и обструганных тесин, досок, планок и т. п., от которых пилой отрезаются части нужной длины (§ 8, 12). Наиболее важные для школьных условий комбинации и скрепления деревянных частей показаны на рисунках 90—96 (§ 8, 14—15). Преподавателю нетрудно сделать выбор для данного случая наиболее рационального способа скрепления, учитывая прежде всего ремесленные навыки свои или учащихся, когда прибор изготовляется ими.
Каждый механизм прибора состоит из известных деталей, допускающих обычно различное конструктивное решение. Прежде чем вступать на путь «изобретательства», всегда следует ознакомиться с имеющимися решениями, описанными в соответствующей литературе по изготовлению самодельных приборов. В настоящем т. III автором сделана попытка в пер в о м п р и б л и ж е н и и показать в самых различных вариантах решения конструкций важнейших деталей самодельных приборов. Так, например, вращающиеся валы, являющиеся важнейшими деталями всякого рода воротов, паровых машин и моделей их частей, паровых и водяных турбин, электромоторов, магнитных стрелок и т. п., а также стойки и подшипники могут быть сконструированы самыми разнообразными способами, показанными на рисунках 165; 166; 171; 172 и 197 (§ 11, 15—16, и 13, 8). Подобным же группировкам подвергнуты и другие важнейшие детали конструкций. Дело преподавателя выбрать типы деталей, наиболее подходящие к выполняемому им прибору. Однако в школьных условиях конструкция как этих деталей, так и всего создаваемого прибора в известной мере определяется
§ 4
53
наличием тех или иных материалов и зависит также от степени вооружённости преподавателя ремесленными навыками. В подавляющем большинстве случаев преподаватель, оценив имеющиеся у него возможности, сможет найти вариант конструкции, приемлемый в методическом и техническом отношениях. Действительно, конструкция допускает по большей части различные решения как в материалах, так и способах своего осуществления. Пусть, на-
Рис. 31. Различные конструкции ватерпаса.
пример, преподавателю требуется создать демонстрационный ватерпас, состоящий, как известно, из двух основных частей: отвеса и станины специального вида. Отвес может быть осуществлён из нитки или бечёвки с грузом, в качестве которого возможно взять пуговицу с ушком, гайку, тело из набора для измерения удельных весов, груз с крючком из набора для изучения закона рычагов (см. т. II, рис. 477), восковой или другой шарик, или, наконец, картофелину, проткнутую для подвешивания проволочкой с ушком на конце, и т. п. Станину для ватерпаса можно создать, соединив под прямым углом две планки (рис. 31, Л), вырезав из листа картона или клеёной фанеры равнобедренный треугольник (рис. 31,В),
54
согнув станину из полоски картона (рис. 31, С) или толстой проволоки (рис. 31, D), склеив её из трёх школьных линеек (рис. 31, £), создав комбинацию из линейки и угольника (рис. 31, F) и т. п.' Естественно, что указанные конструкции по своим мето-
дическим и техническим качествам
Рис. 32, А. Копия с рисунка Мих. Фа-радея, сделанного в записной книжке. Сопровождающая рисунок запись гласит: «У меня было железное кольцо из мягкого железа, толщиной в 7/8 дюйма и с внешним диаметром в 6 дюймов. Я обмотал медную проволоку много раз (вокруг железного кольца), причём одна половина обмотки была изолирована от другой посредством ниток и кусочков ситца; в моём распоряжении было три проволоки, каждая длиной в 24 фута; их можно было связать в одно или пользоваться каждой в отдельности... Назову одну сторону кольца через А. Другая сторона, Д была обмотана двумя проволоками, общая длина коих равнялась 60 футам. Обороты А и В шли в олном и том же направлении. Я соединил проволоки в одну проволоку и привязал её концы к медной проволоке, проходившей очень близко над магнитной стрелкой... Затем я замкнул электрический ток батареи посредством одной из проволок А. Магнитная стрелка мгновенно вышла из своего положения, стала качаться вперёд и назад; вскоре, однако, она пришла в спокойное состояние, заняв первоначальное положение. Когда я затем прервал ток, стрелка снова выходила из своего положения».
не равноценны, но любая из них может служить задаче выяснения принципа устройства и действия ватерпаса.
В настоящем издании автор не ограничивался описанием только тех строго определённых самодельных приборов, которые могут быть признаны н аиболее север -шенными, но ставил себе целью открыть различные возможности в различных вариантах, считаясь с разнообразием условий и ремесленных навыков преподавателя. Только после изучения существующих конструктивных решений и выяснения, что ни одно из них почему-либо не пригодно для изготовляемого прибора, рационально вступать на путь самостоятельных конструктивных решений. Не имеет никакого смысла расходовать время на изыскания уже известного и проверенного, нужно, опираясь на опытные данные других конструкторов, усо-вершенствов ать р азр а ботан-ные ими конструкции.
В некоторых же случаях преподаватель, отказ авшись от копирования или подражания, вступает на совершенно иной путь, являющийся творческим. У преподавателя зарождается совершенно новая идея, базирующаяся на иных принципах по сравнению с теми, на которых основано действие того или
55
другого из существующих приборов. Эта идея только постепенно начинает «обрастать костями и мясом». Обычно преподаватель старается представить себе в своём воображении это выполнение, прибегая, как правило, к рисованию эскизов прибора. Наконец, после известного периода размышлений, обращения к литературе, наступает определяющий момент, когда решение оказывается найденным, что фиксируется обычно в виде самого общего чертежа прибора.
Рис. 32, В, Рисунок (из письма) А. С. Попова, объясняющий принцип действия и устройство первого в мире приёмника беспроволочного телеграфа.
Следующий период воплощения идеи в жизнь состоит из многочисленных экспериментов на устройствах, собранных иногда из малоподходящих материалов и частей, с тем, чтобы убедиться, что прибор вообще способен действовать, воспроизводя нужное физическое явление. Заменяя одни материалы другими, более подходящими, усовершенствуя отдельные детали и комбинируя их по-разному, преподаватель постепенно улучшает качество воспроизведения физического явления на приборе и, наконец, создаёт определённую конструкцию ’прибора. Характерно, что творческий путь, проходимый преподавателем, в известной мере подобен тому пути, которым шли к своим открытиям в некоторых случаях и гениальные учёные (рис. 32, А и В).
В дальнейшем происходит усовершенствование конструкции с использованием ещё более подходящих материалов с более тщательной ремесленной отделкой частей и всей конструкции в целом,
56
§ 5
и, наконец, лотовый оформленный прибор подвергается методической проверке посредством проведения соответствующей демонстрации на уроках или применения на лабораторных занятиях.
§ 5.	О РАСЧЁТЕ ПРИБОРОВ И ИХ КОПИРОВАНИЕ
Во многих руководствах по изготовлению самодельных приборов и особенно технических моделей приводятся не только соответствующие чертежи и рисунки, но также указанные размеры, нередко очень точно и детально. Такие *же иногда жёсткие указания сделаны и о материалах, необходимых для изготовления тех или иных деталей. На практике же обычно оказывается, что если точно следовать этим указаниям, то изготовление прибора затягивается до подыскания нужных материалов и инструмента, а иногда становится и вовсе невозможным. Так, например, пусть в описании устройства указано, что вал электромотора должен быть сделан ив железной проволоки толщиной 2,5 мм и что обмотку якоря следует выполнить из 320 витков эмалированного провода диаметром 0,3 мм и т. д. На практике, т. е. в школьных условиях» может оказаться, что найти железную проволоку указанной толщины невозможно, что сверло такой же толщины для подшипников отсутствует, что эмалированного провода нет, но есть провод в бумажной оплётке ПБД, однако диаметром в 0,25 и 0,4 мм. Таким образом, сплошь и рядом оказывается, что сколько-нибудь точное выполнение указаний, приведённых в описании, невозможно. Отступление же от описания нередко приводит к тому, что прибор или модель не оправдывают возлагаемых на них надежд, работая плохо, а иногда и совсем не действуя.
Следует ли из сказанного, что прибор или модель не могут быть изготовлены ив материалов, имеющихся под рукой или таких, которые можно в данных условиях достать? Правильный ответ на этот вопрос будет найден, если преподаватель станет подходить к выполнению указаний отнюдь не вслепую, а осмысленно, т. е. как конструктор, уясняющий себе прежде всего «идею» прибора или модели и смотрящий на указания автора руководства как на вспомогательные, дающие одно из многих возможных конструктивных решений. Только тогда можно получить правильное решение вопроса о том, какие же из материалов являются, безусловно, необходимыми и какие из них могут быть заменены, какие конструктивные воплощения деталей должны быть обявательно_сохранены и какие могут быть ввяты иными, какие размеры, безусловно, обязательны и какие, в сущности, если не произвольны, то определяются вкусами или желаниями конструктора.
Таким образом, преподаватель, приступая к изготовлению прибора по описанию, должен представить себе совершенно отчёт
§ 5
5Г
ливо физические основы действия прибора, а если эти основы преподавателю недостаточно ясны, то обратиться к изучению их по-соответствующей литературе. В некоторых же случаях необходим предварительный расчёт, когда это возможно — точный, но чаще ориентировочный, показывающий порядок величин действующих физических факторов.
Рассмотрим для пояснения ряд примеров.
I.	При проектировании самодельных весов, описания конструкции которых, кстати сказать, можно встретить в многочисленных вариантах, следует руководиться, что весы должны быть прежде всего верны и достаточно чувствительны. Теория весов показывает, что первое условие достигается расположением точек опоры коромысла и подвеса чашек на одной прямой и равенством плеч коромысла, т. е. равенством расстояний между точкой подвеса каждой из чашек и точкой опоры коромысла. Второе условие, т. е. получение достаточной чувствительности, определяется, как известно, соотношением положения точки опоры коромысла и центром тяжести всей подвижной системы (коромысла, стрелки и т. п.)..
Анализ этих условий и некоторые добавочные соображения позволяют выяснить, что при изготовлении весов самое пристальное внимание должно быть обращено на неизменяемость положения точек опоры и на создание в шарнирах возможно меньшего трения. В большинстве случаев же оказывается, что подвесы, осуществлённые с помощью ниток, подвязанных к коромыслу или закреплённых посредством продевания в соответствующие отверстия, постоянно смещаются с должных положений, и весы оказываются неверными и притом в различной степени при каждом взвешивании. Применение же сургуча или менделеевской замазки для: закрепления нитей в значительной мере улучшает верность весов.
II.	В некоторых случаях одни только знания по физике могут оказаться недостаточными, и -преподавателю придётся обратиться к той или иной области технической физики или к соответствующей технической дисциплине, чтобы получить хотя бы ориентировочные сведения о наиболее выгодном конструктивном решении.
Пусть, например, нужно изготовить простейший прямой электромагнит для демонстрации притяжения опилок, гвоздей или других мелких железных предметов. Очевидными требованиями являются, чтобы, во-первых, такой электромагнит потреблял наименьшее количество электроэнергии и, во-вторых, да!вал при этом достаточный эффект, т. е. обладал возможно большей подъёмной' силой. Ответы на все вопросы, возникшие у преподавателя о наиболее рациональной конструкции такого электромагнита, будут* найдены при обращении его к курсу электротехники и, в частности,, при анализе формулы Гопкинсона1. Этот анализ (§ 15, 16, II) пока
58
§ 5
жет преподавателю, что основными факторами 1 2, определяющими наиболее выгодное конструктивное решение, являются прежде всего сравнительно короткий и толстый сердечник и определённое
число ампервитков, т. е. произведение величины тока, питающего обмотку, на число её витков.
Вопросы о том, какой источник
Рис. 33. Модель активной паровой турбинки с неправильно изготовленным ротором и неправильным расположением сопла относительно лопат ок.
тока следует взять для электромагнита или, наоборот, какую обмотку наиболее рационально сделать на электромагните для питания её от определённого источника тока, например от батарейки карманного фонарика, решаются на основании весьма простых соображений, изложенных в § 15, 16, VI. Для рассматриваемого примера нет никакой надобности производить точные расчёты, да они и невозможны, но совершенно ясная и чёткая ориентировка, определяющая конструкцию, будет получена.
Пусть ещё, например, преподаватель конструирует модель простейшей паровой турбинки (рис. 6, Л). Одним из первых вопросов, который возникнет у преподавателя, будет о числе лопаток на роторе и их форме На 'основании самых элементарных соображений оказывается необходи-мьрм, чтобы струя пара, сместив одну лопатку, оказывалась бьющей на со
седнюю без холостых прорывов в пространство, как это случится, например, наблюдать на турбинке, построенной в одной из школ учащимся и показанной на рисунке 33. Допущенную ошибку пришлось бы исправлять, изготовляя новый ротор с большим числом лопаток, прибегнув предварительно
к решению вопроса на чертеже или предварительному моделированию ротора из бумаги или картона. Кроме того, из технической физики известно, что прямая лопатка в турбине даст низкий к. п. д. использования энергии, бьющей в лопатку струи воды или пара.
1 Так как вопрос о магнитной цепи и приложение к ней закона Ома является особенно существенным для преподавателя, конструирующего элект. рические приборы, то в настоящем т. III изложению этого вопроса отведены в § 15 специальные разделы 16 и 17.
2 Вопрос о выборе материала в данном случае не учитывается, так как преподаватель располагает обыкновенным, случайным железом и магнитные качества которого неизвестны и обычно весьма низки.
§ 5
59
Для получения наибольшего к. п. д. нужно, чтобы лопатка имела определённую форму, напоминающую ковш. Выполнение этой формы в примитивной модели, по понятным соображениям, трудно, однако если в какой-то мере приблизиться к осуществлению этой формы, то к. п. д. возрастёт. Поэтому рациональнее всего придать ей «полусферическую» форму, а так как это сложно, то ограничиться изгибом её для получения корытообразной полукруглой формы (рис. 190). Наконец, по
добные же простые соображения покажут на необходимость делать конец у сопла (для получения наибольшей скорости пара) оттянутым и располагать этот конец возможно ближе к лопаткам. Все эти соображения, являющиеся ориентировочными и отражённые в конструктивном выполнении ротора и сопла, приведут к весьма значительному повышению эффекта её действия, выражающегося в данном случае в скорости -вращения
Рис. 34. Модель электромоторчика с недостаточным количеством Делеза в магнитопроводе.
ротора, поскольку та-
кая турбина для приводов непригодна.
Пусть, например, требуется построить модель электромотора. Опять-таки первым делом следует выяснить все факторы, способствующие получению возможно большего к. п. д. мотора. Одной из основных причин чреввычайнонивкого к. п. д. моделей является неправильная конструкция магнитопровода и огромного непроизводительного расхода электроэнергии на получение в нём нужного магнитного потока. В § 15, 16, выяснено, что для устранения указанного недостатка надо принять меры к достижению наименьшего магнитного сопротивления магнитопровода. Таким образом, задача прежде всего сводится, во-первых, к выбору формы магнитопровода, обеспечивающей наименьшую длину пути силовых линий (рис. 257), во-вторых, к’Приданию магнитопроводу возможно большего (вернее, достаточно большого) поперечного сечения и, в-третьих, к принятию мер для уменьшения воздушного зазора между якорем и полюсами индуктора. Когда же это требование остаётся невыполненным (рис. 34), то модель или совсем не будет работать, или же потребует для своего действия непомерного количества электроэнергии. Если же, наоборот, для магнитопровода,
60	§ 5
включая якорь, взято достаточное количество железа, то обмотка на моторе будет более простой и потребуется источник тока с самой небольшой мощностью.
III.	В некоторых же случаях при конструировании приборов приходится взамен ориентировочных наводящих соображений ступать на путь расчёта.
Так, например, приступая к изготовлению пружины, безусловно, следует произвести технический расчёт по соответствующим формулам или воспользоваться готовыми данными расчётов,, приведёнными в таблицах в § 14, 11, II. Эти расчёты чаще всего приходится делать, отправляясь от имеющегося в кабинете материала, т. е. руководясь диаметром стальной проволоки, иногда же, наоборот, для выяснения нужного диаметра проволоки, которая должна быть приобретена при изготовлении динамометра со строго определенными данными производить предварительные расчёты. В частности, по отношению к рассм/атриваемому примеру после расчётов диаметра проволоки, диаметра пружины и числа витков, для подбора оправки, т. е. металлического прута или проволоки, на которую будет производиться намотка (рис. 222), придётся использовать эмпирические данные, приведённые в таблице § 14, 11, III», чтобы пружина получилась нужного по расчётам диаметра.
Так, например, если преподаватель станет строить подъёмный электромагнит, то в этом случае расчёты применительно к подысканному или изготовленному им достаточно выгодному по своей форме магнитопроводу нужно произвести (§ 15, 16, V и VI).
Совершенно необходимыми являются расчёты при постройке трансформаторов, не следует приступать к изготовлению их дотек пор, пока не будут произведены все расчёты, согласно указаниям» данным в § 15, 18.
IV.	При изготовлении некоторых моделей и приборов расчёты могут оказаться невозможными по тем или иным причинам.
Так, например, если преподаватель хотел бы построить «ге-липкоптер» в виде известной бабочки, то для таких примитивных моделей расчётов не существует. В таком случае приходится обращаться к соответствующим руководствам и пособиям, авторы которых на основе многочисленных опытов описывают конструкцию, способную летать, и дают ряд указаний, на какие части конструкции должно быть обращено особое внимание. К числу, например, таких авторитетных авторов принадлежат Н. Бабаев и С. Кудрявцев х, разработавшие конструкцию бабочки, показанную на рисунке 35 во всех деталях. В рассматриваемом случае можно быть твёрдо уверенным, что если преподаватель не отступит от конструктивных указаний, то успех обеспечен. Для осуществления же этой модели нужны самые простые материалы: стальная проволока толщиной 0,8—1 мм, папиросная бумага и резиновые нити. Если же воспользоваться менее авторитетными указаниями, на-
I См. § 6, III.
>§ 5
61
пример, из книги Доната «Физика в играх» (§ 6), то также вов-можно построить ту же модоль, но ценой, может быть, нескольких яеудач по причине неопределённости сделанных указаний. Ксожа-
Рис. 35. Конструкция летающей «бабочки» по Бабаеву и Куд-ряшёву (буквенные обозначения деталей показывают их местоположение на «бабочке»).
чтению, существуют и такие руководства, где указания автора безответственны, а иногда и* совершенно неверны.
Так как подготовка преподавателя по вопросам воздухолета-ни'Я ограничивается общими физическими сведениями, то ему надлежит при изготовлении летающей модели самолёта не кустарничать, а обратиться к изучению результатов огромного накопленного в данной области опыта и проведённых специальных научных •изысканий.
62
§ 6, 1
Обратившись, например, к книге Н. Бабаева «Постройка летающих моделей» (§ 6, 4), преподаватель несколько пополнит свои общие знания по воздухолетанию и найдёт там описание устройства змеев и моделей планёров, а также самолётов, начиная с простейшего и кончая рекордными конструкциями. Преподавателю остаётся лишь воспользоваться чертежами-графиками и профилями крыльев, хвостового оперения и т. п. и по жёстким, строго определённым указаниям совершенно точно выполнить конструкцию. Только в том случае, когда преподаватель в известной мере овладеет вопросами теории воздухолетания, тогда ему станет ясным, что в данной конструкции может быть без ущерба и для улучшения изменено, а что должно быть выполнено совершенно точно по описанию. Примером, когда преподавателю 'Приходится работать то известной степени вслепую, является сборка радиоприёмников, так как расчёты их элементов ему не под силу, требуя специальных знаний по радиотехнике. В рассматриваемом случае приходится почти выполнять указания о подборе деталей с строго определёнными электрическими данными и правила монтажа по какому-либо авторитетному источнику, например по журналу «Радио».
§ 6.	ЛИТЕРАТУРА
Основным и неиссякаемым источником конструкции для самодельных приборов является, бесспорно, самостоятельное изобретательство и творчество преподавателя физики. Однако это вовсе не исключает возможность пользования и чужой помощью, в том числе и соответствующей литературой.
Литература, специально посвящённая изготовлению самодельных приборов применительно к задачам средней школы, немногочисленна. Однако преподаватель найдёт описание большого количества конструкций в пособиях по физическому эксперименту и в специальной научно-популярной литературе.
В нижеследующем списке указаны книги, заслуживающие наибольшего внимания; среди них имеются дореволюционные издания, которые стоит попытаться достать в центральных книгохранилищах особенно тем преподавателям, которые станут углублённо работать над вопросом о самодельных и упрощённых приборах как над научно-методической проблемой. Книги, являющиеся наиболее важными для преподавателя и особенно рекомендуемые в дополнение к настоящему изданию, отмечены звёздочкой.
1.	Программы и методика кружковых занятий
Единственной книгой, всецело посвящённой данному вопросу, является:
* Программы школьных кружков юных техников (Центральная детская техническая станция имени Шверника), изд. Наркомпроса РСФСР, 1940, стр. 70, ц. 75 коп.
§ 6, 2
65
Программы предназначены для кружков юных техников, работающих в школе, ори клубах и детских технических станциях. Данная книга, помимо общей части, трактующей об организации кружков, содержит детально разработанные программы кружков юных электротехников, радиолюбителей, авиамоделистов, химиков и фотолюбителей. По отношению к каждому кружку приведены методические указания и списки литературы, оборудования, инструментов и материалов. Кроме того, в книге изложены положения о значках «Юный радиолюбитель» и «Юный авиастроитель», котор'ые могут быть заслужены учащимися -при выполнении некоторого круга работ и приобретении ими определённых знаний. Однако методика кружков юных техников, строящаяся в известном отрыве от преподавания физики, носит несколько иной характер, чем это должно иметь место при работе школьных кружков. Несмотря на это, преподаватель найдёт почти исчерпывающие материалы программного характера, и задача его сведётся к интерпретации их применительно к условиям его школы и знаниям по физике учащихся данного класса.
Две указанные ниже книги содержат в основном изложение приёмов монтажа электрических проводов, служащих для проводки освещения.
Н. П. Булатов и Г. В. Кожевников, Элементы электротехники в средней школе, Учпедгиз, 1934, стр. 76.
Книга является методическим пособием для преподавателя по электротехнике, предмета, ныне упразднённого в средней школе. Однако план занятий и многие методические указания авторов могут быть использованы при планировании и ведении электро-технического кружка.
Е. Н. Г о р яч к и н, Электромонтаж на внеклассных занятиях по физике, Учпедгиз, 1950.
Пособие представляет собой переработку со значительными добавлениями 3-го издания книги «Как рассчитать и сделать проводку электрического освещения». Пособие в соответствии с планом работы, изложенным в методическом введении, состоит из трёх частей. В первой части даны материалы об истории и технике передачи электроэнергии, об устройстве типичных тепловых и гидравлических районных электростанций и об электрификации СССР. Во второй, основной, части изложены важнейшие правила, нормы и приёмы электромонтажа простейшей наружной (воздушной) и внутренней проводок применительно к установкам освещения в небольших загородных домах и городских квартирах. В части третьей приведены примеры простейших технических расчётов проводки.
2. Ремесленные приёмы. Лабораторная техника. Справочники
В е н е л ь т, Ремесленный практикум физики, пер. с немецкого, изд. 2, Учпедгиз, 1933, стр. 142.
«64
§ 6,2
Книга, изданная впервые в начале настоящего столетия и не потерявшая до сих пор своей ценности для преподавателя, содержит ряд сведений по обработке различных материалов (дерева, стекла, металла и т. п.) и по лабораторной технике физики.
В. В. Л е р м а нт о в, Методика физики для преподавателей средней школы, 1935, стр. 140.
Для преподавателя физики представляют большую ценность i практические советы автора по успешному осуществлению классных опытов, по хранению приборов и уходу за ними,'исправлению приборов, поделкам и лабораторной технике. Многочисленные рецепты, помимо оригинальных, почерпнутые им из русских и иностранных источников, не только проверены автором, но видоизменены и улучшены, почему ряд из них прочно вошёл в обиход физика-экспериментатора.
Д. Стронг, Техника физического эксперимента, пер. с англ., под. ред. проф. Остроумова, Лениздат, 1948, стр. 663, ц. 25 руб.
Пособие, предназначенное для физических лабораторий высшей школы и научно-исследовательских институтов, содержит в себе описание лабораторной техники, соответствующей современному развитию физики. Однако в своих отдельных частях книга может оказаться полезной и для преподавателя физики, работающего над вопросами методики и техники школьного эксперимента.
Д. Д. Г а л а н и н, Е. Н. Г о р я ч к и н, С. Н. Ж а р к о в, Д. И. С а х а р о в, А. В. П а в ш а, Физический эксперимент в школе, под ред. Галанина и Жаркова.
Том I. Оборудование физического кабинета. Учпедгиз, 1934, стр. 248.
В книге, помимо вопросов об оборудовании физического кабинета, приведены описания устройства школьной мастерской и приёмов обработки дерева, металла, стекла. В части описания электрооборудования и электромонтажа распределительных щитов книга является наиболее полной по сравнению с другими подобными пособиями для учителей. Указания по обработке дерева и металла общи и уступают описаниям, данным в нижеуказанной книге Леонтьева.
* П. Леонтьев, Работы по дереву и металлу, Детгиз, 1939, стр. 372.
Книга является наилучшей из всех вышедших, в том числе и в самое последнее время, и предназначена для юных техников. Книга «Работы по дереву и металлу», как справедливо сказано в предисловии от редакции, обращающейся к юным техникам, «даст вам не только совет и указание о необходимых материалах, инструментах и приёмах работы. Вы найдёте здесь объяснения, почему именно следует работать так, пользоваться именно этими материалами, а не другими, т. е. всюду, где это возможно, сообщаются теоретические сведения». Книга содержит для учителя исчерпы
§ 6, 2
65
вающие сведения по столярному делу (в том числе и токарным работам), литейному, кузнечному и слесарному. Рассмотрены также работы из проволоки и жести. Если преподаватель пожелает получить более полные и точные ремесленные сведения, по сравнению с зачатками, изложенными в настоящем томе, ему рекомендуется обратиться именно к указанной книге Леонтьева.
* Н. Е. Цейтлин, Советы по из±отоплению учебных пособий и инвентаря, Учпедгиз, М.,1948, стр. 216, рис. 52.
Книгу, являющуюся пособием для учителя как начальной, так тем более средней школы, следует настоятельно рекомендовать для приобретения. Книга содержит описание простейших инструментов и самодельных приспособлений, а также описание работ со стеклом, с бумагой и картоном и изделий из папье-маше и простейших пластмасс. Кроме того, описаны паяльные работы и даны указания об отделке древесины и металла. Для книги характерно обилие рецептов, как умело подобранных, так и оригинальных и действительно соответствующих потребностям и в то же время возможностям школы. Изложенные автором сведения являются в указанных выше вопросах исчерпывающими для учителя.
М. Александровский, Сборник технохимических рецептов по различным отраслям производств, Гостехиздат, М. —Л., 1929.
Полезный для преподавателя, в особенности сельской школы, справочник, составленный научным работником ЛТИ и содержащий тысячи различных рецептов по самым разнообразным отраслям производства кустарного характера. Этот справочник имеет значение не только для школьной лаборатории, но и для различных бытовых нужд.
Г. Г. Гинкин, Справочник по радиотехнике, Энергоиздат, изд. 4, 1948, стр. 823, ц. 48 руб.
Фундаментальный труд, предназначенный для радиотехников и инженеров. Содержит в себе справочные сведения буквально по всем отраслям радиотехники. Справочник должен быть рекомендован учителю, глубоко интересующемуся вопросами радиотехники и желающему конструировать приёмные и передающие устройства на основе предварительного расчёта.
Д. И. Дьяконов и В. В. Лермантов, Обработка стекла на паяльном столе, под ред. Верховского, 1924, стр. 183, рис. 71.
Авторы являются виднейшими специалистами по стеклодувному делу, и их труд до сих пор наиболее исчерпывающий по обработке стекла на газовых и других горелках. Книга необходима лишь тем преподавателям, которые пожелают овладеть в совершенстве стеклодувным мастерством.
Л. В. К у б а р к и н, Мастерская радиолюбителя, изд. «Советское радио*, М., 1948.
Книга написана в помощь начинающему радиолюбителю и содержит в себе все главнейшие сведения, необходимые для монтажа
5 Е. Н, Горячки», т Ш
66
§ 6, 3
радиоприёмников (шайка, обращение с проводами, что чем и как склеивать, изготовление каркасов, намотка катушек и трансформаторов, полировка дерева, разные практические советы и указания). Кроме того, автор уделяет внимание описанию необходимых инструментов и материалов (изолирующие вещества, металлы, провода, монтажные и другие материалы). Ни схем, ни описаний приёмников в книге нет. Книгу следует усиленно рекомендовать не только для преподавателя, но и для учащихся, приступающих к монтажу радиоприёмников.
П. Ф. Соловьёв, Монтаж изолированных проводов, Энер-гоиздат, 1943, стр. 248.
Книга написана для электромонтёров и содержит указания о монтаже проводки, освещения и о установке электромоторов, согласно существующим техническим правилам и нормам. Книгу надо рекомендовать преподавателю, являющемуся руководителем электротехнического кружка и оказывающему помощь при электрификации сельских местностей.
* В. Н. Верховский, Техника и методика химического эксперимента в школе, т. I. Учпедгиз, изд. 4, 1947, стр. 526, ц. 13 р. 20 к.
Книгу, являющуюся настольной для каждого преподавателя химии, необходимо приобрести и физику. Преподаватель физики найдёт в ней подробнейшие сведения о нагревателях, источниках электрического тока, о химической посуде и других лабораторных принадлежностях. Особенный интерес представляют для физика описания приёмов обработки стекла, каучуковых трубок и пробок, а также изложение вопросов лабораторной техники по химии.
Том II для преподавателя физики не имеет такого существен-ного значения, как т. I.
3. Методика и техника физического эксперимента
Основными источниками, откуда могут быть заимствованы кон струкции физических приборов, являются следующие издания.
О. О. Дубровский, Простые физические приборы, под ред. Дрентельна, изд. 4, М., 1917, стр. 144, рис. 248.
Книга посвящена описанию весьма значительного количества простейших самодельных приборов по физике и космографии. Автором произведён тщательный подбор приборов, осуществимых самыми примитивными средствами и в то же время обладающих весьма большой методической ценностью для преподавания начальных сведений по физике (см. § 1,3).
В. И. Попов, Самодельный физический кабинет, 1907, етр. 381, рис. 730.
Книга в своей вводной части содержит сравнительно подробное описание приёмов ремёсел (столярного, слесарного, кузнечного, стеклодувного и др.) и лабораторной техники. В остальных частях описаны многочисленные конструкции самодельных приборов:
§ 6, 3
67
оригинальных, а также заимствованных у Лермантова, Дрентель-на, Доната и других авторов. Ассортимент, предлагаемый автором, более многочисленен, чем приведённый в книге Дубровского, поскольку руководство предназначено не только для обеспечения преподавания первого концентра физики, но и второго.
*	Н. С. Д р ен те л ь н, Физические опыты в начальной школе, под фед. П. А. Знаменского, изд. 3, Гиз, 1924, стр. 280, рис. 337.
В этой замечательной книге, являющейся обобщением упорного и многолетнего опыта выдающегося русского методиста, около 25% текста отведено описанию наиболее важных для работ учителя материалов и простых приёмов обработки их. Кроме того, приведён список предметов лабораторного оборудования. Описание устройства приборов и опытов с ними содержит краткие, но исчерпывающие указания, обеспечивающие успех экспериментов, воспроизводимых самыми простыми средствами. Подбор приборов и опытов сделан применительно к преподаванию начального курса физики. Так как книга Дрентельна давно распродана, то её нужно достать для ознакомления в библиотеке.
Швальбе-Ганн. Bernhard Schwalbe—Hermann Hahn. Physi-kailische Freihandversuche, 1912—1926, стр. 1095, рис. 1365.
Название книги трудно переводимо и может быть приблизительно выражено словами «Собственноручные опыты».
Известны три тома издания:
Том I (стр. 259, опытов 445). Практические советы. Меры и измерения. Механика твёрдых тел.
Том II (стр. 431, опытов 707). Свойства жидкостей и газов.
Том III (стр. 405, опытов 738). Свет.
Первый том выходил в русском переводе в издании журнала «Физик-любитель», но является библиографической редкостью. Издание представляет особую ценность для методистов-физиков, поскольку оно содержит исчерпывающую сводку всех простейших поделок и таких же приборов по физике, описанных на всех языках мира. Для книги характерно также описание огромного числа опытов, а также самостоятельных наблюдений и исследований, выполняемых на предметах домашнего обихода.
Получить книги для ознакомления возможно лишь в центральных книгохранилищах.
А. Б. Якобсон, Опыты и наблюдения по физике и химии. Две книги, 1926—4929, стр. 160 + 184.
Кроме сжатого описания опытов и самостоятельных наблюдений по физике, в книгах описаны необходимые приборы и даны указания об изготовлении их самыми простейшими средствами. Важной особенностью книг является наличие вопросов для самостоятельного решения их учащимися.
*	С. П. Слесаре век и й, Саморобна прилада з физики, Радяньска школа, 1947, стр. 108.
5*
68
§ 6, 3
Книга издана на украинском языке, однако русскому преподавателю нетрудно будет использовать её, особенно благодаря большому числу иллюстраций.
Из книг, аннотации которых приведены в т. I и II (§ 74), наиболее важными источниками для подбора конструкций самодельных упрощённых приборов являются:
*	П. А. 3 н а м е н с к и й, Лабораторные занятия по физике в средней школе. Два выпуска, 1934, стр. 578.
Д. Д. Галанин, Демонстрации и лабораторные работы по физике в неполной средней школе, 1936, стр. 104.
В. А. Зибер, Ф. Н. Красиков и И. А. Челюскин, Методика и техника демонстрационных опытов по физике, 1934, стр. 208.
* В. Н. Б а к у ш и н с к и й, Организация лабораторных работ по физике в неполной средней школе, ч. I, и в средней школе, ч. II, 1940 и 1946, стр. 68 + 124.
Ф. Н. Красиков, Упрощённые приборы по физике, 1924, ' стр. 272, рис. 207.
Ив. Глинка, Опыт по методике физики. Лабораторные уроки в средней школе, 1922, стр. 119, рис. 12.
По методике и технике домашних опытов по физике издано до настоящего времени всего лишь две книги:
Е. Н. Соколова, Домашние опыты по физике, изд. АПН, 1948.
Крылов, Домашние опыты по физике, Ростовское педагогическое издательство, 1946.
В течение 12 лет выходит в свет методический журнал по физике «Физика в школе», который обычно в каждом своём номере содержит описание нескольких приборов, приспособленных для самодельного изготовления i. Из статей по рассматриваемому вопросу заслуживают наибольшего внимания следующие:
Н. Е Юкович, Простые приборы, 1937, № 5.
Г. И. Фалеев, Лабораторное оборудование курса физики VI и VII классов, 1938, № 3.
Г. И. Фалеев, Приборы по оптике в курсе VII класса, 1939, № 2.
Б. С. Сафонов, Демонстрации и лабораторные работы в курсе VI и VII классов, 1939, № 5.
1 Преподавателю, специально изучающему конструирование самодельных приборов и проведение опытов с ними, следует иметь в виду богатейший материал, содержащийся в журналах, выходивших в дореволюционные годы и сохранившихся в центральных книгохранилищах:
«Вестник опытной физики и элементарной математики».
«Физик-любитель».
«Физика».
Кроме того, огромный материал может быть извлечен из выходившего несколько десятков лет журнала: Zeitschrift fur den physicalischen und chami-schea Untarricht.
§ 6, 4
69.
Г. A. 3 а л ё т о в, Несколько самодельных приборов по физике, 1939, № 5.
К. В. Дубровский, Простые физические приборы по акустике, 1940, № 4.
А. А. Ченцов, Опыты по электростатике с самодельными приборами, 1940, № 5.
Д. Я. Сперанский, Из школьной практики, 1940, № 5.
Н. Белый, Значение опытов в домашней работе учащихся, 1940, № 6.
О. П и с а р ж е в с к и й, Самодельные приборы, 1940, № 6.
А. И. Кошелёв, Самодельные электроизмерительные приборы, 1940, № 6.
Г. И. Ф а л е е в, Физический кабинет неполной средней школы, 1941, № 1.
Ф. Д. Дер и мар ко, Несколько простых опытов, 1941, №2.
С. Ф. Покровский, Наблюдение и эксперимент в домашних заданиях по физике для VI и VII классов! средней школы, Метод, сборник «Физика в школе», 1945.
С. Ф. Покровский, Наблюдение и эксперимент в домашних заданиях по физике для VI и VII классов средней школы, 1947, № 2.
А. А. Покровский, Самодельные приборы по физике в школьной работе, 1948, № 1.
И. М. М а л ышев, Опыты по э лектромагнетизму, 1948, № 5.
4. Учебники, научно-популярная и другая литература
В учебниках и популярных книгах по физике всегда можно почерпнуть сведения о каком-либо оригинальном приборе или установке, допускающих самодельное копирование. Из таких книг, отличающихся свежестью и оригинальностью приводимых опытов, надо указать:
Р. В. П о л ь, Введение в современное учение об электричестве, пер. с нем., 1931, стр. 344, рис. 393.
Р. В. П о л ь, Введение в механику и в акустику, 1933, стр. 275. рис. 440.
Р. В. Поль, Введение в оптику, 1947, стр. 484, рис. 561.
Под. ред. Г. С. Л андсбер г а, Курс физики, т. I. Механика. Теплота. Молекулярная физика, 1944, стр. 411, рис. 582.
То же, Элементарный учебник физики, т. I, 1948, стр. 488. Под. ред. Г. С. Ландсберга, Элементарный учебник физики, т. II, Электричество, 1949, стр. 344. рис. 324.
Д. И. Сахаров, Физика, Учебник для педагогических училищ. Изд. 2, 1948, стр. 367, рис. 505.
Брэгг, Мир света, пер. с англ., 1935, стр. 238, рис. ПО.
70
§ 6, 4
Его же, Мир звука, 1927, стр. 131, рис. 92.
Джон Перри, Вращающийся волчок, пер. с англ., 1935, стр. 93, рис. 63.
*	Р. Клей, Опыты по совету, пер. с англ. Пособие для лабораторных занятий в школе, 1922, стр. 218.
*	Бойс, Мыльные пузыри, пер. с англ, 1919, стр. 190, рис. 80.
Кроме указанных книг по физике, при изготовлении приборов, а тем более технических моделей следует широко пользоваться книгами по техническому моделированию.
Наиболее распространённой являлась серия небольших, числом около 60, брошюр «Для умелых рук» (издание сперва журнала «В мастерской природы», а затем Научного книгоиздательства в Ленинграде). В эту серию вошли, например, следующие книжки: Г аланин, Физика на спичках; Б у н и м о в и ч, Электрический телеграф; 3 и б е р, Летающие модели аэропланов; Аббе, Самодельные гальванические элементы; Ал б ы ч ев, Весы; Кр ю-гер, Электрофикиция моего дома; О кинин , Наливная батарея, Крейцер, Самодельные электрические измерительные приборы; Афанасьев, Реостаты.
Надо отметить, что большая часть книжек упомянутой серии касается или тем VIII—X классов (динамо-машина, стереоскоп, телефон, радиопароход, центробежная машина, прибор Тесла, стробоскоп, трансформаторы), или внешкольных, чаще летних и зимних развлечений (солнечный телеграф, байдарка, воздушные змеи, сани всех видов, лыжи, работы лобзиком, деревянные игрушки), или вообще ремесленных и практических навыков (мастерская юного техника, шлифовка линз, юный металлист, серебрение зеркал, юный столяр, полезные рецепты в домашнем обиходе, гончар-любитель) .
Наконец, описанию изготовления различных технических моделей был посвящён специальный журнал: «Знание—сила», выходивший в течение многих лет. Журнал издаётся и в настоящее время.
Количество книг, всецело посвящённых вопросам изготовления технических моделей, сравнительно велико. Однако только некоторые из них написаны на основе проведения соответствующей практической работы с детьми и юношеством. Описанные в таких книгах конструкции, являясь прежде всего оригинальными, при изготовлении их согласно указаниям авторов действительно будут работать как проверенные на многочисленных опытах. Кроме того, изготовление таких моделей потребует самых простых инструментов и материалов, а также рассчитано на людей, не владеющих специальными знаниями и навыками ремесленного характера. Особого внимания заслуживают следующие книги:
«Книга юного конструктора», т. I, Детгиз, М., 1937.
Роскошное издание, содержащее описание изготовления моделей различных приборов, машин и аппаратов. (Летающие модели самолётов. Самодельные фото и киноаппараты. Самодельные
§ 6, 4
71
электрически© и паровые двигатели. Современный бильдаппарат. Самодельные детекторные и ламповые приемники. Модели, управляемые по радио.) Наибольшее внимание авторами уделено описанию таких моделей, изготовление которых под силу лишь учащимся IX и X классов, владеющих притом некоторыми ремесленными приёмами.
*	М. И. Панков, Водой и ветром, 1936.
Книга содержит описание простейших моделей водяных и ветряных, вполне доступных для изготовления с самыми простыми средствами.
*	А. Абрамов и П. Хлебников, Самодельные электрические и паровые двигатели, Детгиз, 1946, стр. 120.
Можно смело утверждать, что если преподаватель приобретёт эту книгу, то он получит надёжное руководство по изготовлению учащимися в электротехническом кружке моделей электродвигателей, рассчитанное на самые простые средства и навыки. Вполне осуществимы в школьных условиях также и модели паровых машин и турбин, однако изготовление их потребует некоторой, хотя и простой, ремесленной подготовки по обработке металла (листового и проволоки) и по паянию.
*	Ник. Бабаев, Постройка летающих моделей, 1935, стр. 127, рис. 71 + таблицы с чертежами.
Как было уже указано в § 5, 3, рассматриваемая книга, представляющая сводку огромного опыта автора и русских молодых авиаконструкторов, заслуживает самой горячей рекомендации и должна стать настольной для преподавателя, создавшего у себя в школе авиакружок. Особая ценность книги заключается в том, что автор не ограничивается описанием только конструктивной стороны, но излагает в самой доступной форме некоторые вопросы теории, а иногда приводит расчёты. Указания по технике изготовления следует признать исчерпывающими. В книге преподаватель найдёт описание изготовления шара-монгольфьера^, различного типа летающих змеев, всевозможных моделей планёров и самолётов, начиная с самых простых и кончая рекордными.
* Ник. Бабаев и С. Кудрявцев, Летающие авиаигрушки, 1935, стр. 45.
Книга содержит в себе исчерпывающее описание изготовления из бумаги простейших (моделей парашютов и планёров, а также существенные указания о регулировке таких планёров для получения наибольшей дальности и продолжительности полёта авиаигрушек и совершения ими различных фигур пилотажа. Книгу, кроме учителя, следует рекомендовать также учащимся.
Основными источниками для ознакомления с некоторыми приборами исторического характера и опытов с ними могут быть использованы издания:
П. С. К у Д р я в ц е в, История физики, Учпедгиз, 1948.
В. И. Л е б е д е в, Исторические опыты по физике, 1937, стр. 311.
72
§ 6, 4
В. В. Данилевский, Русская техника, 1947, стр. 484. (см. т. I, §9, 5, X).
М. А. Шателен, Русские электротехники, 1949, стр. 378, рис. 59 + 8 портретов.
Книга является наиболее выдающейся из всех вышедших до настоящего времени характеристик деятельности русских великих электротехников (Петров, Яблочков, Лодыгин, Школев, Доливо-Добровольский, Бенардис, Славянов, Попов).
В аннотации к книге справедливо сказано: «Особую ценность представляет то, что автор был непосредственным свидетелем многих приводимых им фактов, изобретений и открытий».
Перечень книг по занимательным физическим опытам и наблюдениям приведён в т. I, § 49, 8. Из этих книг наибольшего внимания заслуживает следующая:
Том Тит, Научные развлечения, пер. с франц., 1937, стр. 365, рис. 230.
Французский инженер и физик Артур Гуд, помещал под псевдонимом Том Тит в конце прошлого столетия в журнале ««Illustration», рассчитанном на широкую публику, описания так называемых научных развлечений по физике. Некоторые из его опытов настолько «физически» занимательны и ценны простотой своего осуществления, что вошли в обиход школьных демонстраций. Однако ряд опытов, рассчитанных на сенсационность или требующих для своего осуществления исключительно ловких рук или же, наконец, не обучающих физике, рекомендовать нельзя. Многочисленный ряд русских и иностранных авторов (Соломин, Мирлес, Гюнтер и др.) лишь излагали от своего имени и своими словами, а иногда и словами Тома Тита описания опытов последнего.
Богатый выбор приборов дают каталоги фирм, производящих и торгующих оборудованием для физических кабинетов. Хотя в каталогах обычно или совсем не приводятся описания приборов, или помещены лишь очень краткие характеристики, однако часто достаточно одного рисунка, чтобы было возможно скопировать заинтересовавший прибор. При случае весьма полезно приобретать для кабинета каталоги как иностранных, так и русских дореволюционных фирм, из которых наибольший интерес представляют: Макс Коль, Швабе и Трындин. Из современных каталогов наибольшего внимания заслуживает каталог Культснаб-торга.
А. Д. Д в и н я н и н о в, Учебные пособия и политехническое оборудование. Практическое руководство, вып. 1. Физика и техника, 1933, стр. 216, рис. 532.
В настоящее время Главучтехпром к выпускаемым им приборам прилагает специальные брошюры-инструкции, составленные; физиками-методистами и конструкторами приборов. Собрать серию этих изданий весьма полезно преподавателю прежде всего для
§ 6, 5
73.
овладения приёмами пользования приборами для демонстраций. Кроме того, преподаватель может почерпнуть оттуда ряд сведений, полезных для конструирования приборов.
5. Биографические сведения о русских методистах-физиках
Сведения о жизни и деятельности выдающихся русских методистов-физиков можно найти в статьях Н. С. Дрентельна.
Памяти А. Л. Розенберга, «Педагогический сборник», 1916,. № 10.
Памяти К. В. Дубровского, «Русская школа», 1915, № 11. Биографические сведения о Н. С. Дрентельне имеются в книге: Н. С. Дрентельн, Физические опыты в начальной школе,. 1924, под ред. П. А. Знаменского, Гиз, изд. 3.
Заметка, характеризующая педагогическую деятельность и жизнь К. Д. Дубровского и написанная Дрентельном, помещена в книге:
К. В. Д у б р о в с к и й, Простые физические приборы, 1917, изд. 4. Некролог В. В. Лермантова помещён в книге:
Д. И. Д ь я к о н о в и В. В. Л е р м а н т о в, Обработка стекла надаяльном столе, под ред. Верховского, 1924, стр. 183, рис. 71-
А. С. Енохов и ч, В. В. Лермантов (к 30-летию со дня смерти), «Физика в школе», 1949, № 1.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
РЕМЕСЛЕННЫЕ ПРИЁМЫ И ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕХНИКА
§ 7.	МАСТЕРСКАЯ ФИЗИЧЕСКОГО КАБИНЕТА
1.	Значение мастерской. Бесперебойное и достаточно полное обеспечение демонстрациями и лабораторными занятиями уроков по физике при отсутствии подсобной, самой простой мастерской (набор инструментов и (рабочее место) невозможно'. Действительно, почти каждый из приборов перед его использованием нуждается обычно в том или ином налаживании, несмотря на его, казалось бы, полную исправность. Прибор необходимо первым делом протереть мягкой, чистой тряпкой, осмотреть, отрегулировать и устранить в нём все недочёты, как бы они ни были незначительны. Для этого же, как правило, нужны по крайней мере такие инструменты, как отвёртка, и притом соответствующего размера (рис. 59), плоскогубцы (рис. 206, С) и нож (рис. 323). Если же пренебрегать подобным осмотром и во-время, например, не подтянуть ослабевшие гайки, винты и (клеммы, а также не выправить другие недочёты, то прибор впоследствии станет нуждаться в ремонте, а то и вовсе выйдет из строя.
Некоторые -приборы требуют за собой систематического надзора; так, если не производить постоянного ухода за аккумуляторами и гальваническими элементами (§ 23, 8), то рано или поздно наступит их гибель; Это опять-таки требует применения некоторого инструмента. Приборы, содержащие трущиеся части, нуждаются в периодической смазке, причём их иногда приходится если не целиком, то частично разбирать для промывки с целью удаления загустевшего масла. Каучуковые трубки, плёнки и пробки в приборах необходимо с течением времени подвергать замене, (вследствие их пересыхания, что опять-таки потребует того или иного инструмента. Если же в приборах, как это обычно случается при эксплуатации, окажется та или иная (неисправность, то ремонт своими силами и средствами неизбежен, иначе при проведении урока без соответствующей демонстрации образуется пробел в логике изложения вопроса.
Таким, образом, даже допуская, что имеются вое необходимые для демонстрации добротные приборы, приходится признать, что без надлежащего инструмента и при отсутствии у преподавателя некоторых навыков по ремеслу и лабораторной технике приборы станут постепенно выбывать из строя, а преподавание превращаться из экспериментальной в «меловую» физику.
§ 7, 2
75
Как было уже указано ранее (§ 1, 2), ряд необходимейших демонстраций по физике проводится на установках, собираемых из самодельных приборов и частей, изготовленных преподавателем или учащимися, хранимых бережно и применяемых из года в год. Преподавателю при создании установок приходится обрабатывать дерево, металл, стекло, картон и бумагу, пластические материалы и т. п., производить электромонтаж, что требует или применения соответствующих инструментов или становится невозможным. Случается, что преподаватель для постановки демонстраций мог бы многое сделать самостоятельно, но у него во-время не оказывается под рукой нужного инструмента.
Работа же каких-либо физических кружков в школе-семилетке, в которых экспериментальные работы (изготовление приборов и моделей и проведение опытов с ними) имеют первостепенное значение, совершенно невозможна при отсутствии инструмента.
Всё изложенное выше достаточно общеизвестно, но не в сег-да должным образом оценивается, особенно начинающими п р еп од а в а т ел я ми, обычно более заботящимися о приобретении нужной аппаратуры, чем об обеспечении школьных «средств производства». Мало, например, уметь только управлять автомобилем, надо ещё обладать соответствующими знаниями и навыками устранения неисправностей и производства мелкого ремонта, необходимо также всегда иметь набор инструмента, иначе остановка в пути, а то и авария рано или поздно неизбежна. Ведение же хозяйства кабинета и оснащение экспериментом уроков, а тем более внеклассных занятий,— дело много более сложное и тонкое, чем управление и уход за автомобилем.
2.	Набор инструментов. Приступая к реорганизации, а тем более к созданию нового физического кабинета, в первую же очередь, даже до покупки приборов, 'следует позаботиться о приобретении самых необходимых добротных инструментов, ив которых, безусловно, необходимыми являются: молоток (рис. 134), нож (рис. 323), кусачки и плоскогубцы (рис. 206) или пассатижи (рис. 233), столярная пила-ножовка (рис. 50), ножницы (рис. 193), шило (рис. 56), две отвёртки: обычная часовая (рис. 59), напильники плоский и трёхгранный (рис. 139), пробочные свёрла (рис. 284), паяльник (рис. 174), а также горелка-примус (см. т. II, § 18, 3, и рис. 128). С этим набором инструментов можно начинать и вести на первых пордх работу в кабинете, впоследствии же ассортимент инструментов должен систематически расширяться, пополнившись рубанком (рис. 54), тисками (рис. 130 и 131), дрелью и свёрлами (рис. 137), слесарной ножовкой (рис. 142) и некоторыми другими, надобность в которых выяснится при дальнейшем развёртывании работы. Необходимо помнить, что лучше не иметь до поры до вре
76
§ 7, 3
мени некоторых покупных приборов, нужных иногда буквально раз в год, чем связать себе руки отсутствием инструмента.
Преподавателю необходимо изучать также приёмы правильного применении инструментов, хотя бы по данному руководству, приобретать ремесленные навыки и, передавая их в нужной мере учащимся, привлекать детский коллектив к помощи в оборудовании кабинета и в оснащении демонстрационных и лабораторных экспериментов. Всё это вскоре не только поднимет качество обучения физике, но даст для учащихся огромный эффект в воспитательном отношении. Порукой этому — многолетний опыт автора и, главное, блестящие достижения лучших советских преподавателе й-ф язиков, сумевших своими силами и средствами, с привлечением общественности, создать прекрасные физические кабинеты и обеспечить самый высокий уровень преподавания физики и воспитан и я у ч а щ и х с я.
Описание самых различных инструментов, в которых преподавателю может встретиться надобность, приведены в разделе 2 каждого из последующих параграфов, в § 8—26, содержащих описание приёмов по ремёслам и по лабораторной технике.
3.	Рабочее место. Даже в том случае, когда кабинет состоит только из одного помещения, т. е при отсутствии препарационной, всё же должно быть выделено в (классе и оборудовано рабочее место для производства всякого рода ремесленных работ. Всё это тем более необходимо, если в физическом кабинете ведётся ещё преподавание химии и биологии, также 'нуждающихся при подготовке опытов в некоторых работах ремесленного характера. При отсутствии препарационной в классе надо завести небольшой прочный стол и установить на нём тиски (рис. 130), используемые обычно по самым разнообразным назначениям; инструмент же придётся хранить в одном из шкафов для приборов или ящиках. Рациональнее всего приобрести для инструментов специальный настенный шкафчик.
Следует предостеречь от производства каких-либо ремесленных работ на столах .для учащихся или на демонстрационном, крышки которых станут не только загрязняться, но и портиться. Если же это оказывается неизбежным, например при работе кружков, то следует иметь хотя бы небольшие 'куски 1клеёной фанеры, которые стелятся учащимися на столе в соответствующих местах. В препараторской для мастерской отводят специальное место, где помещают стол с 'прочной крышкой из толстых досок (1,3—1,8 м X X 60—70 см) и впоследствии, по мере развития хозяйства кабинета, столярный верстак (рис. 44), возможно меньшего размера (для экономии места). На этом столе и верстаке производят все работы по починке и изготовлению новых приборов.
§ 7, 3
77
Рабочий стол желательно окрасить кислотоупорной краской (§ 26, 5) или во всяком случае масляной (§ 9, 5); обивать его сверху листовым железом нет никакой надобности; более того покрытие железом создаст ряд неудобств при работах. На крышке стола слева устанавливают настольные тиски (рис. 130 и 131).
На краю стола!, согласно указаниям, данным в § 13, 3, III (рис. 194), следует укрепить уголок из железа для сгибания жести и других работ с нею. Если столярный верстак отсутствует, то следует завести верстачную доску (рис. 45), накладываемую в нужное время на рабочий стол. Возможно также для строгания досок ограничиться ещё более простым приспособлением, показанным на рисунке 49. Следует озаботиться также созданием простейшей установки со спиртовой лампочкой для стеклодувных работ (§19, 4, III, и рис. 313). Таково незамысловатое, но крайне важное оборудование рабочего места, стоимость которого определяется в основном ценой слесарных тисок и резиновой груши — пульверизаторного насоса (рис. 313, Д).
Для колки дерева, а также для помещения наковальни нужно завести обрез от бревна или толстое круглое полено диаметром в 30—35 см и высотой в 60—70 см. Наковальней может служить в простейшем случае утюг или обрезок рельса или двутавровой железной балки (§ 11, 3, II).
Редко применяемый инструмент хранят обыкновенно в Шкафчике (рис. 36—37) или в ящике рабочего стола; наиболее влажный подвешивают на гвоздях, вбитых в деревянный шит, укреплённый на стене. Таких щитов желательно иметь два: один, подвешенный около стола, в основном со слесарным инструментом (рис. 38), и другой, располагаемый около верстака, — со столярным. На щитах, которые необходимо окрасить масляной краской, обводят контуры каждого из подвешенных инструменов и закрашивают места внутри контуров чёрным спиртовым лаком или какой-либо другой чёрной краской. Тогда отсутствие какого-либо инструмента на месте становится заметным с одного взгляда. Такой способ хранения инструмента сводит на нет время на отыскание инструмента, упрощает его учёт и способствует поддержанию порядка. Хранение инструмента на щитах в достаточной мере себя оправдало и поэтому должно быть горячо рекомендовано. Щиты рационально взять следующих размеров: для слесарных инструментов 80— 100 см X 50—60 см и для столярных 80—90 см X 60—70 см. При развеске надо комбинировать инструмент по группам (напильники, стамески, щипцы, молотки и т. in.), отнюдь не стараясь заполнить сразу весь щит. Наоборот, следует оставлять свободные места для последующего заполнения их инструментом по мере приобретения. Для кружковых работ учащихся весьма удобны деревянные подставки с -набором важнейших инструментов, показанные на рисунке 39.
Рис. 36 и 37. Различные виды приспособлений для хранения инструментов в шкафах.
§ 8, 1
79>
Рис. 38. Монтаж щита с набором слесарных и других инструментов..
§ 8.	РАБОТА С ДЕРЕВОМ
1. Назначение работ
Дерево является широко распространённым дешёвым материалом, поддающимся обработке сравнительно легко. При изготовлении самодельных приборов применение древесины является важным, а в некоторых случаях необходимым.

§ 8, I
Особенно большое значение имеет дерево для устройства всякого рода корпусов для приборов и подставок, служащих, в частности, для монтажа или, вернее, соединения на них тех или иных металлических и других частей. Однако, как это было аргументировано в § 1 — 3, при работе учащихся в кружке следует стремиться к тому, чтобы физике посвящалось много больше времени, чем ре-месленничанию; там же было выдвинуто положение, что учащиеся
Рис. 39. Переносный набор инструментов для работ учащихся.
не столько должны строить приборы, сколько собирать их из подходящих частей и полуфабрикатов. Кроме того,в §1,7 было- указано, что нередко при изготовлении прибора работы с деревом оказываются во много раз более трудоёмкими и длительными, чем изготовление наиболее существенных деталей прибора. Поэтому преподаватель поступает правильно, когда в распоряжение учащихся предоставляет обработанные заранее полуфабрикаты в виде обструганных под угольник досок, брусков и брусочков, от которых учащийся отрезает нужные ему куски и, соединяя эти части, 'создаёт корпус или подставку для прибора.
Неправильно и, более того, недопустимо, в смысле нерациональности затраты времени и труда, если учащийся использует для поделок нестроганные доски, а тем более материалы, требующие продольного распиливания на доски и сушки. Подобные работы отнимут лишь огромное количество времени и явятся в условиях школы бесполезными, не научив ни столярным навыкам, ни тем более физике. Правильно, когда преподаватель в некоторых слу
5 ь, 2
81
чаях даже отказывается от применения дерева или материала, заменяя его в целях экономии времени и труда картоном и бумагой. Так, например, следует поступать при устройстве корпусов некоторых приборов, имеющих вид коробок.
При соединении деревянных деталей далеко не всегда нужно следовать правилам столярного дела, опять-таки в целях экономии времени и труда. Так, например, за отсутствием соответствующих навыков приходится избегать соединений на шипах (раздел 14, 1, и рисунок 91), прибегая к более простым для своего осуществления, недостаточно надёжным конструкциям (раздел 14, II и III, и рисунок 92). Подобными же соображениями может руководствоваться преподаватель и по отношению к своей работе, т. е. когда он сам своими силами изготовляет прибор. Однако поскольку среди преподавателей и учащихся встречаются любители помастерить, то в нижеследующем приведены описания некоторых приёмов и правил столярного дела в большей мере, чем это нужно для всякого преподавателя, а тем более ученика.
Так как обработка и отделка дерева при использовании полуфабрикатов нетрудна, то при изготовлении из него преподаватель должен требовать от учащихся аккуратного и чистого выполнения работы, что важно не столько в эстетических, сколько в воспитательных целях. Нельзя допускать, чтобы корпус, подставка или деталь были сделаны «и вкось и вкривь». Для этого нужно обязательно требовать от учащегося прежде всего точной разметки деталей, выполняемой с помощью масштабной линейки, угольника и циркуля.
После изготовления предмет или деталь должны быть подвергнуты отделке, т. е. окрашены или покрыты лаком (§ 9, 5 и 6), что, отнимая самое небольшое время, знакомит учащихся с небесполезными для них ремесленными навыками.
2. Материалы
I. Общие сведения о лесном материале. Древесный материал, который встретится преподавателю в его школьной деятельности, можно разбить на две группы.
К одной группе относится новый материал, не бывший в употреблении. Такой материал поступает в школу с лесного склада в виде (чаще всего сосновых или еловых) досок, тёса, брусков и др. (см. таблицу § 8, 12). Весь такой материал получается при помощи распиловки брёвен (поэтому называется пилёным лесом) и отпускается обычно в необструганном виде. Главным недостатком такого нового материала помимо значительной трудоёмкости его обработки обычно является его сырость. По этой причине ни в коем случае нельзя сразу же пускать в дело только что полученный материал. Необходимо его предварительно хорошо высушить, иначе изделия покоробятся и растрескаются.
6 Е. Н. Горячкин, т. III
82
§ 8, 2
Другую группу составляет старый материал, бывший в употреблении и применённый в каком-нибудь изделии, которое по каким-либо причинам отслужило 'свой век и более не 'может быть использовано по своему прямому назначению. Достоинством старого материала является его сухость, а также и то, что он обычно нуждается в менее трудоёмкой обработке, чем материал первой группы.
Пиломатериалы (толщина и ширина)
Таблица I
Название	Толщина в миллимэтрах	Ширина
Шелевка Тёс ... . Доски . . Лафет . . Рейки . . . Бруски . . Брусья . .	10; 13; 16; 19 25; 30; 35 40; 45; 50; 55; 60; 70; 80 90; 100; 110; 120; 130 25; 30; 35 40; 50; 60; 70; 80 100; 120; 140; 160; 180; 200 220; 240; 260; 280; 300	От 100 до 200 мм Ширина больше удвоенной толщины То же » » Ширина меньше удвоенной толщины или равна ей То же
Особенно ценным являются такие деревянные части старых отслуживших приборов (подставки, стойки, коробки, стенки), которые часто могут быть пущены в дело почти без всяких переделок; поэтому все части списанных из инвентаря приборов надо сохранять (за исключением заведомо никуда негодных). Подходящий материал дают также старая поломанная мебель или её части (например, табурет, стол, шкаф, ящики, служащие тарой в торговле) и т. д. У старого материала имеется один существенный недостаток, про который не следует забывать: это присутствие не удалённых гвоздей или шурупов, которые часто почти незаметны, если они сломаны заподлицо с поверхностью дерева. Маленький, незамеченный и оставшийся в материале гвоздик может принести существенный ущерб при распиловке и строгании, часто трудно поправимый, а то й совсем непоправимый, например поломку зубца у пи'лы, глубокую выбоину в железке рубанка или на стамеске и т. п. Поэтому необходимо крайне внимательно обследовать перед обработкой старый материал и тщательно удалить все металлические инородные тела.
II.	Строение древесины. Нет надобности вдаваться в подробности довольно сложного строения дерева, но самое общее знакомство с этим строением необходимо, чтобы можно было сознательно владеть важнейшими приёмами обработки дерева.
Ствол дерева растёт одновременно вдоль — в вышину, увеличивая рост дерева, и поперёк — в ширину, увеличивая толщину
§ 8, 2
83
дерева за счёт образования новых волокон, или слоёв древесины. Для некоторых пород деревьев (сосна и ель), как правило, характерно, что эти волокна, располагаясь вдоль ствола, прямы и почти параллельны друг другу. Такая древесина носит название пряМО-
Рис. 40. Различные виды древесины: прямослойная (Л), косослойная (В), свилеватая (С). Расположение волокон около сучков (D). Пороки древесины: трещины (Е) и отлуп (F).
ело иной (рис. 40, Л). Однако у тех же пород древесина может быть косослойной, где волокна идут косо (чаще всего по спираль* ной линии, вдоль ствола) (рис. 40, В). Для других пород (берёза^ дуб) более характерно строение, называемое свилеватым, при ко тором волокна изогнуты по самым разнообразным направлениям (♦
£4
§ «, 2
(рис. 40, С). Особо изогнутый, сложный вид принимают волокна у всех пород дерева около сучков (рис. 40, D).
Вдоль волокон дерево хорошо строгается, режется и колется. Легко понять, что обработка прямослойной древесины вдоль волокон (слоёв) должна протекать легче и успешнее, чем косослойной или свилеватой. Однако косослойная и свилеватая структура дерева позволяет получить после соответствующей обработки красивую по рисунку расположения волокон поверхность, что имеет известное значение при отделке изделия лаком (§ 9, 6). Как правило,
разрез
Рис. 41. Разрезы дерева: поперечный, радиальный и тангенциальный (Л). Следы радиальных лучей на дубе (В).
следует избегать применения материала с сучками, так как при его строгании (при недостаточных навыках) древесина окажется «задранной», с образованием углублений и заусениц.
Зимой имеет место перерыв в росте дерева; годичные наслоения, получаемые наружным слоем древесины в течение вегетационного периода, у большинства древесных пород заметно отграничены друг от друга и получили название годичных колец. Они бывают видны на поперечном срезе ствола или на торце (рис. 41, Л). Для одной и той же породы оказывается, что чем тоньше годичные кольца, тем древесина крепче и твёрже. У некоторых пород годичные кольца почти незаметны невооружённым глазом (например, у липы) . Так называемые сердцевинные лучи являются следами радиальных каналов, передающих сок от живого крайнего слоя древесины (камбия или заболони) внутрь ствола; обилие ясно заметных сердцевинных лучей а характерно для дуба (рис. 41, В),
§ 8, 2
85
В хвойных породах имеются прослойки смолы (смоляные ходы).
Древесина поперёк волокон обрабатывается со много большими затратами времени и труда и, в частности, плохо обстругивается рубанком. Гвозди и шурупы, как это будет разъяснено в разделе 11, очень непрочно держатся, если они забиты или ввёрнуты вдоль волокон (рис. 87, С). Древесина, как правило, хорошо склеивается вдоль волокон и хуже поперёк волокон.
В дальнейших-подразделениях (III—VI) даны некоторые сведения о различных породах древесины.
III.	Сосна. Сосновое дерево — самый распространённый материал. Имеет древесину желтоватого, иногда слепка розоватого цвета. Дерево не очень твёрдое, но достаточно прочное и легко обрабатываемое. Склеивается легко и прочно. Имеет почти параллельные волокна; вдоль них строгается весьма легко; однако поперёк строгается много труднее, а главное — не гладко. Острые углы и края изделий, особенно на торце, легко крошатся и сбиваются; поэтому края надо ограничивать тупыми углами (рис. 90,Л) или закруглять (рис. 90, В). Сосновое дерево рационально применять для всякого рода крупных поделок, т. е. рам, ящиков и т. п.
IV.	Ель. Еловое дерево очень похоже по внешнему виду древесины на сосну, хотя является менее ценным материалом. Отличается от сосны более белым цветом древесины, большей мягкостью и обилием мелких сучков. Обрабатывается легко. Мало коробится. Склеивается хорошо. В физических приборах обычно применяется благодаря акустическим качествам, например для изготовления резонансных ящиков у камертонов. При изготовлении самодельных приборов еловому дереву, безусловно, надо предпочитать сосну или берёзу.
V.	Берёза. Берёзовое дерево даёт прекрасный поделочный материал благодаря своей однородности, большой плотности и значительной твёрдости. Имеет древесину белого или чуть желтоватого цвета. Пилится, строгается, опиливается напильником превосходно. Очень легко колется, однако по извилистой линии и часто там-, где этого не ожидают, например при резании стамеской, при вколачивании гвоздя и т. п. Острые углы и края изделий не крошатся и не сбиваются, как у сосны и ели.
Высыхает очень медленно и при этом нередко трескается и заметно коробится. Поэтому берёзовый материал необходимо применять только в заведомо хорошо просушенном виде, после продолжительного выдерживания его в сухом помещении. Благодаря своей твёрдости и другим качествам является наилучшим материалом для всякого рода подставок, панелей и т. п.
VI.	Липа. Липовое дерево имеет белую, мягкую, лёгкую, весьма однородную древесину. Обрабатывается легко; применяется, главным образом, для вытачивания токарных изделий на станке.
В липовую доску вследствие её мягкости легко вкалываются кнопки и булавки. По этой причине из липы делаются чертёжные
36
§ 8, 2
доски. В физической лаб оратории липовые дощечки очень удобны для работ с булавками по оптике.
VII.	Дуб. Дубовое дерево является среди упоминаемых здесь пород представителем тяжёлого, твёрдого, крепкого дерева. Древесина дуба имеет слегка коричневую окраску и очень заметные годичные ’кольца. Характерным для дуба служит присутствие частых и широких сердцевинных лучей и наличие множества пор, распределённых неравномерно, что придаёт своеобразную красоту его поверхности (рис. 41, В), почему её рациональнее покрывать лаком-, но не масляной краской. Обрабатывается (пилится, ^трогается) дуб труднее, чем берёза, а тем более чем сосна. Колется легко.
- Дуб имеет смысл применять в тех случаях, когда от изделия требуется особая крепость, или сохранность при долговременном и частом применении изделия, или красота внешней отделки.
{ VIII- Разные породы древесины. Нет никакой нужды ста-.ра-ться достать какие-либо иные породы древесины сверх перечисленных выше. Однако это не означает, что все остальные породы не пригодны при изготовлении деревянных частей для физических -приборов. Такие более редкие породы, как ясень, бук, клён и дру-. гие твёрдые породы, могут быть с успехом применены при изготовлении приборов в тех же случаях, как дуб и берёза.
IX.	Клеёная фанера. Одним из наиболее важных материалов . для всевозможных поделок, встречающихся в практике физического кабинета, является фанера,, склеенная из нескольких тонких слоёв древесины и называемая переклейкой (клеёной). Эти слои вырезаются из ствола дерева (берёза, ольха, осина) вдоль его цилиндрической поверхности (параллельно направлению годичных наслоений), почему на фанере один и тот же рисунок (например, разрез сучка) повторяется периодически. Такие слои склеиваются так, чтобы у каждых двух соседних слоёв волокна были направлены перпендикулярно друг к другу. Этот способ склеивания слоёв уменьшает возможность коробления (особенно при большом числе слоёв), обеспечивает ровную плоскую поверхность и значительную прочность, в том числе и на пробой. Фанера обладает ещё тем важным достоинством, что её наружные -поверхности совершенно • гладки и поэтому не требуют строгания.
Наилучшей фанерой является берёзовая. Ольховая, а тем более осиновая фанера уступает берёзовой не только по своему внешнему виду, но и по прочности.
Число слоёв фанеры бывает нечётное, и потому волокна крайних наружных слоёв направлены одинаково (согласно). Для практики физического кабинета наиболее важна фанера в 3 и 5 слоёв Многослойная фанера (7—9—11 слоёв) незаменима как ровная > плоская, не подвергающаяся короблению поверхность. Из толстой фанеры возможно делать всякого рода основания для приборов,
§ 8, 2
87
хотя отпилить и обработать её торцы труднее, чем какое-либо другое'крепкое дерево. Из тонкой фанеры делаются обычно щиты (для коллекций), стенки всякого рода ящиков, выпиливаются плоские фигуры и детали и т. п.
Особенности приёмов при обработке фанеры указаны в разделах 17,* 18.
X.	Шурупы. Шурупы служат для прочного соединения деревянных деталей, а также для укрепления на дереве металлических и
других частей. Шурупы бывают двух основных типов: с потайной головкой* (рис. 42, Л) и полукруглой головкой (рис. 42, В) Ч Потайная головка требует устройства как в дереве, так и в металле конического углубления, или, другими словами, резенковки (рис. 89) (раздел 11, II). Тогда головка шурупа окажется «заподлицо» с поверхностью удерживаемой им детали.
Шурупы с полукруглой головкой не требуют резенковки, и их головки выступают над поверхностью детали. Чаще всего в школе их применяют для укрепления роликов, так как при шурупе с конической головкой ролик лопнет.
1 Однако при отделочных работах иногда употребляются винты для дерева с полупотайной головкой по ОСТ 190.
88
§ 8, 2
Шурупы имеются в продаже самой различной длины и толщины.
О приёмах завёртывания шурупов см. раздел 11, II.
XI.	Гвозди. Гвозди в продаже имеются различных видов и размеров. Крупные гвозди (150мм, 125 мм и 100 мм) (рис. 43, Л и В},
после отрубания у них шляпок применяются часто в качестве осей (валов) и других деталей у самодельных приборов (§11, 15, и рис. 165). Гвозди (75 мм, 50 мм и 25 мм) (рис. 43, С) служат для скрепления между собой крупных деревянных частей; тонкие гвозди, известные под названием драночных или шпилек
$ ь, 3
89
(рис. 43, Н), ,и более короткие (рис. 43, D) употребляются для приколачивания к дерев-яиным (рамкам или доскам клеёной фанеры 1. Сравнительно тонкие и короткие гвозди с широкой плоской шляпкой, называемые в продаже толевыми, нужны для приколачивания картона к дереву (рис. 43, Е). Мелкие гвозди специальной формы — обойные — служат для прибивания к дереву тканей (рис. 43, F). Гвозди с латунной декоративной шляпкой (рис. 43, G) могут быть использованы для устройства ножек у приборов, электрических контактов и других целей. Гвозди с квадратным сечением носят название ящичных (рис. 43,J).
XII.	Столярный клей. Столярный клей продаётся в магазинах стройматериалов в виде коричневых полупрозрачных плиток. Хорошее качество характеризуется сухостью, твёрдостью, хрупкостью и блеском поверхности, а также прозрачностью пластинки клея. Под названием малярного известен клей более прозрачный и имеющий менее интенсивную окраску, чем столярныйг. Разновидность клея (из рыбьих костей), отличающаяся высшей очисткой от примесей, бесцветностью и прозрачностью, носит название желатина и продаётся для кулинарных целей в виде тонких листиков в продмагазинах.
Столярный клей нужен для склеивания дерева, пробки, картона и других веществ. Малярный клей, или за его неимением столярный, применяется при изготовлении шпаклёвки (§ 9, 5, II} и, главное, .клеевых красок (§ 9, 4, I).
Указания о варке клея приведены в разделе 10, II.
XIII.	Стеклянная бумага. Шкурка, или стеклянная бумага применяется для шлифовки поверхности деревянных изделий, что обычно требуется перед покрыванием лаком (§ 9, 6, I). Шкурка различается по номерам от I до 10 в зависимости от величины зёрен стекла. № 10 имеет наибольшие зёрна и поэтому применяется для грубой предварительной шлифовки. Окончательная* отделка производится шкуркой № 1—3.
Приёмы обработки поверхности шкуркой изложены в разделе 19.
3. Инструменты
I	. Верстак столярный. Для успешного выполнения работ по дереву необходимо укрепление обрабатываемого материала, столь прочное, чтобы материал при работе над ним (пилении, строгании, долблении) оставался неподвижным: не сдвигался в какую-либо сторону, не дрожал и т. п. Для этого служит столярный верстак (рис. 44). Приобретение столярного верстака для физического кабинета весьма желательно, так как он не только упростит
1	Тонкие гвозди из специальной закалённой стали применяются для -забивания в камень (кирпич) (рис. 43, К).
2	Столярный клей в большей степени, чем малярный, придаёт желтизну при побелках и искажает цвет светлых клеевых красок.
‘90§ 8, 3
работы с деревом, но позволит 'использовать его для некоторых других видов работы. Вполне возможно ограничиться верстаком школьного типа, т. е. более упрощённым, чем применяемые на
производстве, меньшим по своим размерам и показанным на рисунке 44, или даже верстачной доской (рис. 45).
Верстак состоит из верхней верстачной доски а, положенной на подверстачье Ь, т. е. на ноги опоры, соединённые двумя продольными брусьями, закреплёнными клиньями, благодаря чему под-
fl
Рис. 45. Верстачная доска (Ь — прорез для помещения доски вертикально, с — упор для пиления доски поперёк).
верстанье является разборным. Верстачная доска -состоит из двух продольных частей. Передняя а служит для закрепления обрабатываемого материала и делается из толстой прочной (дубовой, берёзовой) доски (ширина от 20 до50сл/, длина от 100 до 250 см), имеющей безукоризненно ровную плоскую поверхность. Наличие такой ровной плоской поверхности—основное обязательное качество верстака, так как нарушение этого качества не даёт возможности придать материалу ровную плоскую поверхность. Задняя часть о верстачной доски сделана из тонкого материала в виде
A
D
Рис. 46. Устройство заднего зажима (Л, В). Различные способы укрепления на верстаке материала с помощью заднего зажима (С и D).
92
§ 8, 3
длинного лотка и предназначена для помещения инструментов, применяемых при выполняемой работе. Для закрепления обрабатываемого предмета верстачная доска снабжена двумя винтовыми тисками или зажимами, передним с и задним d (рис- 44). Задний зажим состоит из коробки d (рис. 44, 46, Л), передвигаемой вдоль доски при помощи (деревянного) винта k, проходящего через неподвижно связанную с доской а гайку i и вращаемого посредством рукоятки t{ (рис. 46, В).
Задний зажим может зажать обрабатываемую доску в основном двумя способами:
а)	стоймя между верстачной доской а и передним (левым) краем коробки d (рис. 46, С),
Рис. 47. Устройство переднего зажима (Д). Различные способы укрепления на верстаке материала с помощью переднего зажима (В и С).
б)	лежмя между двумя клинками или гребёнками, вставленными в гнездо коробки т и в одно (соответственно длине зажимаемой доски) из гнёзд п, продолбленных в верстачной доске (рис. 46, D).
Передний зажим (рис. 47, Л) находится на левой стороне перед верстачной доской; он состоит из деревянного винта р, который при ввинчивании посредством ручки q продвигает подвижную дощечку s к верстачной доске и позволяет между ними зажать обрабатываемую доску или стоймя (рис. 47, В), или ребром вдоль переднего края верстачной доски (рис- 47, С). В последнем случае (рис. 47, С) зажимается только один конец обрабатываемой доски и поэтому большая часть её находится на весу и стремится опуститься, во избежание чего свободный конец её приходится подпи-
1 Чтобы винт k при своём вращении двигал за собой коробку d, в брус снизу вставляется особый клинушек I с полукруглым вырезом, входящим в канавку г, проделанную по окружности вокруг головки винта; случайное выпадение клинушка делает невозможным отодвигание заднего зажима.
S 8, 3
93
рать посредством колышков, вставляемых в боковые гнёзда (которые имеются у некоторых типов верстака), или специальных подставок, поставленных около верстака. Такое продольное закрепление применяется при обстругивании рёбер тонких и широких досок, когда их трудно удержать при помощи заднего зажима между клинками (рис. 46, D).
Клинки или гребёнки, вставляемые в верстачные гнёзда с целью закрепления обрабатываемого предмета, бывают в основном двух видов (рис- 48). Самый р а сп р остр анённы й вид — железный клинок
a
Рис. 48. Клинки или гребёнки для укрепления материала на верстаке.
(рис. 48, Л) квадратного сечения с зуб-
чиками на головке, в которую упирается предмет; на клинке сбоку имеется пружинка а, чтобы удерживать клинок в гнезде. Другой вид клинка имеет форму, показанную на рисунке 48. В. Наконец, вместо железных клиньев можно использовать
деревянные (рис. 48, С).
Гребёнки, в которые при строгании упирается обрабатываемый материал, не должны выдаваться выше его поверхности (рис. 46, £>), так как иначе это или
Рис. 49. Примитивное устройство для закрепления доски при строгании.
помеш а ет стр огани ю, или вызовет порчу железки рубанка при её ударе о гребёнку.
II. Верстачная доска. В подавляющем бол ыии н ств е сл у ч а ев столярный верстак отсутствует и поэтому приходится приспосабливать для работы по дереву рабочий стол, служащий для слесарных и других поделок. Для этого на крышку стола прибивают до-
94
§ 8,3
щечку с клинообразным вырезом (рис. 49, Л). В торец дощечки полезно вбить два гвоздя bb, шляпки у которых отрублены и концы заострены (рис. 49, Л) • В эту дощечку упирают обстругиваемую доску так, как это показано на рисунке 49, В. Гвозди &&, вонзившись в торец доски, в известной степени препятствуют сдвиганию её при обратном движении (к себе) рубанка. При обстругивании ребра доску вставляют в вырез а дощечки (рис. 49, С). Естественно, что при использовании такого примитивного верстака приходится иногда прибегать к услугам помощника, придерживающего обрабатываемый материал. Возможно также свободный не упёртый конец обстругиваемой доски закреплять с помощью струбцинки
(подраздел XV и рисунок 64). Более совершенный тип верстачной доски, свободный от указанного недостатка, показан на рисунке 45. Доска, расположенная ребром, поддерживается планками а, укреплёнными в верстачной доске. Упор с соответствует описанному выше и показанному на рисунке 49, Л. Вырез b сделан для помещения доски стоймя.
III. Пилы. Пилы бывают двух видов: ножовки (рис. 50, Л—С) и лучковые (рис. 50, D)- В практике школы возможно обходиться пилами-ножовками. Ножовка 'состоит из полотна с зубьями, расположенными по одну (рис. 50, Л) или по обе его стороны (рис. 50, В). Полотно у ножовок снабжено удобной рукояткой.
Крупные зубья применяются для более быстрого, но грубого обрезания древесины. Мелкие зубья режут медленнее, но полученный обрез является сравнительно гладким и поэтому требует
§ 8, 3
95
менее трудоёмкой последующей обработки (раздел 7, II). Для обрезания досок по кривым линиям, наоример по окружности, или для прорезания крупных отверстий в досках нужно иметь специальную ножовку (выкружную) с узким полотном и мелкими зубьями (рис. 50, С). Таким образом, в школе достаточно располагать двумя ножовками: двусторонней с широким полотном (рис. 50, В) и выкружной мелко зуб кой	(рис.
50, С).
IV. Лобзик, пилки и станок для выпиливания. Для выпиливания из фанеры деталей мелких или ограниченных кривыми линиями необходимо иметь лобзик с пилками. Лобзик (рис. 51, Л) пр е дставл яет собой деревянную или металлическую р амку П-обр азной формы. На свободных концах этой рамки помещены зажимы с винтами аиЬ для укрепления пилок. Верхний зажим может перемещаться благодаря винтовой нарезке d и барашку с (рис. 51, В); таким путём достигается натяжение пилки.
Нижний зажим & укреплён неподвижно. Круглая ручка служит для держания лобзика при работе.
Пилка вставляется своими концами в зажимы так, чтобы её плоскость совпадала с плоскостью всей рамки и чтобы зубцы у пилок были направлены вперёд и вниз, что легко проверить, проведя пальцем вдоль зубцов пилки. При пилении лобзик-следует держать так, чтобы пилка оставалась перпендикулярной .к плоскости пропиливаемой доски. Пилки для лобзика продаются пачками по 10—12 штук. Существуют специальные пилки, которыми можно легко резать листовую латунь, медь и алюминий (§ 1’1,2,11— IV)--
Рис. 51. Лобзик.
96
§ 8, 3
Для удобства работы лобзиком необходимо приобрести специальную струбцинку с приделанной к ней доской, имеющей треугольный вырез и круглое отверстие в его вершине (рис. 52). При пилении лобзиком материал кладут на доску так, чтобы рабочая пилка находилась в пределах круглого отверстия или по крайней мере внутри выреза (рис. 53).
V. Рубанки. Рубанки служат для строгания, т. е. для получения гладкой поверхности у обрабатываемого материала. Каждый рубанок состоит из колодки а (рис. 54, Л), деревянной или реже металлической, в которой сделан наклонный сквозной прорез (леток), узкий внизу и расширяющийся кверху для свободного выхода стружек. В прорез вставляется стальная заострённая пластинка 6, называемая железкой и заклинивае-
Рис. 52. Станочек с металлической струбцинкой для выпиливания лобзиком.
мая специальным деревянным клином с. Нижний конец железки оттачивается для получения рабочего острого лезвия (жала), которое лишь немного выдаётся из прореза в колодке и срезает стружку с поверхности предмета при скольжении по ней колодки рубанка.
По своему назначению рубанки подразделяются на несколько видов, из которых для школы нужны следующие:
а)	Для начальной грубой обработки грубого материала (непосредственно после распиловки или обработки топором) применяется шерхебель. Его железка имеет закруглённое лезвие (рис. 54, В) и поэтому при работе даёт ряд желобков- (рис. 55).Поверхность получается не плоской, но желобки тем менее заметны, чем чаще они расположены и чем они мельче-
Горячкин,
Рис. 54. Различные виды рубанков (Л — устройство рубанка, В — полукруглая железка, С — прямая железка, D — двойная железка, Е — фальцгобель и его железка)
98
§ 8, 3
б)	Окончательная обработка после строгания шерхебелем производится рубанком с прямым лезвием 1 (рис. 54, С). Однако такой рубанок обычно задирает непрямослойную и свилеватую древесину, ещё чаще это случается около сучков (рис. 40). Поэтому лучше приобрести и производить работу рубанком с двойной железкой, во много большей степени свободным от указанного недостатка.
в)	Получение посредством строгания ровной без выбоин и заусенец поверхности упрощается при применении рубанка с двойной железкой. Такая железка состоит из двух частей: во-первых, из рабочей железки d, которая в отличие от железки шерхебеля,
Рис. 55. Схематический вид поверхности после строгания шерхебелем.
как и у рубанка обыкновенного, имеет прямолинейное жало, но снабжена специальным прорезом е; во-вторых, из фальшивой железки /, которая привинчивается спереди к рабочей железке при помощи болта z, проходящего сквозь её прорез е (рис. 54 D). Нижний край фальшивой железки с небольшим отступом устанавливается параллельно жалу рабочей на небольшом от него расстоянии (примерно около 1 мм) и служит для загиба стружки кверху и излома её тотчас же после её надреза; таким путём предотвращается откалывание ещё неперерезанных волокон, что позволяет получать после строгания более гладкие поверхности.
Рубанок с двойной железкой при малом выдвиге последней строгает почти одинаково хорошо как по волокнам, так и против них и даже по торцу даёт гладкую поверхность, но он, как и обыкновенный рубанок, не обеспечивает Получения плоскости на всём протяжении строгания; для этого нужны навык и длительная практика. Только особый рубанок с длинной колодкой — фуганок, независимо от умения работающего, даёт плоские поверхности.
1 Железка в различных рубанках устанавливается под углом 45—55°. Чем круче она поставлена, тем тоньше стружка и глаже обстругиваемая поверхность.
§	3
99
г)	Специальный рубанок (фальцгобель) с узкой железкой и особой колодкой полезен для выстругивания так называемой четверти, т. е. фальца или паза на краю у рам, служащего для вставки стекла (рис. 54, Е).
VI.	Стамески. Стамески служат для срезания с древесины грубых стружек -с целью удаления материала сообразно ходу работы и, главное, в условиях школы, для выдалбливания отверстий и углублений в дереве (рис. 56, Л и В). В последнем случае приходится наносить удары по ручке стамески специальным деревянным молотком, называемым киянкой (подраздел XII и рис. 62, Л). Ручки у стамесок делают из крепкого дерева, например берёзы, и для удобства работы придают им форму, показанную на рисунке 56, Е. Стамески бывают с прямым и полукруглым лезвием (рис. 56, А и В) для выдалбливания отверстий соответственно 7*
'ICO
§ 8, 3
прямых и круглых. Наиболее нужными являются стамески плоская шириной в 10 мм и полукруглая примерно такой же величины.
VII.	Коловорот. Для сверления небольших отверстий диаметром меньшим 10 мм может быть использована слесарная дрель и набор свёрл (§ И, 3, VI, и рис. 137). Для сверления более крупных отверстий применяется коловорот (рис. 57, Л). Он представ-
ляет собой изогнутый в виде коленчатого вала металлический стержень. На верхнем конце имеется свободно вращающаяся головка а (грибок), на нижнем — патрон 6, в который зажимаются головки свёрл. Внутри патрона помещена особая захватка, состоящая из двух щёк е с продольными вырезами. При вращении на-. ружной части b патрона щёки сближаются и крепко захватывают головку сверла (рис. 57). На средней части,коловорота находится свободно вращающаяся деревянная муфта d (рис. 57, Л). При работе коловоротом левой рукой держат головку а, нажимая коловоротом на сверло, иногда усиливают нажим, налегая на головку грудью. Правой рукой вращают коловорот (по стрелке часов), держа за муфту (рис. 57, В).
Существуют коловороты, у которых для укрепления свёрл на нижнем конце имеется обойма с отверстием квадратного сечения (рис. 57, D). Для такой обоймы имеются в продаже свёрла с го
§8, 3
101
ловками пирамидального сечения. Эти головки вставляются в обойму и закрепляются там посредством винта о.
VIII.	Свёрла. Для сверления отверстий небольшого диаметра применяются столярные пер-ки (рис. 58, А — С). Так называемые центровые перки, или «центуры», служат для сверления крупных отверстий (рис. 58, D) диаметром в 7; 13; 25; 39 мм.
Рис. 58. Различные виды свёрл по дереву.
У таких свёрл на конце оси находится центрик i для удержания сверла в центре создаваемого отверстия; острый шип к (дорожник) перерезает волокна вдоль боковой поверхности отверстия; отогнутый вперёд (по ходу свердла) резец I выбирает древесину со дна по всей её площади (рис. 58, F). Существуют также свёрла спирального типа, показанные на рисунке 58, Е и снабжённые на конце центриком с винтовой резьбой, ввинчивающимся в древесину и тянущему за собой сверло. Резцы расположены на конце сверла по обе стороны центрика. Подобную же режущую головку имеют буравы, применяемые чаще всего для сверления отверстий в деревянных стенах, что нужно при электромонтажных работах.
Все описанные виды свёрл полезны, но если свёрла приходится покупать, то надо ограничиться приобретением центровых перок (рис. 58, D) и набором свёрл для металла (§ 11, 3, VI, и рис. 137).
IX.	Шило. Шило — необходимейший инструмент, служащий для проделывания отверстий в древесине, картоне, а также в тон
102
§ 8, 3
ком листовом металле (рис. 56, С и D). Шило совершенно' -необходимо также для проделывания предварительных отверстий в дереве, предназначенных для ввёртывания шурупов (раздел 11, II). Лучшим для древесины является шило, имеющее квадратное сечение. При использовании шила для сверления дерева следует иметь в виду, что оно при малой ширине доски может вызвать раскалывание материала. Шило пригодно также для расширения просверленного отверстия, но надо помнить, что шило не перерезает волокон и потому даёт сильно шероховатую поверхность ‘ у стенок отверстия.
X.	Отвёртки. Отвёртки необходимейший инструмент для физического кабинета. Их следует иметь по крайней мере три
Рис. 59. Отвёртки: автомобильная разъёмная (В), самодельная
различного размера: для самых мелких головок винтов (часовую) (рис. 59, D), для мелких (рис. 59, С) и для крупных (рис. 59, А и В), Попытки преподавателя, оттачивающего конец крупной отвёртки до остроты (рис. 60, А) с целью приОпособить её для завёртывания не только крупных, но и мелких винтов, приводят обычно к порче или отвёртки (изгиб лезвия), или к срыву головки у винта. На рисунке 60, В показана правильная форма заточки конца отвёртки с характерным тупым краем.
Для отвёртывания особо крепко засевших в дереве шурупов весьма полезна специальная отвёртка без рукоятки, вставляемая в коловорот (подраздел VII и рис. 57, Л).
8, 3
103
XI.	Клещи. Клещи— необходимейший инструмент, служивший для выдёргивания гвоздей (рис. 61, Л). Так как использование клещей общеизвестно, то ограничимся указанием, что при выдёргивании гвоздя из древесины, а тем более из оштукатуренной стены, во избежание образования вмятины, надо подкла
дывать под клещи дощечку (фанерку). Для выдёргивания гвоздей* существуют молотки с расщепом на одном конце (рис.61,В).
XII.	Киянка. Киянка — деревянный молоток, применяемый для установки железки у рубанков, а также при долблении стамеской дерева (рис. 62, Л). Использование железного молотка в этих случаях не желательно, так как такой молоток
А	В
Рис. 60. Неправильная (Д) и правильная (В) заточка конца отвёртки.
при ударах станет остав-
лять на древесине вмятины. Наиболее простую киянку можно сделать своими силами из обрезка круглого берёзового полена с берёзовой же рукояткой, вставленной в просверленное в обрезке
отверстие.
XIII. Рашпиль. Для отделки поверхности деревянных изделий при грубых поверхностях, например на торце для закругления
Рис. 61. Выдёргивание гвоздей клещами или молотком с гвоздодёром.
104
§8, :
Рис. 62. Киянки столярная (Л) и жестяническая (В).
концов у изделия и т. п., применяются напильники-рашпили, насечка которых состоит из отдельных пирамидальных зубьев (рис. 63, Л, В и С). Достаточно иметь рашпиль полукруглого сечения. Взамен рашпиля можно пользоваться и слесарными напильниками с грубой насечкой, называемыми драчёвыми (§ 11, 3, VII, и рис. 138 и 139).
XIV. Измерительные инструменты. Эти инструменты имеют своей целью отмерить требуемые размеры создаваемой вещи и наметить на обрабатываемом материале те линии, по которым надо вести распил или обстругивание. Такими инструментами являются линейки (§ 11, 3, X, и рис. 144, А); угольник (рис. 144, D) и циркуль (рис. 144, В), которые вообще необходимы для це-
лого ряда других работ (жесть, металл, картон и т. п.). Из измерительных столярных инструментов полезен деревянный угольник (рис. 80).
4
Рис. 63. Рашпиль и работа им.
XV.	Струбцинки. Деревянные струбцинки применяются в столярном деле для сжимания склеиваемых частей, для укрепления обрабатываемых предметов, например обстругиваемой доски и т. п. (рис. 64, Л). Однако в школьных условиях взамен деревян-
§ 8, 3
105
ных струбцинок более рационально приобретать металлические, так как последние могут быть использованы в случае надобности для укрепления штативов и других приборов при установках на демонстрационном столе (рис. 64, В и С). Особенно удобна струб-
ная деревянная струбцинка
цинка с перемещаемой планкой а, в которой сделано квадратное отверстие несколько большего размера, чем сечение стержня b (рис. 64, D). Такая планка может быть установлена в любом месте стержня 6, соответственно толщине сжимаемого предмета. При
завёртывании винта с планка перекашивается и прочно удерживается на стержне благодаря трению.
XVI.	Бруски для точки. Бруски для точки инструментов при всех условиях необходимы для физического кабинета. Их надо иметь два — крупно- и мелкозернистый. Кроме того, необходим оселок, известный под названием «арканзас», с очень гладкой поверхностью для правки лезвия инструментов после их натачивания.
XVII.	Клеянка. Для варки столярного клея совершенно необходима клеянка, состоящая, наподобие калориметра, из двух сосудов — большего и меньшего (рис. 65, Л). В пространство между сосудами нали
Рис. 65, А. Клеянка.
106
§ 8, 4
вается вода, во внутренний сосуд помещают размоченный в воде клей, согласно указаниям, данным в разделе 10, II.
Клеянку проще всего создать из двух консервных банок, вставленных друг в друга, как это показано на рисунке 65, В. Для из-
Рис. 65. Клеянки.
готовления подставки (рис. 65, D) жесть вырезают по выкройке (рис. 65, С) и отгибают края b и с. Возможно также обернуть вокруг меньшего сосуда проволоку, которая будет служить для под* держания этого сосуда на весу, а также в качестве рукоятки.
4. Высушивание дерева
Доски возможно применять для каких бы то ни было изделий лишь после предварительной их просушки, производимой притом в течение весьма продолжительного времени (несколько недель). С этой целью чаще всего высушиваемый материал помещают в сухом помещении, например ставят отрезки досок в укромном, но наиболее сухом уголке физического кабинета; наконец, можно положить их на шкафы, однако не вплотную, а с прокладками для циркуляции воздуха.
Необходимость предварительной просушки материала обусловлена тем обстоятельством, что доски при высыхании становятся более узкими и тонкими, коробятся и часто дают трещины (рис. 66, А—С). Коробление дерева и появление трещин при сушке имеют своей причиной неравномерное высыхание древесины в раз
§ 8, 5
107
ных её частях. Так, наружная поверхность дерева, особенно на торце, высыхает быстрее внутренних частей. В результате возникающих натяжений появляются продольные трещины (рис. 40, В), начинающиеся обычно с торцового конца. Для предупреждения такого растрескивания торцовые стороны полезно, промазывая их столярным клеем, обклеить бумагой или материей, или, наконец, закрасить густой масляной краской. Более быстрое высыхание молодых годовых наслоений по сравнению с более старыми (вну-
а
Рис. 66. Коробление досок (в преувеличенном виде) (Л—С). Правильное и неправильное расположение досок при склеивании щита (Е и F)
тренними) ведёт к тому, что, у доски, выпиленной из бревна, сторона, обращённая наружу дерева, вследствие более быстрого высыхания укорачивается и выгибает доску. В результате доски при высыхании коробятся так, что выпуклая сторона направлена к сердцевине того ствола, из которого выпилена доска (рис. 66, А — С). Коробления избегает только серединная доска а, содержащая в себе сердцевину. Такая доска лишь становится более тонкой по продольным краям. Все эти нежелательные изменения произойдут с самим изделием, если оно выполнено из плохо просушенного материала (рис. 66, В).
Разные породы деревьев усыхают неодинаково; так, например, берёза и дуб усыхают сильнее, чем сосна.
5. Заточка инструментов
I. Общие сведения. Для успешности работ по дереву, особенно при слабых навыках, безусловно необходимо пользоваться инструментами из хорошей стали, которые можно хорошо заточить и которые должны быть действительно хорошо заточены. Никогда не следует доводить инструмент до тупого состояния. Гораздо
108
5
целесообразнее чаще его точить и особенно, полезно путём частых повторных nipaiBOK всё время поддерж)И1вать достаточную остроту режущей кромки (жала).
Заточка инструментов является своего рода тонким мастерством, которым можно овладеть только путём долгой практики и при одном непременном условии, именно ясном представлении о форме лезвия затачиваемого инструмента и о процессе самого за-
тачивания. Поскольку приобретение навыков затачивания инструмента имеет вообще важнейшее значение, постольку этот вопрос рассмотрен нами более подробно, чем описание каких-либо других ремесленных приёмов.
Рабочей или режущей частью инструмента служит ребро, по которому пересекаются (чаще всего две) грани стального тела инструмента (рис. 67). Это ребро имеет несколько названий: режущая кромка, остриё, жало. Если инструмент имеет форму конуса или пирамиды (с треугольным или четырёхугольным сечением) с острой вершиной в виде точки, то такой инструмент называется колющим (игла, шило) (рис. 67, А). Если у инструмента две боковые грани, являющиеся поверхностями плоскими или цилиндрическими, образуют при пересечении двугранный угол,
{ 8,5
109
ребро которого -служит режущей кромкой, то такой инструмент называется режущим (нож, топор) (рис. 67, В).
У некоторых режущих инструментов (стамеска, железка рубанка, сверло для пробки) из двух граней одна сохраняет своё направление вплоть до режущей кромки, а другая, не доходя до неё, бывает скошена под определённым углом (угол заострения) к прямой грани; такая скошенная грань получила название фаски (рис. 67, С).
Инструмент будет считаться идеально наточенным, если его жало будет представлять собой линию, близкую к математической (прямую или кривую). Это может быть достигнуто только при условии, чтобы боковые грани были безукоризненно ровны и отполированы. При работе инструмент тупится, т. е. вместо «математической» линии пересечения получается полоска или грань, та или иная ширина которой определяет степень затупленности инструмента.
Отсюда следует, что наточить инструмент — значит восстановить «математическую» линию пересечения рабочих плоскостей, т. е. уничтожить полоску, появившуюся при затуплении инструмента. Для этого надо сточить фаску у одних инструментов (стамеска, железка рубанка и т. п.) с одной стороны и у других (зубило, нож, топор) с двух сторон до получения «математической» линии пересечения, ровной и непрерывной, т. е. не содержащей никаких разрывов, что достигается ещё специальной отделкой, носящей название правки. Вместе с тем необходимо, чтобы плоскость фаски осталась прямой, а не стала выпуклой или вогнутой и чтобы угол заострения на всём протяжении фаски сохранил свою величину. Этот угол заострения, что весьма -важно иметь в виду, должен иметь для каждого из инструментов определённую величину.
Приведённые сведения позволяют вести точку инструментов не наугад, а совершенно сознательно. Чтобы стала более ясна общая картина для различных случаев, какие могут встретиться при точке инструментов, приводим в таблице II сводку или классификацию инструментов, обладающих остриём или жалом.
И. Исправление испорченной фаски. От затачивания надо отличать исправление очень сильно затупленного или попорченного инструмента, т. е. имеющего жало с зазубринами, с выбоинами или искривлённое (рис. 68, Л и В). Прежде чем наточить такой инструмент, его надо исправить (не смешивая с термином: направить!), что значит на грубом (крупнозернистом) точильном камне срезать (сточить) у фаски иногда довольно толстый слой металла^ чтобы фаска приняла плоскую форму и в пересечении со второй гранью дала ровную линию без зазубрин и нужный угол заострения (рис. 68, С). У некоторых инструментов такое срезание фаски удаётся иногда сделать при помощи напильника.
При сильно попорченных инструментах грубое оттачивание фаски представляет трудоёмкую, длительную работу. Поэтому
но
§ 8, 5
Углы заострения для различных инструментов
Таблица II
Название инструмента	Тип инструмента	Режущая кромка	Режет при	Число фасок	Угол заострения
Шило	колющий	точечная	надавливании	—	—
Нож	режущий	линейная	движении	две	15—20°
Стамеска	»	»	надавливании	одна	30—45°
Железка рубанка	»	»	»	»	20—45°
Топор	»	»	»	две	35—45°
Ножницы	»	»	сдвиге	одна	80—90°
никогда не следует доводить инструмент до такого плачевного состояния. А для этого надо обращаться с инструментом осторожно, тщательно оберегая от столкновений острия с металлическими предметами, и немедленно исправлять случайные повреждения жала.
Рис. 68. Испорченные (Л и В) и исправленная (С) фаски у стамески.
III.	Заточка инструмента с линейным лезвием. После исправления инструмента и восстановления фаски приступают к заточке инструмента, которая разбивается на два последовательных приёма.
Первый приём имеет целью сточить и выровнять поверхность фаски до получения заусеницы. Так называется весьма тонкая
§ 8, 5
111
стальная плёнка, образующаяся вдоль границы жала, в виде узкой полоски, легко отгибаемой в сторону при давлении инструмента о брусок. Этот первый приём выполняется на точильном бруске (корундовом с зёрнами средней величины или песчаном). Перед началом работы брусок смачивают водой и производят точку на мокром бруске. Брусок укрепляют неподвижно и прижимают к нему обрабатываемую фаску по всей её площади одной
Рис. 69. Точка и правка инструмента.
(правой) или обеими «руками (рис. 69, Д). Затем двигают инструмент взад и вперёд вдоль бруска, внимательно следя за сохранением наклона (чтобы не изменить угла заострения) и полным прикосновением фаски к бруску (чтобы не искривить поверхность фаски). Стачивание фаски происходит при движении жала вперёд,, поэтому при таком движении (от себя) нажимать надо сильнее, нежели при обратном движении назад (к себе). Смачивание маслом, керосином (корунд) или водой (песчаное точило) имеет две цели: охлаждать инструмент и тем самым оберегать его от потери твёрдости (чтобы не «отпустить») и смывать получающиеся как опилки от металла, так и крошки от бруска.
Описанным способом производится затачивание инструментов, имеющих одну фаску, т. е. стамески, железки рубанка, ножниц и т. п. Такие же инструменты, как нож и топор, при затачивании необходимо периодически переворачивать то одной, то другой стороной, т. е. стачивать обе фаски одинаково. Переворачивание при затачивании инструмента с одной фаской, безусловно, вызовет его порчу и потребует исправления, как это описано в подразделе II.
Задачей второго приёма является уничтожение заусеницы. Неправильно обламывать заусеницу пальцем или нажимом жала о дерево и особенно хотя бы небольшим затачиванием плоской грани инструмента противоположной фаски. Для удаления заусеницы надо на мелкозернистом оселке (например, на «аркан
112
§ 8, 5
засе») медленна и осторожно стачивать фаску и остановиться, как только исчезнут последние следы заусеницы. Если этот момент пропустить, то может опять появиться новая заусеница, и работу придётся повторять. Исчезновением заусеницы заканчивается заточка инструмента. Остроту жала пробуют (осторожно!) или на ногте — острое жало впивается в ноготь, а не соскальзывает с него, или на ладони — острое жало «сбривает» верхний слой кожи.
IV.	Правка инструмента. Так как после уничтожения заусеницы всё же остаются мелкие зазубринки, то необходимо довести плоскую поверхность фаски до предельной правильности (прямизны) и гладкости, т. е. отполировать её до блеска. Такая операция называется правкой инструмента. Для правки «аркан-зас» смачивают каплей любого масла, например вазелинового, деревянного и т. п. Прижав фаску к оселку так же, как и при точке, однако сообщают концу инструмента не поступательные, а круговые движения. Затем, повернув инструмент (с одной фаской) другой стороной, кладут его совершенно плашмя на «арканзас» и протягивают его назад, как указано на рисунке 69, В.
V.	Затачивание шила. Шило пирамидальной формы затачивают на среднезернистом бруске, последовательно поворачивая шило на каждую из его граней. Точно так же с поворачиванием вокруг оси точится и конусообразное шило. В результате важно получить, чтобы остриё оказалось расположенным точно на осевой линии инструмента, а отнюдь не сбоку от неё. Правки шило не требует.
VI.	Затачивание пил. Особый случай затачивания инструмента представляет острение пил. Зубцы пил нельзя точить на обычном точильном бруске. Для точки пил применяется специальный небольшой, длиной около 15 см, трёхгранный напильник с одинарной насечкой (в отличие от двойной насечки по двум направлениям у обычных напильников). Если специального напильника нет, то можно обойтись обычным трёхгранным напильником соответствующего размера (§ 11, 3, VII, и рис. 139). Напильник должен быть для удобства при работе насажен на деревянную ручку.
Режущие инструменты (стамески, железки, топоры) обычно продаются незаточенными, однако Фаски у них имеют законченную форму. Иначе бывает у пил. Полотна пил при продаже по большей части имеют зубья, совсем не подготовленные к работе, т. е. зубья не только- не заострены, но не имеют фасок. Поэтому у новой пилы приходится сначала при помощи напильника обточить зубья для получения фасок и затем эти фаски заточить до получения жала.
Зубья у пил в зависимости от назначения последних бывают различной формы. Чаще всего встречаются зубцы, имеющие форму:
§ 8, 5
113
а)	равнобедренного треугольника (рис. 70, 4) для поперечных (поперёк волокон) распилов (пила двустороннего действия);
б)	прямоугольного треугольника (рис. 70, В) для продольных (вдоль волокон) распилов (пила одностороннего действия);
в)	с треугольными зубцами показанной на рисунке 70, С формы для распилов как поперечных, так и продольных (пила двустороннего действия).
Рис. 70. Форма зубьев у различного типа пил.
Зубцы пил принадлежат к инструментам с одной фаской, и поэтому другая сторона зубца, противоположная фаске, является плоской, Так как зубцы должны резать обе стороны пропила, то, значит, плоские грани зубцов, несущие на себе жало, должны быть расположены по обе стороны от полотна. Это получится, если у одной половины зубцов плоские грани направлены в одну сторону от полотна, а у другой половины — в противоположную. Такое расположение фасок дано на рисунке 70, А — С, где фаски, изображённые сплошной линией, обращены к зрителю, а показанные пунктиром помещаются по ту сторону зубцов (от зрителя). Чтобы достигнуть такого расположения, фаски стачивают, попеременно через один зубец, то с одной стороны полотна, то с обратной. При этом у зубцов стачиваются обе боковые стороны (с одной и той же стороны полотна). Для затачивания полотно пилы наиболее удобно зажать между двумя деревянными планками в слесарные тиски так, чтобы зубцы торчали наружу над планками вверх (рис. 132). Зубцы опиливают через один вдоль обоих рёбер, после чего 8 Е. Н. Горячкин, т. III
114
§ b, 5
пилу поворачивают противоположной стороной и опиливают, тоже через один, те зубцы, какие были пропущены в первый раз.
Напильник прикладывают одной из его граней к ребру зубца примерно под углом в 45° к плоскости полотна. Направляя напильник несколько снизу кверху, двигают его от себя, нажимая на зубец, но не очень сильно, иначе зубцы будут значительно нагреваться и могут потерять твёрдость. При обратном движении к себе нажимать на зубец и пилить его не надо.
Рис. 71. Схема рабочих движений напильника при точке пилы.
Для лучшего объяснения процесса опиливания положим, что зубцы, показанные на рисунке 71, Д, как бы срезаны по линии ab и отброшены. Тогда зубцы будут иметь вид, изображённый на рисунке 71, В, где заштрихованные части соответствуют сделанному сечению. Рабочие движения для опиливания фасок у зубцов сс, производимые через один зубец, показаны стрелками с оперением (рис. 71, С). После поворота полотна на противоположную сторону производится опиливание фасок у зубцов dd, причём рабочие движения напильника изображены стрелками без оперения (рис. 71,С). Тогда в результате опиливания с двух сторон зубцы получают вид, показанный на рисунке 70.
Заточка зубца происходит аналогично затачиванию режущего инструмента, т. е. срезание фаски ведётся до получения тонкой заусеницы, которая обычно обламывается пальцем. Дальнейшая заточка становится бесполезной и даже вредной, так как можно лишним опиливанием уменьшить высоту зубца и тем самым сделать его короче других и потому нерабочим. Важно, но вместе с тем достаточно трудно, особенно при малой практике, сохранить у всех зубцов одну и ту же высоту и один и тот же угол заострения.
§ 8, 5
115
VII. Разведение пил. Пока все зубцы .наточенной пилы лежат
в одной плоскости, являющейся плоскостью полотна, пила не пригодна для работы. При работе такой пилой пропил имеет ширину, равную толщине полотна пилы (рис. 72, Д). Возникающее при движении полотна трение о стенки пропила при более или менее глубоком или длинном пропиле становится настолько большим,
что делает непосильной дальнейшую работу пилой. Пилу, как говорят, «заедает». Для устранения заедания пилы её зубья разводят, т. е. отгибают через один попеременно то в одну,то в другую сторону от плоскости полотна. Тогда получаемый пропил является более широким, чем толщина полотна, благодаря чему трение полотна почти устраняется (рис. 72,В).
Для разведения зубцов
пилы применяют специаль- Рис 72. п ^разведённой и разве-ныи инструмент, называе-	дённой пилой.
мый разводкой, представ-
ляющий собой стальную пластинку с прорезами разной длины и ширины соответственно различным размерам зубцов (рис. 73). Для разведения пилы её зажимают в тиски, как и для точки. Разводку берут в правую руку и надевают на зубец прорез, подобрав его по ширине к размерам зубца (наружный край разводки не должен заходить дальше основания зубца). Затем осторожно отгибают зубец в сторону плоской грани, наклоняя ручку разводки вниз и не выводя её из плоскости, перпендикулярной к полотну.
Рис. 73. Разводка.
Вершина зубца должна сдвинуться в сторону на толщину зубца. Так как зубцы отгибаются в сторону плоской грани (эти грани после точки пилы оказываются через один зубец то с одной, то с другой стороны полотна), то отгибать зубцы надо попеременно то в одну, то в обратную сторону (рис. 74).
На рисунке 74, А и В представлено для поперечной и продольной пил: а —вид зубцов сбоку, принтом отмечено, куда (к себе или от себя) надо отгибать каждый зубец; b — вид зубцов сверху, где стрелками указано, куда надо отгибать зубцы, и вид полотна наточенной и разведённой пилы сверху (с) и вдоль пилы (d). При разведении пилы необходимо соблюдать величай-8*
116
§ 8, 6
от себя к себе от себя к себе
Рис. 74. Схема разведения зубьев у пил.
шую осторожность и пл авность	(медлен-
ность) движений, чтобы не поломать зубцов.
Г л авн а я трудность при разведении пилы заключается в том, чтобы все зубцы отогнуть на одинаковую величину, т. е. чтобы рабочая ширина е полотна (рис. 74) оказалась одинаковой по всей длине пилы. Вполне возможно сделать разводку самому ив железной пластинки толщиной около 3—4 мм. Прорезы в ней делаются при помощи слесарной ножовки (§ 11, 8, I, и рис. 151).
Когда требуется наточить пилу, бывшую уже в употреблении и потому разведённую, то следует для более совершенной точки пред
варительно уничтожить разводку осторожными ударами деревянного молотка по зубцам, положенным на наковальню, а затем пилу точить и разводить, как новую. В школьной практике
вполне возможно точить пилу, не уничтожая разводки.
При работе пилы разводка несколько спадает, т. е. зубцы сближаются, и потому разводку приходится возобновлять.
6.	Распиловка
I.	Разметка. Никогда не следует ни преподавателю, ни тем более учащимся пилить без предварительного нанесения линии, по которой должен производиться пропил. Такую линию чертят обычным мягким карандашом, прибегая обязательно к помощи линейки или угольника. Распиловка производится: по прямой линии ножовкой с широким полотном (рис. 50, А и В), по кривой линии (например, по окружности) ножовкой с узким полотном (рис. 50, С) (раздел 3, III).
II.	Поперечная распиловка. Отрезание пилой конца у доски или бруска — наиболее часто встречающийся вид работы. Для
§ 8, 6
117
отпиливания конца доски или бруска кладут их на крышку стола так, чтобы этот конец свешивался с крышки. Доску закрепляют в таком положении с помощью струбцинки (раздел 3, XV, и рис. 64) или удерживают крепко рукой (рис. 75, А и В). Сподручнее вместо стола пользоваться деревянным табуретом с квадратным сиденьем. Доску, положенную на табурет (или на два, если доска длинная), крепко .прижимаютлевой рукой или, много лучше, левой коленкой (рис. 75, D). Пилу-ножовку берут правой рукой за рукоятку и плотно ставят на отмеченное место пропила на одно из продольных рёбер доски так, чтобы лезвие пилы было наклонено к верхней грани доски под малым углом (рис. 75, В).
Перед началом пиления приставляют конец большого пальца левой руки к полотну (как можно выше зубцов) поставленной пилы (рис. 75, В) и начинают, придав режущему краю ножовки сильный наклон к поверхности доски, осторожно мелкими движениями взад и вперёд пилить ребро доски в намеченном месте. Когда пропил будет достаточен (примерно глубиной в 1—2 см), левую руку отодвигают от пилы и пилят, увеличив наклон (рис. 75, Л), более смело и размашисто, неустанно следя за тем, чтобы, во-первых, полотно сохраняло строгую перпендикулярность к плоскости доски и, во-вторых, пиление происходило бы по расчерченной линии. Образующиеся опилки, закрывающие эту линию, полезно сдувать.
Самый ответственный момент наступает, когда остаётся непере-пиленным небольшой кусочек доски. Он может обломаться под тяжестью свисающего конца доски и своим изломом испортить материал. Поэтому необходимо отпиливаемый кусок доски поддержать до окончания пропила (рис. 75, С).
Для упрощения работы и получения правильного отреза пилой под углом 90 и 45° весьма полезно сделать распиловочную или наусную коробку! (рис. 76.). В такой коробке, изготовленной из крепкого дерева (берёзы), сделаны пропилы, служащие как направляющие для полотна пилы. Отпиливаемая доска или брусок вкладываются внутрь коробки.
Поперечное пиление лучше всего производить пилой с зубьями в виде равнобедренного треугольника (рис. 70, Л).
III.	Распиловка доски на брусья. Отрезание пилой бруска от доски много сложнее, чем пиление поперёк доски. Основная трудность заключается в сравнительной сложности укрепления доски неподвижно, так как коленкой, а тем более рукой, удержать её за узкий край трудно. Если ’есть верстак или слесарные тиски, то доску лучше всего укрепить вертикально и вести пиление, располагая лезвие пилы также в вертикальной плоскости (рис. 46, С). Возможно также, расположив доску так, чтобы она свешивалась соответствующим образом с края стола, закрепить её с
1 Такую коробку называют иногда «осту ел о».
Рис. 75. Приемы пиления доски поперёк волокон.
§ 8, 7
119
помощью не до конца забитых гвоздей или посредством струб
цинок.
Очевидно, что линия, по которой следует производить пропил, должна быть прочерчена заранее карандашом — лучше с обеих сторон доски. Однако в отличие от резания поперёк доски эту линию проводят «с запасом» в 2—Змм. При достаточном навыке пила без отклонений сама идёт по начерченной прямой; при отсут
ствии же навыка пила будет; давать волнообразный пропил,исправляемый строганием. Если доска укреплена вертикально в тисках, то рекомендуется при слабых навыках пилить небольшими порциями (по длине 10—15 см) поочерёдно с обеих сторон, каждый раз вы-
нимая пилу и повёрты- Рис. 76. Наусная, или распиловочная коробка, вая доску обратной
стороной. По мере приобретения навыка можно ограничиваться лишь поверкой, идёт ли пропил на задней стороне доски по намеченной линии. Пиление вдоль волокон вообще лучше всего производить пилой с зубьями, имеющими форму прямоугольного треугольника (рис. 70, В), однако вполне возможно пользоваться ножовкой с зубьями, показанными на рисунке 70, С.
7.	Строгание
I.	Установка железки у рубанков. Прежде чем производить строгание, совершенно необходимо правильно установить железку у шерхебеля или рубанка. Вставив железку b в прорез колодки а так, чтобы лезвие не выдавалось из колодки, забивают молотком деревянный клин с не очень туго (рис. 54, Л). Затем приступают к установке железки так, чтобы лезвие выдавалось на лицевой плоскости колодки сообразно с толщиной снимаемой стружки (чем тоньше стружка, тем ровнее и глаже проструганная поверхность). Кроме того, в результате установки лезвие должно поперёк лицевой плоскости колодки идти параллельно ей, иначе один край железки будет забирать глубже и на материале получаются продольные вырезы (ступени). Чтобы следить за правильным положением железки, надо, повернув рубанок лицевой стороной кверху, смотреть вдоль колодки; тогда хорошо заметны и перекос железки и величина её выдвига из колодки (рис. 77, Л). Перекос исправляют ударами молотка сбоку по верхнему концу железки с соответствующей стороны (рис. 77, В).
Рис. 77. Приёмы для установки железки у рубанка.
§ 8, 7
121
Для увеличения выдвига железки из колодки ударяют киянкой (раздел 3, XII) по переднему концу колодки (рис. 77, С) или по верхнему концу железки. Уменьшение выдвига достигается ударами киянки по заднему концу колодки (рис. 77, D). При этих операциях держат колодку рубанка левой рукой, а молоток —правой. О величине выдвига и соответственно о качестве стружек и получаемой поверхности у материала лучше всего судить на основании пробного строгания. После окончательной установки железки подбивают клин для более прочного закрепления железки.
П. Строгание вдоль волокна. Как было указано в разделе 3, I и II, обстругиваемую доску необходимо прежде всего закрепить неподвижно.
Строгание шерхебелем (рис. 55) производится как предварительное, например строгание досок из-под пилы. Окончательная обработка совершается посредством рубанка с одинарной или двойной железкой (раздел 3, V, рис. 54, D). При работе рубанком его держат правой рукой за тыльную часть колодки сзади железки, а левой рукой — за переднюю половину, чаще всего за специальную ручку (рог, рожок), укреплённую на переднем конце колодки (рис. 78).
Выдвиг железки приноравливают к качеству той поверхности, которую предстоит выстрогать: чем эта поверхность грубее, тем выдвиг железки делают больше. При большом выдвиге железки необходимо обращать внимание на направление волокон у обрабатываемой древесины, так как волокна редко идут параллельно обрабатываемой поверхности и обычно бывают наклонены к этой поверхности. В таком (случае приходится различать два направления при строгании: по волокнам (часто говорят: «по шерсти») и против волокон («против шерсти»). В последнем случае сильно выдвинутое лезвие будет задирать материал, глубоко врезаться в него и отламывать куски древесины не только не содействуя получению гладкой поверхности, но создавая новые глубокие выбоины. Поэтому перед закреплением материала в верстаке надо ’внимательно проследить за направлением волокон и, повернув, укрепить материал так, чтобы строгать «по шерсти». Не надо упускать из виду, что в разных местах одной и той же доски волокна могут иметь различный (противоположный) наклон. При таких условиях приходится разные части доски строгать по двум противоположным направлениям. Если направление волокон трудно заметить на боковом продольном срезе доски, то это направление сейчас же скажется при пробе строгать: лезвие железки или будет резать волокна, или задирать их, идя против них. При малом выдвиге железки направление волокон не имеет особого значения.
Часто (при грубых стружках, при сыром или смолистом материале и т. п.) стружки плотно забивают отверстие в колодке и не выбрасываются наружу, а иногда даже, застревая в щели, выступают наружу (с лицевой стороны); всё это прекращает работу
122
§ 8, 7
рубанка. Тогда надо стружки удалить или вытаскивая их сверху из отверстия в колодке, или выталкивая их щепкой (снизу через щель в сторону лицевой плоскости колодки), или, наконец, как исключение, разбирая рубанок, т. е. вытаскивая из колодки клин и железку, для чего ударяют киянкой по заднему торцу рубанка, держа в руке клин и железку (рис. 79, D).
Рис. 78. Положение рук на рубанке при строгании (4 — начальное и В — конечное положение рубанка при строгании).
III.	Строгание поперёк волокон. При строгании торцов дощечку лучше всего закреплять в тисках верстака или/слесарных (рис. 44 и ГЗО). Для строгания следует применять хорошо наточенный рубанок с двойной железкой, выпустив лезвие на весьма небольшую величину. Движение рубанком производят от ближайшего края а доски по направлению к её середине и притом не доводят лезвие до другого края, где дерево легко скалывается (рис. 79, Л). Затем повёртывают рубанок и торцуют дощечку к себе (рис. 79, В). Очевидно, что можно торцевать, строгая в одном направлении и повёртывая доску на 180°. Рационально также воспользоваться
Рис. 79. Различные приёмы торцевания (Д—С). Разборка рубанка (D).
Рис. 80. Проверка правильности плоскости и перпендикулярности граней.
§ 8, 8
125
вспомогательной дощечкой с, плотно уперев обстругиваемый торец, как показано на рисунке 79, С, и строгая в одном направлении.
IV.	Проверка правильности плоскости. Проверка правильности плоскости при обстругивании доски производится посредством прикладывания линейки или одной из сторон угольника (рис. 80, Л). Наиболее точная проверка требует ’применения двух одинаковых линеек или брусков, прикладываемых, как указано на рисунке 80, В. Тогда при помещении глаза в точках 0, 0' допущенный перекос легко обнаруживается по несовпадению краёв линеек (рис. 80, С и D).
Проверка перпендикулярности двух граней производится посредством прикладывания столярного угольника (рис. 80, Е и F).
8.	Работа стамеской
I.	Резание стамеской поперёк волокон. Стамески служат в основном для обработки небольших плоских поверхностей, а также для подрезания и закругления краёв и углов у различных из-
делий. При резании стамеской следует различать два основных случая: резание поперёк волокон и резание вдоль волокон. Как правило, в том и другом случае при резании правая рука, охватывая и давя на ручку, должна направлять стамеску, левая же удерживать лезвие на нужном месте и придавать ему нужное направление. Естественно, что материал при этом иногда прихо-
дится закреплять С ПОМОЩЬЮ рис gj приёмы резания стамеской по-струбцинки.	гтерёк волокон.
Для обрезания плоского
торца, для выравнивания грубого обреза после пилы, рационально пользоваться приёмом, показанным на рисунке 81. При этом надо, чтобы лезвие резало не перпендикулярно, а несколько наклонно, причём лезвию, кроме движения вперёд, следует сообщать ещё движение вдоль острия. Стамеску при таком приёме срезания торца держат и направляют одной правоц рукой, левой же придерживают материал, уперев его в какой-либо выступ.
При резании поперёк волокон стамеску всегда обращают к обрабатываемому материалу плоской стороной, а фаской наружу к срезаемой стружке.
126
§ 8, 8
И. Резание вдоль волокон.
В разделе 7,1 было указано, что при строгании косослойной и свилеватой древесины следует обращать внимание на направление волокон. Это не только справедливо, но и особенно важно для резания стамеской вдоль волокон. Лезвие стамески вообще стремится двигаться по линии наименьшего сопротивления, т. е. вдоль волокон, и косослойный материал может откалываться в нежелательном направлении и глубже, чем нужно. Весьма важно также при резании вдоль волокон иметь в виду, что глубина резания, а следовательно, и получаемая стружка зависят от того, какой из своих сторон обращена ста-
Рис. 82. Приёмы резания стамеской меска к.обрабатываемому пред-вдоль волокон.	мету — плоской или наклонной,
т.	е. содержащей фаску. При обращении своей плоской стороной к обрабатываемой древесине и фаской наружу лезвие стремится уйти в глубь древесины и утолстить стружку (рис. 82, Л). Правильно обращать наружу, т. е. к стружке, плоскую сторону,, а фаску к обрабатываемому материалу,, тогда стамеска стремится утончить стружку (рис. 82, В).
При резании вдоль волокон, так же как и поперёк их, обычно правой рукой направляют стамеску и давят на неё, а левой прижимают её в нужном месте с нужным нажимом, однако возможен также приём, показанный на рисунке 82, С.
§ 8, 8
127
III.	Долбление. В школьных условиях для продалбливания отверстий, выемки углублений, изготовления шипов (раздел 14, I, и рис. 91) и т. п. возможно пользоваться взамен долота стамеской, соблюдая однако осторожность при работе во избежание её поломки. В частности, наносить удары по рукоятке стамески следует не очень сильно и притом киянкой, но не железным молотком (рис. 83, В).
128
§ 8, 8
При продалбливании прежде всего очерчивают карандашом границы будущего отверстия и затем, располагая стамеску а) строго вертикально! и б) фаской в сторону вырубаемой части, производят обрубание поперёк и вдоль волокон по границам контура на глубину 3—4 мм (рис. 83, Л). При этом стамеску держат в левой руке, а удары наносят правой рукой. Затем, обратив стамеску фаской вниз и держа её наклонно!, как указано на рисунке 83, В, производят обрубание участка а поперёк волокон и скалывание стружки (вдоль волокон), легко отделяющейся при увеличении наклона стамески, что достигается давлением на рукоятку, направленным вниз (рис. 83, С).
Совершив подобные операции на большой части (участки а и 6) продалбливаемого отверстия, производят обрубание участка rf, у правого края, держа стамеску (левой рукой), как это показано на рисунке 83, D-. После скалывания участка d удаляют также скалыванием участок с (рис. 83, Е).
Произведя выдалбливание на всём протяжении обрубленного участка, вновь производят подрубание по границам (рис. 83, Д) и повторяют приёмы, указанные на рисунках 83, В, С, D и В. Так поступают, пока постепенно не будет пройдена вся толща доски 1. Последнее подрубание следует производить, плотно прижав доску к опоре во избежание откалывания краёв вокруг отверстия при сквозном проходе инструмента. Тогда последний слой (рис. 83, F) выскакивает в виде целой прямоугольной дощечки.
Точно так же могут быть продолблены сравнительно крупные круглые отверстия, причём границы обрубаются полукруглой стамеской (рис. 56, В), выемка же слоя производится плоской стамеской теми же приёмами, что и при долблении прямоугольного отверстия (рис. 83, В — £*).
IV.	Комбинирование сверления и долбления. Значительное упрощение и ускорение работы при долблении, особенно клеёной фанеры, оказывает комбинирование сверления и долбления. Так, если в фанере или доске нужно сделать отверстие крупного диаметра, то производят просверливание дрелью или коловоротом ряда отверстий вдоль очерченной границы, как это показано на рисунке 84, А. Затем, подрубив в нужных местах оставшиеся между отверстиями перемычки, вынимают кружок и полукруглой стамеской производят обрубание «зубчиков» по начерченной границе (рис. 84, В).
Значительное упрощение достигается также, если перед выдалбливанием прямоугольного 'Отверстия или выемки такого же углубления произвести в первом случае сквозное или во втором несквозное сверление (рис. 84, С и В). Обрубание краёв! и выемка
1 Возможно также операцию проводить, последовательно вырубая участки d, с, а и b (рис. 83, А).
§ 8, 9
129
Рис. 84. Комбинирование сверления и долбления.
удаляемой древесины совершаются после сверления при помощи обыкновенной стамески (рис. 83).
9.	Сверление и проделывание отверстий
Перед сверлением прежде всего, взяв карандаш, необходимо крестиком наметить центр будущего отверстия для правильного помещения центра сверла. При применении цилиндрических свёрл (§ 11, 3, VI, и рис. 137) для правильного помещения центра сверла полезен, однако необязателен, накол шилом (рис*. 85, А).
Сверление при помощи коловорота или дрели затруднений обычно не вызывает, однако неопытный работник допускает нередко перекос сверла. Поэтому начинающему'следует производить установку сверла на просверливаемом материале по угольнику, прикладывая последний в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и затем во время сверления делать проверку перпендикулярности сверла подобным же образом.
Если нет свёрл, но есть коловорот или дрель, то небольшое отверстие можно просверлить при помощи гвоздя с отрубленной шляпкой, расплющив на наковальне его острый конец лопаточкой
9 Е. Н. Горячкин, т. III
130
§ 8, 10
Рис. 85. Самодельные простейшие сверла для дерева.
(рис. 85, В). Возможно также изготовить сверло из толстого гвоздя с расплющенным и опилен н ы м н а п и л ьни ко м концом (рис. 85, С). В тонком материале, например в фанере, возможно проделывать отверстия посредством шила, расширяя отверстие до нужных разменов вращением шила (попеременно то в одну, то в другую сторону. Однако отверстие вый
дет, во-первых, более узким в середине, чем у краёв, и, во-вторых, с неровными мохнатыми краями. В толстом материале отвер-
стия приходится прожигать, накаливая для. этого конец железного прута и затем удаляя обугленные части провёртыванием щила.
10.	Соединение на клею
I. Условия прочности склеивания. Склеивание столярным клеем часто применяется при изготовлении различных изделий из древесины. Так, нередко приходится склеивать из брусков или досок широкие щиты {рис. 66, £, F), Кроме того», прочность соединений брусков и досок под углом на шипах или внакладку (рис. 91 и 92) сильно повышается при склеивании их столярным клеем. Наконец, склеивание применяется для соединения между собой доски с к'артоном, фанерой и некоторыми другими материалами.
При правильной склейке место соединения на клею оказывается более прочным, чем -соседние участки древесины. При склеивании для достижения такой прочности необходимо соблюдение следующих положений:
а)	Клей должен быть сварен согласно указаниям, данным в подразделе II. Для твёрдых пород (дуб, берёза и др.) древесины клей варится более жидким,, чем для мягких (сосна, ель). Торцы для склеивания нуждаются в густом клее.
б)	Склеиваемые поверхности необходимо тщательнейшим образом «пригнать» друг к другу, т. е. обработать так, чтобы между ними не имелось ни малейших зазоров, или щелей.
в)	Шероховатые поверхности склеиваются прочнее, чем гладкие. Шероховатость может быть придана посредством нанесения царапин напильником.
г)	Склеиваемые поверхности рекомендуется подогревать, чтобы нанесённый клей не застывал в студенистую массу. Клей ну ж-
§ 8, Ю
131
но наносить щетинной кистью горячим на обе склеиваемые поверхности и иритом тонким слоем (рис. 86, Л).
д)	Приложенные друг к другу и склеиваемые детали i необходимо сильно сжать с помощью струбцинок (раздел 3, XV, и рис. 64) или посредством клиньев и досок с вырезами (рис. 86, В). Чтобы плотнее прижать к бруску клеёную фанеру или картон, полезно прибить их на время или навсегда мелкими гвоздями (рис. 86, С).
Рис. 86. Склеивание.
е)	Склеенные детали надо оставить сжатыми примерно на %—I сутки.
П. Варка клея. Столярный клей нельзя варить в посуде, нагреваемой непосредственно на пламени. При такой варке, сколько бы ни было налито воды, клей «пристанет» ко дну и, безусловно, пригорит, т. е. окажется безнадёжно испорченным.
Клей варят так. Пластинки разбивают молотком или наламывают клещами на мелкие кусочки (около 1 см3) и кладут во внутренний сосуд клеянки (раздел 3, XII, и рис. 65), куда наливают холодной воды для размачивания'клея. Примерно через сутки клей разбухнет и образует студенистую массу. Если в сосуде окажется, кроме разбухшего клея, ещё вода, то её необходимо слить. Затем, налив примерно до половины воды во внешний сосуд, ставят кле
1 Полезно для «притирки» и более ровного расположения клея сдвинуть два-три раза детали одну относительно другой.
9*
132
§ 8, 11
янку на горелку со сравнительно небольшим пламенем, так как вода во внешнем сосуде должна кипеть спокойно и довольно долго, пока весь клей постепенно не растворится и не образует однородной массы, с консистенцией жидкой сметаны. При такой варке иногда приходится в клей подливать воду.
Важно иметь в виду, что слишком густой клей с трудом размазывается по поверхности склеиваемого изделия; слишком же жидкий целиком впитывается в поры дерева и плохо склеивает. Правильно сваренный клей стекает с палочки, вынутой из клея, тонкой струйкой, но не каплями. Другим признаком правильности варки является образование подвижной плёнки на поверхности клея при дутье на неё ртом.
Во избежание загнивания клея при хранении i, во время варки следует прибавить к клею щепотку борной кислоты.
III. Водоустойчивый столярный клей. Детали, склеенные столярным клеем, под влиянием сырости, а тем более под действием воды, расклеятся. Для придания водоустойчивости в -сваренный клей добавляют около Юо/О растёртого в порошок двухромовокислого калия (§ 24, 3, VIII) или 2—3°/о хромовых квасцов (§ 24, 3, VIII). Приготовленный таким образом -клей хранят в темноте, так как он портится от действия света.
Клей хорошо противостоит сырости, если при варке его на 100 частей сухого -клея добавить 5—10 частей натуральной олифы или льняного масла (§ 9, 2, VII).
11. Соединение на гвоздях и на шурупах
I. Забивание и вытаскивание гвоздей. В столярном деле соединение на гвоздях, как правило, не применяется, однако при изготовлении самодельных приборов для упрощения работы приходится нередко прибегать к подобным соединениям, несмотря на их меньшую прочность по сравнению с другими видами соединений (раздел 14 и рис. 91).
При забивании гвоздей надо иметь в виду следующее. Гвоздь в прямо-слойном дереве только частично! разрушает волокна, а в основном раздвигает и изгибает их (рис. 87, Л). Таким образом, деформированные волокна давят на забитый гвоздь и создают огромное трение, препятствующее, например, выпаданию гвоздя. Если остриё гвоздя расплющить в лопаточку и располагать последнюю при забивании вдоль волокон, то гвоздь легче забить, и он будет держаться прочнее (рис. 87, В). При забивании гвоздя вблизи края поперечного обреза тонкая доска может треснуть, во избежание чего рационально перед забиванием гвоздя просверливать отверстие (примерно в половину м-еньшего диаметра) или
1 При хранении полезно сверху остывшего клея налить небольшое ко личество воды.
§ 8, И
133
Рис. 87. Забивание гвоздей.
применять специальные гвозди а квадратного сечения, перерубающие волокна (рис. 43, J и рис., 87, С).
Такие твёрдые породы древесины, как, например, дуб, берёза и др., нередко трескаются при забивании в. них гвоздей даже сравнительно далеко от края. Кроме того, гвоздь идёт в твёрдую древесину с большим трудом, а иногда, когда он тонок, сгибается под ударами молотка. Поэтому у твёрдых пород на месте забивания гвоздя следует предварительно просверливать отвецстие.
134
§ 8, 11
Для мелких и тонких гвоздей, забиваемых, например, в фанеру, следует предварительно делать направляющий накол шилом.
Гвоздь, забитый вдоль волокон в торец дерева, обычно держится очень плохо и может быть сравнительно легко выдернут. Если же на гвозде перед забиванием сделать зубилом наискось поперечные насечки с жалами, направленными к шляпке, то сопротивление гвоздя выдёргиванию из торца сильно возрастёт.
Гвоздь при забивании сначала придерживают, направляя его левой рукой, а затем, когда после нескольких ударов молотком он уйдёт в древесину, примерно на одну треть, левую руку убирают (рис- 87, F). Удары молотком следует наносить отнюдь не наклонно (рис. 87, G), а в направлении продольной оси гвоздя (рис. 87, L), иначе гвоздь согнётся. Если гвоздь при забивании изогнулся, его надо выдернуть клещами (рис. 61) или в крайнем случае, изогнув так, как это показано на рисунке 87, £, взять его правой рукой и, вращая взад и вперёд за изогнутую часть, тащить на себя, благодаря чему он выдернется *. После удаления изогнувшегося гвоздя забивают новый.
В некоторых случаях, чтобы шляпка е не портила внешнего вида изделия, её перед забиванием гвоздя сплющивают ударами молотка на наковальне или, забив гвоздь на некоторую глубину, откусывают кусачками шляпку (рис. 87, D). Гвоздь забивают так, чтобы сплющенная головка е^оказалась расположенной вдоль волокон. При сравнительно грубых работах, забив гвоздь, его шляпку можно углубить при помощи зубила (рис- 143).
Углубление, получающееся после забивания гвоздя со сплющенной или углублённой головкой, замазывают обычно' шпаклёвкой (§ 9, 5, II).
Вышедший наружу конец гвоздя, оказавшегося чересчур длинным, например, при скреплении двух досок внакладку, следует загнуть. Для этого, удерживая рядом с торчащим концом металлический круглый стержень (рис. 87,/7), изгибают косыми ударами молотка гвоздь (рис. 87, У), после чего забивают отогнутую часть в древесину, располагая её вдоль волокон (рис. 87, К). При таком способе шляпка гвоздя глубже вдавливается в дерево и прочность соединения сильно возрастает.
II. Завёртывание шурупов. Крепления на шурупах много прочнее соединений на гвоздях- Кроме того, скрепления на шурупах применимы во много больших случаях, так как не всегда удобно, а иногда и невозможно произвести забивание гвоздя. Наконец, соединения, выполненные на шурупах, можно легко разбирать, что также имеет положительное значение в некоторых случаях.
Для успешного и правильного завёртывания шурупов важно соблюдение следующих положений:
1 Возможно также произвести выпрямление на месте, воспользовавшись вторым молотком как опорой.
§ 8, 11
135
а)	Величина отвёртки, как это уже указывалось в разделах 2, X и 3 X, берётся в зависимости от величины шурупа, так как важно, чтобы коней, отвёртки плотно входил в прорез головки у шурупа.
б)	Перед завёртыванием шурупа в мягких породах древесины делается прокол шилом (рис. 88, Л), служащий направляющим для шурупа. Для прокола на шило не только надавливают рукой, но и поворачивают его относительно продольной оси то в одну, то в другую сторону. Глубина прокола должна быть такой, чтобы
Рис. 88. Накалывание шилом и завёртывание шурупа.
сначала шуруп можно было завернуть рукой на некоторую глубину. После этого, придерживая шуруп левой рукой, прибегают к помощи отвёртки, вращая её правой рукой (рис. 88, В). При дальнейшем вращении обычно приходится вращать отвёртку двумя руками, сильно нажимая вдоль её оси во избежание выскакивания конца отвёртки из прореза на головке шурупа.
в)	Вместо прокола шилом даже для мягких пород дерева более желательно просверливание древесины спиральным сверлом (рис. 137, С). Для твёрдых пород древесины и других материалов просверливание, безусловно, необходимо. Между диаметром шурупа и диаметром отверстия (сверла) должна быть определённая связь в зависимости от твёрдости материала, примерно такого характера, как указано в таблице III (на стр. 136).
г)	Для шурупов с конической (потайной) головкой необходимо до завёртывания шурупа произвести резенкование, т, е. выемку
136
§ 8. 12
Соотношение диаметра проходного сверла и диаметра шурупа в различных материалах
Таблица III
Материал	Диаметр сверла составляет от диаметра шурупа при сверлении	
	вдоль волокон	поперёк волокон
Мягкий — сосна, ель, липа		около 0,65	около 0,75
Средний — берёза		» 0,70	»	0,80
Плотный — дуб, красное дерево, бук	0,	85
Очень плотный — кирпич, эбонит . .	0,90	
комического углубления для головки (рис. 89, Л). Такую выемку можно сделать стамеской, лучше всего полукруглой (рис. 56, В),
Рис. 89. Резенковка (Л и В). Шуруп для ввёртывания в твёрдое дерево (С).
концом спирального сверла или в ^крайнем случае вырезать ножом 1. Без резен1ков1ки можно обойтись только для самых мелких шурупов и притом при очень мягкой породе древесины.
д)	Для 'облегчения усилия при завёртывании шурупа его нарезную часть полезно смазать мылом, если шуруп завёртывается навсегда, и салом или тавотом (§ 11, 17, II), когда потребуется его отвёртывание впоследствии. При завёртывании в очень твёрдые породы рационально полностью опилить напильником нарезку с одной стороны шурупа (рис. 89, С), тогда при завёртывании шуруп, действуя как метчик, станет нарезать древесину.
е)	Если шуруп завёртывается в торец дерева, то он станет держаться тем прочнее, чем он длиннее и толще.
12. Основные виды школьных изделий из дерева
Все изделия из дерева, надобность в которых встречается в школьной практике, могут быть сведены к нескольким основным типам. Такая группировка позволит выяснить наиболее рацио-
1 В продаже существует специальный инструмент, вставляемый в коловорот и называемый резенковкой.
J 8, 12
137
нальные конструкции деталей деревянных изделий и указать простейшие приёмы их осуществления и нужные породы древесины. Основными типами изделия являются следующие:
а) Отрезки из брусков или досок в виде прямоугольных параллелепипедов (кирпичи), применяемые для измерительных целей (уд. вес—см. т. II, § 61, 5, плавание — см. т. II, § 29, 3), в качестве невысоких подставок при установках приборов! на демонстрационном столе (см. т. II, § 12, 4) и других целей.
-б) Основания или плоские панели, представляющие собой отрезки досок или тёса и служащие для .монтажа на них электро- и разных технических деталей (панели с выключателями, патронами, пробочными предохранителями и т. п. — см. т. II, § 67, 2, и рис. 489—492; ламповые реостаты — см. т. II, § 43, 7, и рис. 308 и др ). Кроме того, весьма многие физические приборы монтируются на подобных основаниях, снабжаемых иногда для лучшей устойчивости ножками (рис. 90). Кроме того, эти основания а входят как детали при устройстве многих из указанных ниже видов изделий (рис. 93).
в)	Угловые панели (рис. 93, В), состоящие из двух скреплённых между собой под прямым углом досок, служат для монтажа электрических измерительных приборов (см. т. II, § 12,6, ирис. 54 и 55),манометров (см. т. II, § 28, 5, и рис). 171) и других приборов. Разновидностью угловых панелей являются весьма нужные настольные экраны (рис. 96, В), предназначенные для создания фона (см. т. II, § 12, 7, и рис. 56) и для укрепления оптических стёкол (см. т. II, § 71, 2, и рис. 519) и других целей.
г)	Скамейки (рис. 93, С), используемые в качестве подставок под приборы или в специальных случаях, например при демонстрации закона Архимеда на технических весах (см. т. II, § 29, 6, и рис. 181 и 187).
д)	Стойки, состоящие из бруска, укреплённого под прямым углом в плоском основ-ании а, и служащие, подобно лабораторному штативу, для подвешивания приборов (рис. 93, В), поддержки стёкол (см. т. II, рис. 174) и т. п. Стойкам часто приходится придавать Г-образную форму (см. т. II, рис. 376).
е)	Рамы (рис. 93, D) (см. т. II, § 12, 3, и рис. 51 и 52), служащие для подвешивания некоторых приборов при демонстрациях (электромагнит — см. т. II, § 48, 3, и рис. 365; магдебургские полушария — см. т. II, § 31, 5, и рис. 52 и 214) и, главное, для укрепления рыч*агов и блоков (см. т. II, § 34, 6 и 7, и рис. 233, 244—246).
ж)	Ящики со стеклянными и бумажными стенками, являющиеся корпусами некоторых приборов (см. т. II, § 12, 7, и рис. 57), а также (с фанерными стенками) и служащие подставками при демонстрациях (см. т. II, § 12, 4, и рис. 48) и пр. (рис. 93°,А).
Изготовление всех указанных видов изделий требует применения отрезков досок и брусков, клеёной фанеры, соединяемых чаще всего иод прямым углом друг к другу.
138
§ 8, 13
Кроме этих изделий, при изготовлении самодельных приборов встретится надобность в деревянных цилиндрах и шариках. Как тот, так и другой вид изделий можно приобрести в игрушечных магазинах.
Становясь на высказанную ранее точку зрения о необходимон сти упрощения изготовления учащимися деревянных деталей (§ 1, 7), рекомендуем преподавателю самому выстругать или лучше заказать столяру следующие «полуфабрикаты», т. е. обструганные под угольник бруски, планки и доски (тёс) длиной 1 — 1,5—2 м. Тогда учащийся сможет .для изготовления той или иной конструкции отрезать от соответствующих полуфабрикатов нужные куски, не нуждающиеся в обстругивании, и соединить их согласно надобности.
Заготовки из досок, тёса и других пиломатериалов для самодельных приборов
Таблица IV
Назначение заготовок	Название пиломатериалов (см. таблицу I на стр. 82)	Толщина в см	Ширина в см
Кирпичи — подставки 	 Тяжёлые основания для стоек и других	Лафет или брусья	8—10	16—20
приборов 	 Основания (лёгкие) а (рис. 93), в том числе для настольных рам (рис. 93, D)	Доски	5—6	14—18
и угловых панелей (рис. 93, В) . . . Панельки для| монтажа электромоторчиков, установочных патронов, выключателей и т. п. (см. т. II, § 67,2,	Тёс и шелевка	1,5—2	15—20
и рис. 490)		»	1,5—2	9—10
Боковые стенки ящиков (рис. 69, А) . .	Шелевка	1	9—10
Бруски для рам (рис. 93, D)	 Бруски квадратные для стоек (рис.	Тёс	2—2,5	3,8—4
93, Е)			Тёс или доски	3—3,5	3—3,5
13.	Основания и устройство ножек
I.	Основания. Доски и дощечки, служащие для монтажа на них тех или иных металлических и электромонтажных частей (панели) или являющиеся основанием рам, угловых панелей, стоек и т. п., отрезаются (квадратной или прямо угольной формы) (раздел 6, II, и рис. 75) от указанных в разделе 12 полуфабрикатов.
Торцы оснований отделывают посредством обстругивания (раздел 7, III, и рис. 79) или при помощи напильника (раздел 3, XIII, и рис. 63). Для придания более приятного вида рационально произвести срезание стамеской углов и снять фаску (рис. 90, Л).
§ 8, 13
139
Рис. 90. Фаска (Л). Различные виды ножек (вид снизу).
П. Ножки. Сравнительно широкие и длинные основания обладают тем недостатком, что обычно не могут устойчиво (не качаясь) стоять на столе. Для исправления указанного недостатка к основанию следует добавить ножки, что можно сделать несколькими способами. Во-первых, можно к нижней стороне основания вдоль узких сторон укрепить на гвоздях, шурупах или на клею планки длиной, равной ширине основания (рис. 90, Bj). Более
140
§ 8, И
рационально придать посредством стамески планке вид, показанный на рисунке 90, В2. Если ’нужно придать устойчивость основанию в поперечном направлении, как это практикуется, например, для рам по механике, то планку берут по её длине большей ширины основания (рис. 90, В3). Во-вторых, вместо планки возможно взять квадратные или треугольные дощечки или фанерки и приделать их по четырём углам (рис. 90, С). В-третьих, рационально сделать четыре отдельные ножки из самых различных предметов: картонных или фанерных цружксв (диаметром 1—2 см), резиновых и корковых пробок, разрезанных резинок для стирания карандаша и т. п. (рис. 90, D и Е). Подходящими оказываются также ролики высотой в 2% см, однако такие ролики иногда могут оказаться слишком высокими. Для уменьшения высоты надо клещами перекусить шейку ролика; обычно при этом разлетается в куски головка, но нижняя цилиндрическая часть остаётся целой. Все выступы на месте излома следует сначала обломать кусачками или плоскогубцами и затем сточить трением о карборундовый брусок. Углубление, имеющееся на нижнем конце ролика, ^служит местом, где прячется головка шурупа (рис. 90, F). Для малых по величине оснований в качестве ножек хороши гвозди с полукруглой головкой, применяемые для обивки мебели (рис. 90, J и рис. 43, G).
Ножки кроме придания устойчивости необходимы, когда на нижней стороне смонтированы провода или выступают гайки болтов.
14.	Соединение досок и брусков под прямым углом
I.	Прямой шип. Столяры производят подобные соединения под углом посредством косых или, реже, при помощи менее прочных прямых шипов. Выполнение косых шипов (рис. 91, Д) без соответствующего обучения столярному делу, безусловно, не под силу ни учителю, ни тем 'более учащимся. Прямой шип (рис. 91, В4) осуществить легче и его рационально применить при изготовлении из брусков рам по механике (рис. 93, DC). Такой шип после соответствующей точной разметки выполняется посредством пилы и стамески, удаляя части брусков, показанных на рисунке 91, Bi заштрихованными. Однако прямой шип окажется прочным только при самой тщательной подгонке его частей, т. е. так, чтобы эти части плотно соприкасались друг с другом по всей своей поверхности и не содержали бы щелей. Части шипа после подгонки скрепляются между собой путём склеивания (раздел 10) и забивания в просверленное отверстие деревянного гвоздя, т. е. круглой палочки (рис. 91, В3). После этого излишние части отрезаются пилой (рис. 91, В4).
Другой вид прямого шипа для соединения брусков, однако более трудный для своего выполнения, показан на рисунке 91,
§ 8, 14
141
и С2. Для большей прочности в торец вертикального! бруска рекомендуется вабить деревянные клинья.
Чтобы избавиться от утомительного продалбливания в бруске прямоугольного отверстия, возможно просверлить его сверлом (центуром) (рис- 58) и сделать шип круглым (рис. 91, D± и D2).
II.	Соединение брусков в полдерева и планок ребром внахлёстку. Более простой способ, чем прямой шип, •соединения брусков или планок показан на рисунке 92, А2. Выполнить его можно после соответствующей разметки, посредством удаления частей, показанных на рисунке 92, пунктиром, для чего надо восполь
142
§ 8, 14
зоваться стамеской и пилой. Важно подогнать соединяемые части с и d возможно более плотно друг к другу и скрепить между собой склеиванием (раздел 10) и, кроме того, завёртыванием шурупа (раздел 11, II).
Рассмотренный способ соединения неизбежно применять при соединении «на ребро» двух досок или планок, когда их нельзя соединить внакладку (рис. 92, В), прибегнув к помощи шурупов
Рис. 91, С и D, Два вида
прямых шипов.
или, что хуже, гвоздей. Недостаток соединения внакладку, помимо несколько меньшей прочности, заключается в том, что плоскости планок а и Ь не совпадают (рис. 92, В), как плоскости планок с и d (рис- 92, Л2).
Два различных способа соединения трёх брусков или планок показаны на рисунке 92, С и D.
III.	Соединения досок и планок плашмя внакладку. Простейший способ для соединения под прямым углом, осуществляемый с помощью гвоздей или шурупов, показан на рисунке 94, Л. Такой способ рационально применять при устройстве ящиков (рис. 93, Л) и угловых панелей (рис. 93, В), а также рам) из планок, сложенных плашмя. Для получения прочного соединения важно, чтобы притыкаемый торец доски являлся плоскостью и был
§ 8, 14
143
строго перпендикулярен к её боковым граням. Для этого торен следует аккуратно обрезать пилой-мелкозубкой (раздел 6, II), проверить его угольником (рис. 80) и, если он окажется неправильным, произвести опиливание напильником. Только при этих условиях возможно склеивание, — и гвозди и шурупы будут обеспечивать наибольшую прочность, возможную для данного соединения.
Рис. 92. Простейшие способы соединения планок и досок под углом (в поддерева и ребром внакладку).
Прочность соединения, осуществляемого внакладку и скрепляемого гвоздями или шурупами (рис. 94, Л), возможно весьма значительно повысить путём применения «уголков». Этот способ, к сожалению, мало известен преподавателям и редко применяется при изготовлении самодельных конструкций. Особенно же он ценен в тех случаях, когда 'соединение под углом за отсутствием навыков выполнено плохо, т. е. так, что торец доски образует с другой доской клинообразную щель. По этой причине, а также благодаря исключительной простоте этот способ рекомендуется при соединении брусков и планок под углом.
Уголки могут быть (вырезаны из трёх- или пятислойной фанеры и укреплены на клею и гвоздях (шпильках) (рис. 94, В). Воз-
144
§ 8, 14
можно место соединения обить жестью, кровельным железом или другим листовым металлом, причём из трёх возможных вариантов (рис. 94, C,D,E) наибольшую прочность обеспечивает показанный на рисунке 94, Е. Возможно- также в углу укрепить на клею и шпильках брусочек с квадратного или треугольного сечения или уголок из доски (рис- 94, F и /). Наконец, в продаже
§ 8, 15
145
существуют железные угловые накладки, укрепляемые с помощью шурупов, как это показано на рисунке 94, G.
Если под углом соединяются два отрезка досок, например для получения угловой панели (рис. 93, В), то наилучшим скреплением будет соединение их на шурупах со склеиванием. Для наибольшей прочности следует основание а изготовить так, чтобы
Рис. 94. Соединения под углом плашмя внакладку (Д). Различные способы увеличения прочности соединения под углом.
торцы оказались обращёнными в боковые стороны и шурупы пришлось завёртывать в грань, где волокна дерева идут вдоль неё. Это же указание ещё более важно соблюсти, если соединение производится на гвоздях.
Для достижения большей устойчивости панели полезно изготовление ножек из планок, как это показано пунктиром на рисунке 93, В.
15.	Изготовление стоек
I.	Различные способы укрепления стоек. Укрепление бруска перпендикулярно к основанию а (рис. 93, Е) может быть осуществлено различными способами. В простейшем случае торец укрепляемого бруска отделывается самым тщательным образом напильником и так, чтобы он представлял собой плоскость и притом
10 Е. Н. Горячкин, т. III
146
§ 8, 15
Рис. 95. Различные способы укрепления стоек (Л—F).
строго перпендикулярную к боковым граням бруска. Только при этом условии достаточно длинный шуруп станет удерживать брусок (рис. 95, Д). Увеличению прочности при таком соединении много способствует склеивание (раздел 10).
При другом способе в основании а и в торце b просверливают отверстия с диаметрами, соответствующими толщине круглого стержня с, заготовленного из возможно более крепкого дерева
§ 8, 15
147
Рис. 96. Применение уголков из фанеры для увеличения прочности стоек (С—F). Соединение клеёной фанеры под углом (Л). Ножки для экранов (В).
(берёза) (рис. 95, В). Взамен изготовления нового стержня можно воспользоваться частью от старой толстой ручки для письма. Стержень с, смазанный .клеем, вставляется в основание а и на его выступающую часть, тоже смазанную клеем, надевается брусок Ь. Однако этот способ обеспечивает прочность только в том случае, когда стержень очень плотно подогнан к отверстиям, 10*
148
§8, 1G и 17
что не легко для неопытного работника, так как сверление в бруске вдоль волокон, в особенности в мягкой породе древесины, дело не простое.
Если брусок может быть заделан на краю, то на грани основания (но не торцовой!) делается с помощью пилы и стамески вырез (рис. 95, С). В этот вырез вставляется с проклейкой брусок и укрепляется посредством шурупа.
Наилучшим способом, обеспечивающим наибольшую прочность, является укрепление стойки на прямом шипе (квадратном или круглом) (рис. 95, Z), F и Е).
II. Повышение прочности стойки. Прочность стойки, понимая под этим сопротивление нарушению перпендикулярности бруска к основанию, сильно возрастает при применении уголков (треугольников) из клеёной (3- или 5-слойной) фанеры. Эти уголки, намазанные в соответствующих местах клеем (столярным или синдетиконом), прибиваются к бруску и основанию тонкими гвоздями (рис. 43, L). Различные варианты применения таких уголков показаны на рисунке 96, С, Е и F. В школьных условиях рационально для упрощения работы взамен устройства шипов прибегать также к вспомогательным брусочкам Ь, прибиваемым с клеем к основанию (рис. 96, D).
16.	Расклинивание
Расклинивание концов брусков, приводящее к увеличению их размеров, нужно для более плотной посадки в гнёздах при соединениях на шипах, при насадке рукояток у молотков и т. п. Клин, сделанный сообразно размерам из твёрдого дерева, следует направлять так, чтобы плоскость его пересекала годовые кольца. Углубление, куда должен быть вставлен сначала от руки конец клина, надо сделать стамеской, нанеся удар по ней киянкой. В .косослойном или твёрдом дереве рационально на конце шипа выполнить прорез (5—10 мм) пилой (рис. 95, F). Клин забивают киянкой или молотком через дощечку, чтобы не расколоть его торец.
17.	Выпиливание и резание фанеры
Выпиливание из фанеры (трёх- или пятислойной) различных фигур требуется для некоторых демонстраций, например правильных и неправильных геометрических и Сложных фигур для нахождения центра тяжести тел, шаблонов для наглядного представления и запоминания некоторых электротехнических правил (правило Ампера, правило полюсов, правило левой и правой руки и т. п.)«
Контуры требуемой фигуры чертятся на поверхности фанеры. Фанера кладётся на специальный станочек (рис. 52) (раздел 3, IV). В лобзик (рис. 51) вставляют пилку и натягивают её с
§ 8, 18
149
помощью барашка достаточно сильно, так, чтобы при трогании пальцем она издавала чистый высокий тон. Взяв за рукоятку лобзик, как показано на рисунке 53, совершают движения вниз (рабочий ход) и вверх (холострй), стараясь, чтобы пилка сохраняла направление, перпендикулярное к плоскости фанеры. Сильно нажимать на пилку не следует, так как её легко сломать. Кроме того, надо делать перерывы в работе, так как пилка при длительной работе сильно нагревается и может от этого лопнуть. Если нужно выпилить внутреннюю замкнутую часть фигуры, то внутри её пределов (близ границы) просверливают небольшое отверстие и в него пропускают пилку. Для этого освобождают один конец пилки из нижнего зажима лобзика и вводят освобождённый конец в отверстие с верхней стороны фанеры, где начерчены контуры фигуры. Снова зажав этот конец в лобзике, восстанавливают прежнее натяжение пилки. Делать это следует осторожно, так как можно сломать пилку. Многослойную фанеру следует распиливать пилой, лучше мелкозубкой или слесарной ножовкой.
Прямолинейные обрезы фанеры легко и удобно делать ножом перочинным или для резания картона (рис. 323), пользуясь для сохранения должного направления линейкой, лучше металлической, чем деревянной.-Под фанеру при её обрезке надо подкладывать доску. Фанеру прорезают на половину глубины с одной стороны, а затем, повернув фанеру на обратную сторону, доканчивают прорез. Трёхслойка, особенно тонкая фанера, без труда прорезается сразу насквозь. При резке фанеры вдоль волокон надо иметь в виду, что лезвие ножа стремится идти между волокнами; такое направление может не совпадать точно с требуемым направлением прореза. В таком случае может оказаться, что ножик станет сдв/игатъ линейку, во избежание чего следует очень крепко удерживать линейку на месте и первый надрез делать при слабом нажиме на нож.
18.	Соединения клеёной фанеры
Чаще всего приходится производить соединения под углом 3- и 5-слойной фанеры с ребром досок, как это, например, нужно при изготовлении ящиков (рис. 93, Д), угловых панелей с вертикальной стенкой из фанеры (рис. 93, В), скамеечек (рис. 93, С) и т. п. Наиболее прочным такое соединение получается при намазывании ребра доски и соответствующего участка на фанере перед их наложением столярным клеем или синдетиконом (раздел 10, II) и затем забиванием тонких гвоздей (рис. 43, L и рис. 86). В случае, когда нужно произвести соединения двух кусков тонкой фанеры под прямым углом, необходимо воспользоваться квадратным брусочком, к которому описанным выше способом приклеиваются и прибиваются куски фанеры (рис. 96, Д).
150
§ 8, 19
При устройстве экранов, представляющих собой листы фанеры той или иной величины, расположенные вертикально (см. т. II, § 12, 7, и § 71, 2; рис. 56 и 519), рационально ограничиться изготовлением лишь одних нож^к. Эти ножки делаются из планок и брусков с прорезами, выполненными пилой-мелкозубкой и служащими для вставления листов (рис. 96, В). Ширину этого прореза берут такой, чтобы лист вставлялся в него со значительным трением. Длина брусков берётся тем значительней, чем выше экран и чем большей устойчивостью в поперечном направлении он должен обладать.
19.	Шлифование древесины
I. Шлифование циклей и стеклом. Шлифование поверхности изделий цз дерева предпринимается чаще всего перед покрыванием её лаком (§ 9, 6, I). Цель шлифования заключается в устранении всех, хотя бы самых малых, неровностей. Для шлифования плоской поверхности часто применяют специальный инструмент, носящий название цикли и состоящий из тонкой стальной пластин-
ки. Расположив эту пластинку,
Рис. 97 и 98. Приёмы работы циклей.
как показано на рисунках 97 и 98, движениями, направленными к себе (рис. 98) и от себя (рис. 97), граней цикли проскабливают всю плоскость изделия.
Изделия с кривой поверхностью могут быть отшлифованы путём скобления осколком оконного стекла (рис. 99, Л). При затуплении осколка его край откалывают или берут другой кусок стекла. При такой шлифовке стеклом -следует соблюдать осторожность во избежание порезов рук.
И. Шлифование стеклянной бумагой. Чаще всего шлифование повер хн ости производится при помощи стеклянной бумаги (раздел 2, XIII). Как правило, шлифование производят бумагой сначала с крупным зерном, а затем всё более и более мелкозернистой (рис. 99, В). Однако в большинстве
§9, 1 и 2
151
случаев, если поверхность ровная, например из-под рубанка, то можно шлифовать сразу окончательно мелкозернистой бумагой. Шлифуя наиболее правильно, следует придавить стеклянной бумаге круговые движения, так как только при одних движениях вдоль волокон поверхность выйдет волнистой, при одних же движениях поперёк волокон останутся заметными царапины. Если древесина мягка (липа) или если нужно получить очень правильную плоскость, то стеклянной бумагой обёртывают деревянную колодочку и шлифуют, двигая последней, как указано на рисунке 99, С.
Изделие малых размеров рационально шлифовать, двигая его (вращательными движениями) по поверхности стеклянной бумаги, постеленной на стол. Подобным же образом в некоторых случаях движениями о неподвижную бумагу полезно шлифовать торцы или снимать фаску (рис. 99, D) на краях (рёбрах), или же производить закругление этих краёв..
§ 9. ОКРАШИВАНИЕ И ПОКРЫВАНИЕ ЛАКАМИ
1.	Назначение работ
Окрашивание и покрывание лаком предметов предпринимаются в следующих целях:
а)	придание опрятного и приятного для глаз вида, что имеет значение в воспитательных целях;
б)	защита от загрязнения пористых материалов (картон, бумага, дерево);
в)	защита от действия воды или других жидкостей;
г)	предохранение металлов от окисления;
д)	защита от действия кислот и других едких растворов;
е)	выделение яркими красками отдельных частей, предпринимаемое в методических целях (см. т. II, § 11, 3, и рис. 40);
ж)	получение цветных пучков света, проходящего через окрашенное стекло или другой прозрачный материал.
В настоящем параграфе приведены разнообразные указания об окраске и покрывании лаком применительно1 к тем задачам, которые могут встретиться у преподавателя при ведении им хозяйства кабинета, а тем более кружковой работы. Приёмы окрашивания и лакирования сравнительно просты, однако требуют некоторых, хотя и простых, знаний.
Об изготовлении замазок см. § 10, 7.
2.	Материалы
I.	Сухие минеральные краски. Сухие минеральные краски представляют собой по большей части безводные соли и окисли металлов, растёртые в порошок. Разведённые водой, маслом минеральным или растительным (но не варёным!) скипидаром и т. п. и нанесённые на окрашиваемую поверхность, краски после высы-
Рис. 99. Приёмы обработки поверхности стеклом и стеклянной бумагой.
§ 9, 2
153
хания этих жидкостей .не удерживаются и отпадают. Поэтому для приготовления краски их разводят в жидкостях или растворах клейких и смолистых веществ, которые после некоторого времени отвердевают, образуя на окрашенной поверхности прочную плёнку. Отвердевающей (под влиянием окисления воздухом) жидкостью является так называемая олиф а — «варёное» растительное масло (подраздел VII). Сухие краски, замешанные на олифе, носят название масляных (подраздел II). Если сухая краска разводится на воде с добавлением столярного* клея, то она получает название клеевой (раздел 4). Некоторые смолистые вещества, растворённые в соответствующих им растворителях (ацетон, буми-лацетон, скипидар и др.) и смешанные с сухими красками, образуют особую разновидность красок—лаковых или эмалевых. Растворитель обычно берётся «летучим», т.е. быстро испаряющимся, благодаря чему краска быстро отвердевает.
Из сухих минеральных красок самостоятельное значение для лаборатории имеют свинцовые глёт и сурик, применяемые при изготовлении кислотных аккумуляторов. Мумия (окись железа), глёт и белила входят в состав некоторых важных для физиков замазок (§ 10, 7).
11.	Масляные краски. Общеизвестные масляные тёртые (малярные) краски продаются чаще всего в виде густой пасты, т. е. сметанообразной массы, состоящей из растёртых (на олифе) в особо тонкие зёрна сухих минеральных красок. Такие краски перед употреблением следует разводить олифой до нужной густоты. В продаже иногда встречаются масляные краски, разведённые так, что ими можно окрашивать предметы без разведения олифой.
Масляную краску нельзя хранить, не защитив её поверхности от действия воздуха; иначе она, взаимодействуя с кислородом, отвердеет и сделается негодной для дальнейшего употребления. Поэтому масляную краску следует помещать в плотно закрывающуюся широкогорлую посуду, обязательно налив на её поверхность слой олифы. Вместо олифы возможно пользоваться водой, доливая её по мере испарения.
Для раскраски мелких деталей следует иметь в кабинете художественные масляные краски, продающиеся в тюбиках (рис. 100). Такие краски отличаются чистотой и яркостью своих цветов, а также много большей прочностью, чем малярные. Художественные краски разводятся олифой, однако отвердевают только через много дней, почему при разведении в них необходимо добавлять сиккатив (подраздел VIII).
При выдавливании красок из тюбиков следует применять приём, показанный на рисунке 101, и по мере израсходования краски скручивать конец тюбика.
III.	Краски с испаряющимися растворителями. Из красок с испаряющимися растворителями наиболее распространены эмалевые. Эмалевые краски являются менее прочными и водоустой-
154
§ 9, 2
чивыми, чем масляные. Достоинство их заключается в быстроте высыхания и в блестящем красивом виде плёнки, образующейся на окрашенной поверхности.
Рис. 100. Акварельные или масляные краски в тюбиках.
Рис. 101, 102. Правильное и неправильное выдавливание краски из тюбика.
Покупать эмалевую краску следует в жестяных баночках с герметически закрывающейся железной крышкой (рис. 103). Крышку на баночке надо всегда держать плотно закрытой, иначе краска быстро затвердеет и станет негодной. Приобретая эмалевую краску, необходимо одновременно купить и соответствующий растворитель. Вообще же эмалевые краски чаще всего разводятся на скип®1аре.
§ 9, 2
155
Рис. 103. Открывание крышки у банки с краской.
Для окраски приборов эмалевые краски следует предпочитать масляным как более красивые и, главное, быстросохнущие.
IV.	Анилиновые краски. В школьной лаборатории анилиновые краски применяются для подкрашивания жидкостей в демонстрационных целях (§ 24, 14), для окрашивания деревянных изделий перед покрыванием лаком, для изготовления прозрачных цветных лаков, для окраски светофильтров (цветные стёкла) и электрических лампочек, предназначенных для иллюминационных целей.
В нижеследующей таблице V приведены некоторые данные об анилиновых красках, которые могут оказаться полезными для работ в физическом кабинете школы.
Некоторые анилиновые и другие краски
Таблица V
Название	Цвет	Растворитель
Нигрозин (водорастворимый) Эозин Флуоресцеин	Чёрный (грязнофиолетовый) Яркокрасный Жёлто-зелёный	Вода Вода. Спирт Спирт. Вода со следами щё-
Метилфиолет или виолет Родамин Аурамин Риваноль	Чистофиолетовый Пурпуровый Жёлтый • Жёлтый	лочи (нашат. спирт, сода, едкая щёлочь) Вода. Спирт Спирт Спирт Вода. Спирт
Хлорофилл	Зелёный	Вода с примесью 1—2% едкой
Бриллиантовая зелень Метиленовая синь	Зелёный Г олубая	щёлочи (КОН, NaOH). Спирт Вода. Спирт Вода. Спирт
Указания о приобретении красок даны в разделе 8.
156
§ 9, 2
V.	Акварельные краски- Акварельные краски (рис. 104) общеизвестны, служа в основном для раскрашивания бумаги. Наиболее удобными для разведения являются художественные краски в тюбиках (рис. 100). При изготовлении приборов и моделей ак-варельными крисками рационально производить окрашивание деревянных деталей, требующих выделения ярким цветом, с последующим покрытием масляным или прозрачным спиртовым лаком.
Самостоятельное значение имеют жёлтая краска гуммигут и некоторые другие, в водном растворе которых под микроскопом хорошо обнаруживается броуновское движение.
VI.	Масляный лак. Виды масляных лаков многочисленны и разнообразны, состоя из различных смол (даммара, копала, янтаря и др.), разведённых в натуральной льняной олифе. Плёнка, образуемая масляным лаком, прозрачна и бесцветна (или имеет лёгкий жёлтый цвет) и придаёт покрытой ею поверхности весьма значительный блеск. Так называемый экипажный лак является особо водоустойчивым; наиболее подходящими для школьных работ могут служить масляные лаки: половой и мебельный. Сохнут лаки в зависимости от своего состава от полусуток до 2—3 суток.
Хранить масляный лак совершенно необходимо в стеклянной или другой посуде (бутылках), плотно закрываемой корковыми (но не притёртыми стеклянными!) пробками, иначе он быстро затвердевает.
VII.	Олифа и варка её. Олифа, или олиф, представляет собой «варёное» растительное масло (например, льняное или конопляное), обладающее способностью «высыхать» или, вернее, затвердевать в результате химического взаимодействия (окисления кислородом) с воздухом. Такой натуральной олифы достать иногда бывает затруднительно, поэтому для малярных работ обычно применяется смесь из натуральной олифы и растворов некоторых смолистых веществ. О количестве натуральной олифы в смеси можно судить по процентному содержанию, характеризующему данный сорт искусственной олифы. Так, например, в 65о/о олифе имеется 35°/о примесей. Применение искусственной олифы вполне возможно во всех тех случаях, когда окрашенная поверхность и особенно приготовленная из неё замазка не подвергаются длительному действию воды, а если и подвергаются, то лишь недолгое время и затем высушиваются.
Натуральную олифу можно сварить своими силами из льняного или конопляного- (ио не подсолнечного!) масла, Обязательно приняв при этом весьма строгие меры во избе ж айие загорания паров масла. Для варки масла берут металлическую посуду, плотно закрывающуюся крышкой (кастрюлю) и ни в коем случае не производят нагревания кастрюли непосредственно на пламени. Удобнее .всего воспользоваться для варки
§ 9, 2
157
дпературу масла до izu—loir с, При этом масло мешают (иначе
Рис. 104. Акварельные краски
кухонной плитой. Следует иметь также в -виду, что при варке выделяются сильно пахнущие пары и продукты разложения масла с неприятным запахом, почему варить приходится буквально при открытых окнах или на открытом воздухе.
Растительное масло (льняное или конопляное) для варки наливают не более как до половины кастрюли,следя затем, чтобы оно не попало на внешнюю поверхность кастрюли; если же это случилось, то кастрюлю вытирают досуха тряпкой. Кастрюлю ставят на плиту и доводят т о чём судят по термометру, оно «уйдёт»), следя за температурой и снимая ложкой образующуюся пену. Через 20—30 минут добавляют к маслу расплав л енного с мол ян ок и с -лого марганца (об его изготовлении см. ниже), влИ' вая его тонкой струйкой и производя перемешивание. Поел е приб ав лен и я марганца температуру масла в 120— 130° поддерживают в течение примерно 40— 50 минут. Затем маслу дают остыть и отстояться после чего готовую олифу сливают в бутыль, закрываемую корковой пробкой.
Смолянокислый марганец приготовляют, расплавив в консервной банке канифоль (§ 10, 2, VII), и нагревают расплавленную массу до 170°. На 100 частей канифоли берут 6 частей тонко растёртой в ступке перекиси марганца (§ 24, 3). Этот порошок постепенно насыпают в расплавленную канифоль, производя помешивание. Затем, не прекращая перемешивания, увеличивают нагрев до 230° и так держат смесь в течение 15—20 минут. После этого смеси дают остыть, но не до затвердевания, и выливают её, как указано выше, в кипящее масло. Очевидно, что приготовление смоляне-кислого марганца должно быть произведено заранее, т. е. до варки масла. Существуют ещё другие способы варки олифы, однако описанный способ, известный под названием «холодной варки», является наиболее простым, доступным и наименее опасным в пожарном отношении, а также сравнительно малозло-
ВОННЫ м.
Сваренную олифу надо испробовать, сделав ею мазок на стекле. Олифа через 15—18 часов должна загустеть в эластичную плёнку и через 30—40 часов окончательно затвердеть.
158
§ 9, 2
VIII.	Сиккатив. Под названием сиккативов известны некоторые вещества (перекись марганца., глёт свинцовый, сурик свинцовый, окись цинка и др.), добавление которых к олифе сильно ускоряет процесс её окисления, т. е. затвердевания. В магазинах «Лако-краски» имеется в продаже раствор таких веществ под названием сиккатива.
Сиккатив добавляют в самом небольшом количестве (1—2%) для ускорения высыхания олифы. Добавление сиккатива особенно необходимо при окрасках художественными красками (подраздел II).
Сиккатив нельзя рекомендовать добавлять к краске, предназначенной служить долгие годы, так как она может через несколько лет стать хрупкой.
IX.	Спиртовой лак. Спиртовые лаки различных цветов, предназначаемые по большой части для покрывания дерева (мебели), имеются в продаже в магазинах «Лако-краски». Подавляющее большинство таких лаков состоит из натуральных (шеллака) или искусственных смол, растворённых в винном спирте или, как это иногда практикуется, в бутилацетате. Для придания окраски (красной, чёрной и т. п.) в лак прибавлены соответствующие красители — чаще всего анилиновые краски.
Наибольшее значение при изготовлении самодельных приборов имеют спиртовые лаки жёлтый и красный, используемые для лакирования деревянных частей (раздел 6), и чёрный—для покрытия металлических деталей. Кроме того, для школьной лаборатории весьма важен шеллачный лак для улучшения изоляции, что нужно иногда, например, при намотке трансформаторов и что необходимо для уменьшения гигроскопичности стёкол при опытах по электростатике {см. т. II, § 42, 1). Бели лак применяется для изоляционных целей, в особенности для покрытия электростатических приборов, то лучше всего приобрести 50—100 г натурального шеллака (чешуйки темножёлтого цвета, напоминающие кусочки желатина), растворить его в 4—5-кратном количестве (по весу) винного спирта. Чёрный лак, если его не удалось приобрести, можно приготовить своими силами, добавив к спиртовому (покупному) лаку любого цвета голландской сажи.
Спиртовые лаки высыхают буквально в течение 1—3 минут в тонкую плёнку, более красивую и блестящую, чем масляный лак (подраздел VI). Основной недостаток спиртовых лаков — порча их от воды, при попадании которой лакированный предмет покрывается пятнами с белым налётом.
X.	Спирты. Спирты находят себе применение в школьной лаборатории: древесный или метиловый, а также денатурированный винный (смесь древесного и винного спирта и других веществ) как топливо' в спиртовках и как вещества, обладающие удельным весом, меньшим, чем у воды, при заполнении манометров {см. т. II. § 28, 5, и рис. 171), при измерении удельных весов (см. т. II,
§ 9, 2
159
§ 63) и т. п. В воде эти спирты не растворяются, образуя при смешивании с водой эмульсию.
Винный или этиловый спирт важен как растворитель прежде всего для загустевших спиртовых лаков (подраздел IX), для чего не годится денатурированный спирт. Винный спирт нужен также при приготовлении изоляционного лака из шеллака (подраздел IX), а также растворов фенолфталеина (§ 24, 14, III) и некоторых анилиновых красок. Достать винный спирт можно в аптеке по рецепту врача или в химическом кабинете.
XI.	Скипидар. Скипидар важен в школьных условиях как растворитель для масляного лака и некоторых эмалевых красок, а также при приготовлении мастики для вощения дерева (раздел 6, III). Он нужен также для промывки кистей после эмалевой краски (раздел 2, III). При горении скипидар даёт сильное коптящее пламя, что используется для нанесения копоти на стекло. Продаётся в магазинах «Лако-краски»; однако поскольку он требуется в сравнительно незначительном количестве и стоит недорого, приобретать его проще всего в аптеках. Сильно горюч и поэтому требует при своём использовании защиты от огня.
XII.	Ацетон, амилацетат и бумилацетат. Ацетон и амилацетат в школьных условиях важны как растворители для некоторых анилиновых красок и, главное, для приготовления из целлулоида весьма .нужного сапонового лака (раздел 7). Ацетон в самом небольшом количестве необходим также для склеивания узкоплёночных кинофильмов (§22,19, II). Ацетон — бесцветная жидкость, с резким, весьма характерным запахом, сильно испаряющаяся и поэтому требующая хранения в плотно закрываемой пробкой посуде. Жидкость сильно горюча, поэтому её надо тщательно' беречь от огня- Продаётся в магазинах «Лако-краски» и в магазинах химических товаров. Амилацетат известен благодаря своему приятному и характерному запаху под названием грушевой эссенции 1. Бумилацетат испаряется медленнее ацетона.
XIII.	Жидкое (растворённое) стекло. Жидкое или растворённое стекло (натриевое и калиевое), называемое иногда фуксо-вым стеклом, продаётся в химических магазинах, чаще всего в твёрдом виде под названием «силикат-глыба». Силикат-глыб а сравнительно легко растворяется в горячей воде. После испарения воды стекло через несколько суток отвердевает. Жидкое стекло важно как составная часть огнеупорных красок (раздел 11) и стойких замазок (§ 10, 7).
XIV.	Пемза. Пемза — минерал вулканического происхождения, имеющий сильно пор истое строение. Продаётся в магазинах «Лако-краски» и нефтелавках в виде кусков. Пемза полезна для выравнивания трением поверхности после покрытия её шпаклёв-
1	Смесь ацентона и амилацетата продается под названием жидкости для смывания краски с ногтей.
160
§ 9, 3
кой (раздел 5, II). Пемза распиливается обыкновенной пилой. Для получения плоских поверхностей, что нужно при шлифовании шпаклёвки, куски пемзы трут друг о друга.
3.	Инструменты
I.	Кисти щетиновые. Поскольку окрашиваемые поверхности при изготовлении приборов невелики, постольку рационально приобрести щетиновые 2—3 кисти небольших диаметров (1—3 см) (рис. 105, Л), продаваемые в художественных или хозяйственных
магазинах. После окрашивания кисти следует обязательно промывать: после м ас л я но й кр аски — керосином, после эмалевой — скипидаром, после других красок— соответствующими им растворителями. Затем кисть вытирается досуха тряпкой и так хранится. Кисть, не промытая от краски, при хранении в воздухе затвердеет и окажется безнадёжно испорченной. Если перерыв между использованием кисти для окраски масляными красками невелик, кисть хранят, погрузив её щетину в воду.
За отсутствием кисти краску можно нанести, сделав тугой тампон из тряпки, плотно набитой ватой, паклей или обрезками ниток или тряпок (рис. 105, В),
II. Волосяные кисти.
Рис. 105. Малярные инструменты (кисти, шпатель).
Кисти из волоса применяются для окрашивания акварельными красками (рис. 105, С). Заменить их можно самодельными из пучка волос, привязанных к концу палочки (рис- 105, D), или тампоном из гигроскопической ваты (рис. 105, Е).
III.	Шпатель. Шпатель (рис. 105, F и G) служит для нанесения шпаклёвки перед окраской, что нужно для выравнивания поверхности дерева или металла и, в частности, для заделки различных трещин, углублений и т. п. (раздел 5, II). Для шпателя харак
§ ЭЛ
161
терна строгая прямолинейность его нижнего края. Шпатели бывают деревянные из дощечки толщиной 3—4 мм (рис. 105, F) или металлические из стальной пластинки (рис. 105, G).
4.	Окраска проекционных экранов
I.	Состав клеевых красок. В состав клеевой краски входят: как основа — мелко истолчённый и просеянный мел, как краситель — какая-либо из сухих минеральных красок, например охра (жёлтая), мумия (красная), зелень и т. п. (раздел 2, 1), как связывающее вещество—столярный или малярный клей (§ 8, 10, II) и, наконец, в качестве «растворителя»—вода. Без примул клея краска после своего высыхания станет также легко стираться, как, например, мел с классной доски. При составлении клеевых красок следует иметь в виду, что они, высыхая, приобретают иной, более светлый тон. Поэтому, подбирая нужную густоту цвета, пробуют раствор, намазывая его на лист бумаги (газеты), высушиваемой для ускорения подогреванием.
Клеевой краской можно красить картон, бумагу, дерево и т. п.; окраска получается матовой и своеобразно красивой, но непрочной, легко пачкающейся грязью и совершенно) не терпящей воды или других жидкостей. Из клеевых красок для физической лаборатории имеют наибольшее значение чёрная для окраски некоторых оптических приборов и белая для проекционных экранов, в том числе и для киноэкранов (§22, 21, и рис. 389).
II.	Чёрная клеевая краска. Матовая, в незначительной степени отражающая свет, чёрная окраска достигается окрашиванием краской, составленной из разведённых в воде голландской сажи (копоти) или, что несколько хуже, шведской сажи (мелко истолчённого древесного угля). Густота смеси должна примерно соответствовать густым сливкам.
\ Для закрепления краски в неё подмешивают сваренного столярного или малярного клея (§ 8, 10, II). Краску наносят с помощью щетинной кисти один раз, а если чернение получилось недостаточным, то процесс повторяют, когда первая окраска совершенно высохнет.
III.	Белая краска для экранов. Значение тщательной и правильной побелки экрана выяснено в § 22, 21. Наиболее дешёвая белая краска для экрана составляется из мелко истолчённого кускового мела (рис. 403, В) и воды с добавлением сваренного на огне столярного или малярного клея (§ 8, 10, II). Густота смеси должна примерно соответствовать густым сливкам. Подобная краска после её высыхания будет иметь слегка желтоватый оттенок, для устранения чего в краску следует заранее прибавить небольшое количество порошка ультрамарина, известного в общежитии под названием синьки и продаваемого в хозяйственных магазинах. Синьки добавляют столько, чтобы краска приняла светлую голу-II Е. Н. Горячкин, т. III
162
§ 9,4
бую окраску. После высыхания краска станет казаться белой. Если же голубоватый тон всё же остался, то исчезнет через некоторое время, выцветая.
Побелка большей белизны получается, если при составлении краски взять порошок очищенного мела, продаваемый в аптеках, а малярный клей—самого высокого качества, почти совершенно прозрачный и слабо окрашенный. Ещё более совершенная по белизне окраска достигается употреблением взамен мела сухих цинковых белил. Для закрепления очищенного мела, цинковых белил можно воспользоваться взамен клея яичным белком (разведённым в воде) или молоком.
IV.	Серебряная краска для экрана. Только небольшой экран может быть посеребрён алюминиевым порошком на сапоно-вом лаке (раздел 9), так как лак стоит не так дёшево. Для окраски большого экрана дешевле применять следующий высококачественный состав: в 1 л воды разводят 30 г гашёной извести \ 35 г казеина (§ 20, 2, III) и 10 г жидкого стекла (раздел 2, XIII); затем смесь нагревают и добавляют в неё 20 г очищенного порошка мела и 20 г алюминия в порошке (раздел 9). Краску следует наносить щетинной кистью в горячем виде.
V.	Окраска экрана. Экран проще всего устроить постоянным посредством побелки части стены, что, впрочем, возможно только при штукатуренных стенах. В этом случае перед окрашиванием обязательно надо стену на отведённом для экрана прямоугольнике прежде всего промыть обильно смачиваемой в воде кистью и тщательнейшим образом зашпаклевать (раздел 5; II) все выбоины. Если стена, несмотря на промывку, всё же грязна и содержит пятна, то её необходимо загрунтовать раствором в 50 частях воды 1—2 части сернокислой меди (медного купороса) с примесью мела. Грунтовка после высыхания образует плотную стекловидную плёнку, не позволяющую грязи на стене портить побелку1 2. Побелку одним из указанных выше клеевых составов производят два раза.
Если экран полотняный, то его следует белить, положив на пол.
Так как побелка экрана сильно пачкающая работа, требующая, кроме того, известных, хотя и простых, навыков, то её лучше поручить маляру при очередной побелке помещений школы.
1 Известь должна быть свежегашёной своими средствами, в виде пушонки (порошка) или сметанообразной массы. Для гашения извести кусок её обливают трёхкратным количеством воды (по весу). При реакции происходит сильное выделение теплоты с -разогреванием до 150°. Негашёную известь можно достать на строительстве, возможно также воспользоваться оттуда гашёной, если она, имеет вид жирной на ощупь сметанообразной массы без малейшей примеси комочков. Известь отвердевает, поглощая из воздуха углекислый газ и выделяя воду.
2 После грунтовки медным купоросом нельзя применять составы с известью, так как в результате химической реакции между этими веществами образуются желто-коричневые пятна.
§ 9,5
163
5.	Окрашивание масляной и эмалевой красками
I.	Подготовка поверхности. Для окрашивания масляными и эмалевыми красками вполне достаточна отделка поверхности дерева рубанком; торцы же (из-под пилы) следует подвергнуть торцовке или опилить напильником (§ 8, 7, II, и рис. 79) до исчезновения углублений.
Если при обстругивании поверхность была «задрана» и содержит выщерблины, что обычно случается около сучков, то углубления необходимо зашпаклевать (подраздел II). Отделка стеклянной бумагой необязательна, так как, особенно при двукратном покрытии, краска заполнит и скроет все мелкие углубления, придающие поверхности некоторую шероховатость. У железа следует удалять перед покраской ржавчину, однако очистка до блеска не нужна.
Старую краску можно удалить механическим путём, соскабливая её ножом или пользуясь стеклянной или наждачной бумагой. Краску с некоторых металлических предметов можно удалить также, нагревая их на пламени, например, примуса или спиртовой горелки. Во время такого обжигания краска сгорает и после сравнительно легко счищается металлической щёткой (рис. 141).
Так как механическое удаление не всегда возможно, например, для предметов, имеющих рельефную поверхность или сделанных из мягкого металла, то приходится прибегать к размягчению масляной краски щёлочью. Некоторые краски и лаки, вроде, например, эмалевых, растворяются и могут быть смыты соответствующими им растворителями.
Металлический предмет для удаления масляной краски погружают на 1—2 часа в раствор 1 части соды (стиральной или лучше каустической) в 20 частях воды. Если раствор подогреть \ то эффект получается через 15—20 минут. При такой обработке краска частично растворяется, частично же отстаёт от предмета. После обработки щёлочью необходимы тщательная промывка водой и высушивание предмета.
II.	Шпаклёвка. Шпаклёвка состоит в выравнивании поверхности дерева и металла посредством заполнения углублений и подобных изъянов отвердевающей замазкой. Шпаклёвка для дерева, так называемая клеевая, составляется из просеянного мела1 2, разведённого столярного или малярного клея (§8, 10, II) с добавлением олифы. Приготовляют её в корытце, смешивая примерно 80—90 частей мела с 6 частями клея, с 80 частями воды и с
1 Не забывать о возможности сильного ожога подогретой едкой щёлочью (§ 24, 9).
2 Если мел содержит в себе крупные частицы, то поверхность прда шпаклёвке станет выходить с царапинами.
11*
164
1—2 частями натуральной олифы до получения массы, похожей ра густую сметану 1 (см. также таблицу VI на стр. 165).
Шпаклёвку захватывают на шпатель, старую стамеску или ножик и накладывают или намазывают на соответствующее место поверхности и затем движениями шпателя, располагая его под углом примерно в 45—60°, удаляют излишек, вдавливая при этом шпаклёвку в углубление (рис. 106, А).
Рис. 106. Шпаклевание.
Важно знать, что клеевая шпаклевка, наложенная на дерево, не покрытое заранее олифой, не станет держаться достаточно прочно и отвалится. Поэтому перед шпаклёвкой дерево покрывают посредством кисти олифой (подраздел III) и высушивают. Клеевая шпаклёвка отвердевает в сухом месте через несколько часов, после чего поверхность окончательно выравнивают стеклянной бумагой, куском пемзы (рис. 106, В) или скребут краем ножа и в случае надобности шпаклюют вторично.
Для металлов клеевая шпаклёвка без значительной примеси (до 25—ЗО°/о) олифы непригодна; проще всего для них вместо клеевой шпаклёвки использовать жидкую масляную замазку (§10, 7, II).
III.	Покрывание олифой. Покрывание дерева олифой предпринимается или взамен окрашивания, или является предварительной вспомогательной операцией перед шпаклёвкой и окрашиванием масляной краской. Если поверхность дерева, например фанеры, отделать стеклянной бумагой (§8, 19) и покрыть 1 2 посредством щетинной кисти олифой, а затем, когда олифа высох
1 Шпаклёвка «из мела и клея с малым содержанием олифы неводоустойчива. Если в указанную смесь добавить ещё 5—4 части натуральной олифы, шпаклёвка становится водоустойчивой.
2 Приёмы покрывания олифой применять те же, что и при окрашивания масляной краской (подраздел V).
§ 9,5
165
нет, покрыть ещё раз, то поверхность примет красивый вид и при? обретёт лёгкую жёлтую окраску, в известной степени напоминаю? щую отделку лаком. Особо глубокое пропитывание дерева происходит, если покрывание произвести горячей олифой. Покрывание олифой по своей простоте и относительно хорошим результатам следует усиленно рекомендовать для всякого рода поделок из фанеры и дерева, т. е. подставок, ящиков и т. п.
Состав клеевых и масляно-клееевых шпаклёвок (в частях)
IV.	Покрывание масляным лаком. Покрывание масляным лаком для придания значительного блеска поверхности производится посредством щетинной кисти (рис. 105, Л) возможно более тонким слоем. Лак можно наносить на натуральное дерево (§ 10, 7, II), отчего оно примет желтоватую окраску, а также на окрашенное протравой или акварельной краской (раздел 6, II) или же, наконец, масляной краской (подраздел V). Обычно для получения ровной сильно блестящей поверхности покрывание производится ещё во второй раз, когда лак после первого покрывания просохнет. Однако если лакирование совершается по масляной окраске, то для достижения блеска достаточно однократного покрывания.
Нанесение масляного лака проще, чем спиртового, поскольку ©н высыхает не тотчас же, почему кистью можно проводить по одному и тому же месту несколько раз, чтобы удалять излишек лака или наоборот покрыть лаком пропущенные места. При нанесении важно, во избежание «натёков», крыть лаком скупо, т. е. так, чтобы он ложился возможно более тонким слоем.
V.	Окрашивание масляной и эмалевой красками. Поверхность перед окрашиванием должна быть подготовлена, т. е. в случае надобности прошпаклёвана (подраздел II) и обязательно загрунтована, т. е. покрыта олифой (подраздел III). Густотёртую масля-
< 166
§ 9,5
ную краску разводят олифой; продающаяся же разведённой масляная краска, а также эмалевая в разведении не нуждаются. Краску, предварительно тщательно размешав в банке палочкой (но не кистью!), захватывают в небольшом количестве на самый конец щетины у кисти 1 и перечными штрихами (полосами)
на
Рис. 107. Окрашивание.
№
обычно наносят несколькими по-поверхность, подлежащую окраске (рис. 107, А). Затем, действуя кистью поперёк нанесённых штрихов, размазывают (расту-шовывают) краску на возможно большую поверхность, стремясь к тому, чтобы краска легла как можно более тонким слоем и притом равномерно. Если же краску нанести толстым слоем, то её поверхность после высыхания может сморщиться или на поверхности образуются так называемые затёки. После того как нанесённая масляная краска высохнет (через 20—30 часов) , поверхность окрашивают вторично, а при некоторых не укрывистых красках и в третий раз. Если после первого окрашивания на высохшей поверхности имеются хотя бы небольшие неровности, то её надо отшлифовать мелкой стеклянной бумагой или лучше куском пемзы (раздел 2, XIV).
Кисть при окрашивании надлежит держать в руке вертикально к поверхности и действовать с некоторым нажимом.
Окраска эмалевыми красками (раздел 2, III) производится в основном так же, как и масляными, с той лишь разницей, что вследствие испарения растворителя краска уже при нанесении её кистью начинает несколько густеть, почему мешкать с растушов-кой её не следует. Если эмалевая краска в банке несколько загустела, то её можно развести скипидаром. Некоторые неукры-
1 Если на кисти по тем или иным причинам оказалось очень много краски, то излишек следует удалить, обжимая кисть о край банки.
§ 9,6	167
вистые эмалевые краски приходится иногда наносить 3—4 раза. После каждого нанесения и высыхания необходима шлифовка.
VI.	Матовая окраска. Поверхность, окрашенная масляной краской, является в той или иной мере блестящей. Если же к масляной краске добавить 1—2о/о скипидара, глянец окраски уменьшается. Поверхность явится ещё более матовой при добавлении в краску 2—Зо/о воска, растворённого в скипидаре (для чего воск приходится плавить).
6.	Покрывание дерева лаком
I.	Подготовка поверхности. Наиболее красивый вид при покрывании спиртовым лаком получают такие твёрдые породы, как бук, дуб, берёза, и т. п.; сосну и ель рациональнее покрывать масляным лаком. Поверхность дерева должна быть самым тщательным образом отделана сначала крупной, а затем мелкой стеклянной бумагой (§ 8, 19). Особое внимание надо обратить на поперечные распилы досок (торцы), обрабатывая их рубанком или напильником до исчезновения всех углублений и затем стеклянной бумагой (§8, 8, II, и рис. 79). Все оставшиеся выбоинки возможно заделать сургучом или воском.
Далее, деревянная деталь может подвергнуться окрашиванию посредством протравы или морилки (подраздел II). Цветные металлы перед окрашиванием прозрачным лаком должны быть самым тщательным образом отполированы, согласно указаниям, данным в § 11, 13, II.
II.	Окрашивание дерева перед покрыванием лаком. Окрашивание всякого рода деревянных подставок и других деталей производится в тот или иной цвет, чаще всего в коричневый — «под орех», что придаёт дубу, ореху и буку (§ 8, 2) особенно красивый вид. Берёза окрашивается хуже, ещё худшие результаты получаются у смолистых пород: сосны и ели.
Окрашивание производится специальной протравой или морилкой, продаваемых в магазинах «Лако-краски» *. В нижеследующей таблице VII приведены некоторые данные о протравах для различных пород древесины. Доступнее всего пользоваться для протравливания раствором 1 части марганцевокислого калия «а 500 частей воды, который, несмотря на свой яркий красный цвет, по нанесении на древесину, окисляя последнюю, придает ей коричневый цвет. Такой раствор наносят один раз, а если нужно получить более тёмную окраску, то два или три раза. Возможно также, делая пробы с различной концентрацией раствора марганцевокислого калия путём нанесения на дощечку, подобрать нужный по густоте цвет. Подобным же образом производится про-травленивание водными растворами веществ, указанных в таблице VII. После травления и полного высыхания поверхность дере-
1 Протравы для дерева имеются в продаже различных цветов.
168
§ 9,®
Протравы для некоторых пород древесины
Таблица VII
Порода древесины	Цвет протравы			
	чёрный	коричневый	красный	жёлтый
Бук		Двухромокислый калий	Поташ или хромовые квасцы	
Ясень		» »		
Дуб	УАусно-кислое железо	То же с небольшой до-' бавкой нашатырного спирта и медного купороса		
Сосна		Марганцевокислый калий		Двухромокислый калий
Ель				Азотная кислота (25%)»
Берёза	Нигрозин	Бейц ореховый		
Клён			Медный купорос	Двухромокислый калий
Липа	Нагрозин	Марганцевокислый калий		
ва, как бы хорошо ни была перед этим отделана стеклянной бумагой, становится шероховатой и матовой; кроме того, протрава меняет свой цвет. Шероховатость является следствием смачивания древесины и появления «ворса» из волокон, перерезанных при строгании и шлифовке. Ворс можно удалить при помощи шлифования самой мелкозернистой стеклянной бумагой. Цвет окраски восстанавливается от покрывания лаком, а также если поверхность подвергнуть вощению (подраздел III).
Некоторые деревянные детали приборов приходится для резкого выделения окрашивать в самые яркие цвета, для чего можно пользоваться анилиновыми красками (раздел 2, IV) или акварельными. После такой окраски и высыхания дерева рациональнее
§ 9,6
169
деталь покрыть масляным, а не спиртовым лаком. Покрытая масляным лаком деталь приобретает тот яркий и красивый вид, какой имеют, например, некоторые игрушки для маленьких детей (яйца, шарики и т. п.).
Покрывание протравой и акварельными красками возможно производить посредством щетинной кисти, но лучше воспользоваться тампоном из тряпки (рис;. 105, В), применяя такие же приёмы, что и при лакировании (подраздел IV, 13, и рис. 108); протрава или акварельная краска должна накладываться* на одно и то же место два раза во избежание образования пятен. В тех же целях следует производить также окрашивание тампоном вдоль, но не поперёк волокон древесины.
Рис. 108. Покрывание лаком.
III.	Вощение дерева. Дерево, окрашенное протравой или анилиновой, или акварельной краской, после высыхания утрачивает яркость окраски и становится тусклым. Покрытие воском восстанавливает яркость и придаёт известный блеск. Для вощения употребляют специальную мастику, которую приготовляют, расплавив 1 часть воска (§ 10, 2, VI) и добавив в нега 2 части скипидара для получения после остывания массы с консистенцией сметаны Ч При приготовлении мастики надо иметь в виду, что скипидар легко воспламеняется, поэтому приливать его к воску можно только удалив или погасив огонь.
Мастику в самом небольшом количестве захватывают на тря-
1 Воск (1 часть) для получения более быстрого высыхания можно растворить в бензине (2 части), однако поверхность получается матовой.
a 70
§ 9,7
.-личный тампон (рис. 105, В), переносят её на покрываемую дощечку и сильно трут сначала тампоном, а затем суконкой до появления блеска. К вощёному дереву пристаёт пыль, пальцы оставляют следы, поэтому после вощения прибегают к однократному покрыванию спиртовым лаком или политурой.
IV.	Покрывание спиртовым лаком. Спиртовой лак (раздел 2, IX) высыхает настолько быстро, что это создаёт известные затруднения для ровного покрытия им. Бесцветным или жёлтым (шеллачным) лаком покрывают дерево натуральное или окрашенное протравой или, наконец, окрашенное и навощённое (подразделы II и III).
Лак на гладкие поверхности наносится посредством тампона :из ваты. Кусок ваты складывается сравнительно плотным шариком, причём все торчащие волокна по возможности подтягиваются под пальцы (рис. 108, Д). Для пропитывания лаком тампона мм как бы затыкают бутулочку (рис. 108, В), затем перевёртывают её (рис. 108, С). Очень сильно пропитывать лаком тампон не рекомендуется, иначе в начале мазка по дереву лак ляжет слишком густо, что останется ясно заметным. Секрет ровного покрытия лаком заключается в том, чтобы тампоном проводить по .дереву одну полосу за другой вдоль волокон (но не поперёк) и притом так, чтобы эти полосы только соприкасались друг с другом, но не перекрывали друг друга, т. е. чтобы лак не ложился два раза на одно и то же место (рис. 108, D). Нельзя также проводить тампоном по тому месту, где лак уже был нанесён, но не окончательно высох, иначе тампон «завязнет» и отдельные волокна ваты выдернутся из тампона и приклеются к дереву. Для вощёного дерева достаточно однократного покрытия, если же вощение не производилось, то лак наносится ещё во второй раз тем же способом после того, как первое покрытие высохнет, на 'что нужно 3—5 минут.
На рельефную поверхность, например резьбу, лак приходится наносить посредством кисти (рис. 108, Е).
Подобным же образом, т. е. тампоном, наносится лак цветной на металлы и шеллачный (для изоляции) на стекло. Полировка, производимая особо составленным жидким лаком и называемым (политурой, в школьных условиях не нужна.
7.	Сапоновый лак и его изготовление
Лак из целлулоида, известный также под названием сапоно-вого *, или цапонового, имеет исключительно большое значение для школьной физической лаборатории, имея важное преимущество перед обычным спиртовым лаком (раздел 2, IX). Лак отличается сильным блеском, твёрдостью и упругостью, не растре-
1 Сапоновый лак иногда называют также (неправильно) нитролаком. Раствор нитроклетчатки или чаще целлулоида в серном эфире продаётся е аптеках под названием коллодия.
§ 9,8
171
скиваясь и не отпадая при изменении объёма металлических тел от перемены температуры и иных причин. Кроме того, лак не портится от воды, не растворяется в кислотах и щелочах. Поэтому покрытие сапоновым лаком предмета (дерева, кожи, металла) создаёт надёжную защиту. Наконец, этот лак с примесями анилиновых красок может служить для специальной окраски металлов (§ 11, 13) и электрических лампочек для иллюминационных целей (раздел 8).
Целлулоид для лака проще всего достать в виде фотографических плёнок или старой киноплёнки. Эмульсия с плёнки должна быть смыта, что легко достигается вымачиванием плёнки в горячей воде или лучше всего в растворе соды (1 ч. соды на 5 ч. воды). Целлулоид растворяют в смеси равных объёмов винного спирта и серного эфира или в ацетоне L Для этого плёнку (3— 6%) (§ 24, 6, I), разрезав на кусочки, насыпают в бутылку и заливают одним из указанных выше растворителей (97—94%); бутылку же плотно закрывают корковой пробкой. Растворение займёт несколько дней. Известный методист физик В. В. Лерман-тов рекомендует для получения сапонового лака особо высокого качества после растворения 2 частей целлулоида в 20 частях ацетона добавить 78 частей амилацетата, что приведёт к оседанию посторонних окрашивающих частиц и совершенной прозрачности и бесцветности лака.
Лак следует наносить на предмет обильно смоченной волосяной кистью. Совершенно ровное покрытие производится, если предмет возможно погрузить в лак и, тотчас же вынув, дать стечь излишку.
8.	Лак для окрашивания металлов, светофильтров, электрических лампочек
В сапоновом лаке могут быть разведены некоторые анилиновые краски 1 2 3, что позволяет применять его для изготовления светофильтров, для окраски стекла электрических лампочек (ёлка, иллюминация), а также для покрытия полированных металлов, защищающего их от окисления. Для покрытия металлов, отполированных согласно указаниям, данным в §11, 13, можно воспользоваться чистым сапоновым лаком. Тогда металл сохранит свой цвет. Для латуни и меди к сапоновому лаку прибавляют жёлтой анилиновой краски, например, аурамина, благодаря чему металл приобретает красивый блестящий золотистый видз. Подобным же образом окрашенные алюминий и железо станут по
1 Раствор целлулоида в ацетоне высыхает весьма быстро. Растворы ® амилацетате и особенно в бумилацетате (раздел 2, XII) сохнут медленнее. 	2 Краски сначала растворяют в ацетоне или в винном спирте, а затем
раствор приливают к сапоновому лаку.
3 Рецептом хорошего лака для латуни и меди является ещё следующий: 100 частей спирта, 20 частей шеллака и 4 части аурамина. Для меди следует добавить немного родамина, до получения желаемого цвета.
172
§ 9,9
хожи на латунь или медь. Для равномерного покрывания мелкую деталь лучше окунуть в сапоновый лак; более крупные детали приходится покрывать при помощи тампона из ваты или кисти (рис. 108).
Для светофильтров и электрических лампочек в сапоновом ла? ке могут быть разведены следующие анилиновые краски: желт тая — аурамин, риваноль синяя — метиленовая синяя i; зелёная — бриллиантовая зелень i; красная — родамин.
Стёкла для изготовления фильтров, а также лампочки перед покрыванием лаком надо чисто вытереть, а в случае надобности (следы жира) вымыть с содой и высушить. Для равномерного покрывания светофильтров стёкла следует обливать лаком, давая излишку стечь, лампочки же окрашивать погружением в лак. Сапоновый лак на лампочках с течением времени выгорает, образовывая бурые пятна, поэтому рекомендуется такие лампочки не докаливать, т. е. при напряжении сети в 110 в брать лампочки на напряжение 127 в или же при последовательном соединении маловольтных ламп включить их на 1—2 лампы более, чем следует по расчёту.
Более стойким от выгорания является спиртовой глифтале-вый лак, состоящий из раствора в винном спирте искусственной смолы — глифталя и анилиновой краски того или иного цвета.
9.	Серебряный и золотой лаки
Металлы (чёрное железо), дерево, картон и другие вещества, окрашенные серебряным или золотым лаком, приобретают вид блестящей металлической поверхности. Подобными лаками золотят и серебрят, например, ёлочные украшения. Для изготовления лака следует приобрести тонко измельчённые металлические порошки алюминия и блестящего, как золото, сплава меди1 2. Такой порошок насыпают в маленькое блюдечко и смешивают с са-поновым лаком (раздел 7). Делая пробы, можно на опыте легко подобрать нужное количество порошка, входящего в состав изготовляемого лака. Лак наносят ооильно смоченной волосяной кисточкой. Для получения блестящего вида следует делать два покрытия. Оставлять неиспользованный лак на воздухе нельзя, —он сначала густеет, а потом затвердевает и портится. Загустевший, но не затвердевший лак можно развести ацетоном.
Большинство других лаков, например шеллачный, для разведения порошков непригодно, поскольку «золото и серебро» получаются тусклыми и со временем ещё сильнее потускнеют.
1 Риваноль, бриллиантовая зелень, метиленовая синяя — лекарственные вещества, которые легко приобрести в аптеке. Все указанные краски хорошо растворяются в глифталевом лаке. Однако рекомендуется сначала растворить их в спирте и затем прилить к лаку.
2 Такие порошки продаются в магазинах «Лако-краски» и (к новому году) в игрушечных.
£9,10,11 и 12
173
10.	Асфальтовый лак
Асфальтовый лак, нанесённый достаточно толстым слоем, может служить для защиты картона, дерева, металла от воды и кислот. Недостаток его в том, что при температурах 60—70° он начинает размягчаться. Асфальт (10 частей) растворяют, подогрев его до размягчения, в скипидаре (25 частей) (раздел 2, XI). Для покрывания чёрного железа сплавляют 50 частей асфальта, 15 частей канифоли (§ 10, 2, VII), 8 частей голландской сажи и 120 частей керосина.
Асфальтовый лак наносят в подогретом виде посредством щетинной кисти. Для получения более толстой блестящей плёнки покрывание (после высыхания) производят 2—3 и более раз.
11.	Огнеупорная краска
Огнеупорные краски выдерживают весьма сильное нагревание, до красного каления металла. Такие краски приготовляются на жидком стекле (раздел 2, XIII), разведённом в 15—20 частях воды. Для придания цвета к этому раствору подмешивают в нужном количестве следующие сухие краски: графит (чёрная), охра (жёлтая), окись хрома (зелёная), красная окись железа (мумия), ультрамарин (голубая) (раздел 2, 1). Краски наносятся щетинной кистью. Действия воды такие краски не выдерживают, растворяясь в ней.
В продаже существует специальный чёрный лак, выдерживающий сильное нагревание и известный под именем печного.
12.	Окрашивание классной доски 1
Классная доска для получения хорошего качества должна окрашиваться следующим образом:
а)	В тех местах, где старая краска вздулась или растрескалась, её очищают, скобля ножом или стамеской. Таким же образом проскабливают там, где краска отвалилась, затем прочищенную доску покрывают лучше горячей олифой (можно искусственной!) с примесью цинковых белил или охры.
б)	После высыхания олифы доску шпаклюют шпаклёвкой, составленной из:
мела, хорошо просеянного................... 250—280 частей
олифы...................................... 50	»
сиккатива (раздел 2, VIII)................. 3	части
клея столярного............................ 1	часть
воды....................................... 8—10	частей
1 Рецепты окраски доски по Цейтлину (§ 6, 2).
174
§ ЮЛ
Сначала растворяют клей (§8, 10, II), куда добавляют, смешивая, олифу и сиккатив и затем, заливая смесью мел, приготовляют шпаклёвку. Шпаклёвку приходится производить обычно два раза, с двукратной тщательной шлифовкой куском пемзы или при помощи плоской дощечки, обёрнутой стеклянной бумагой (§8, 19, II). В результате шпаклёвки и шлифовки поверхность доски должна быть совершенно ровной.
в)	После высыхания шпаклёвки поверхность грунтуют краской, составленной из 3 частей цинковых белил (тёртых), 1—2 частей сажи (тёртой) и 2—3 частей олифы. Грунтовке дают хорошо высохнуть (2—3 суток) и затем тщательно шлифуют поверхность мелкой стеклянной бумагой.
г)	Окрашивание доски производят два раза краской, составленной из:
сурика железного тёртого............... 2	части
голландской сажи тёртой................ 5	частей
пемзы или наждака в порошке ....	4	части
олифы.................................. 2	»
лака масляного (полового) ............. 3	»
скипидара.............................. 1	часть
Для равномерного смешивания сначала наждак или пемзу насыпают в смесь олифы и скипидара, затем, перемешивая, прибавляют лак и, наконец, тёртые краски.
Если поверхность старой доски осталась гладкой, но лишь местами вытерлась, то её можно, не шпаклюя, покрыть один раз указанной выше (в пункте «г») краской.
После окраски доски нельзя писать на ней ранее как через 3—4 дня.
§ 10. ЛИТЬЁ И РАБОТЫ С ПЛАСТИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ
1. Назначение работ
Как при изготовлении некоторых приборов, так и для различных нужд в физическом кабинете приходится производить отливки из сравнительно легкоплавких металлов: алюминия (658°), свинца (327°), цинка (419°), олова (232°), а также таких веществ, как воск (65°), парафин (55°), сургуч и др. !.
Примерами нужных отливок из металлов будут тела одинакового объёма для определения удельного веса (см. т. II, §63, 1, и рис. 474), грузы для рычагов (см. т. II, §34, 4, и рис. 246), электроды для электролиза и гальванических элементов (см. т. II,
1 В скобках указаны температуры плавления металлов в градусах Цельсия. Для аморфных веществ температура плавления вообще является неопределённой. Указанные здесь температуры соответствуют таким, при которых аморфные тела приобретают все характерные свойства обычной жидкости.
§ 10,1
175»
§ 17, 6, и § 44, 2, и рис. 122 и 310), палочки для сравнения теплопроводности (см. т. II, §37, 2, и рис. 259). Заливка свинцом дерева или полых металлических тел применяется для утяжеления подставок, смещения центра тяжести (рис. 109) и т. п. Плавление металлов необходимо также для изготовления сплавов (раздел 4) и, в частности, мягкого припоя (раздел 4, III). Наконец, плавление металла и отливка из него служит обычно предметом демонстрации на уроке.
Из парафина или воска необходима отливка пластин для прибора, служащего для сравнения теплоёмкостей (см. т. II, § 39, 4, и рис. 282), изолирующих пробок для электроскопов (см. т. II, §42, 2), основных частей для фотометра Жолли.
Рис. 109. Заливка свинцом в дереве для утяжеления подставок (Л и С) и смещение центра тяжести для демонстраций устойчивого равновесия (В и D).
Плавление воска, канифоли, серы и других веществ производится для изготовления специальных сплавов, предназначенных,, например, для изготовления изоляторов, замазок для герметических целей (раздел 7) и т. п. Наконец, парафином или воском пропитыают бумагу и картон, например для закрепления спектров магнитного поля (см. т. II, §69, 5, и рис. 505), для придания коробочкам и другим изделиям из пробки и дерева водонепроницаемости (раздел 5, II). Пробки также пропитывают парафином для достижения их кислотоупорности. Наконец, дерево парафинируется для придания ему высоких изолирующих свойств, а также для водонепроницаемости и кислотоупорности.
Пластические материалы применяются ещё для лепки шариков (маятник, прибор для сравнения теплопроводности) (см. т. II, §37, 2, и рис. 258), кубиков (модель 1 см*) и т. п.
176
§ Ю,2
2. Материалы
I. Алюминий. О свойствах алюминия см. § 11, 2, IV. Источником для получения алюминия может служить всякого рода утиль (старые кастрюли, ложки, кружки и т. ti.) , который следует собирать и тотчас же во избежание захламления кабинета плавить. Так как плавление алюминия требует сравнительно высокой температуры, т. е. 658°, то в условиях школы (при использовании пламени примуса и при нагреве на угольях в печке или .жаровне) оно вызовет больше затруднений, чем плавление свинца и цинка. Алюминий сравнительно плохо заполняет форму и ^нередко даёт большое количество раковин 2 отливках. Поэтому к отливкам из алюминия прибегают лишь тогда, когда он незаменим по своим физическим свойствам (тело для определения уд. !®еса, палочки для сравнения теплопроводности и т. п.).
II. Свинец и гарт. Свинец как материал интересен для школы тем, что: а)всравнительно легко плавится (327°) и хорошо льётся, однако форму заполняет плохо (не точно воспроизводя детали рельефа поверхности формы); б) легко обрабатывается не только слесарными инструментами, но даже в некоторой мере ножом, стамеской и т. п.; в) пластичен, благодаря чему поддаётся ковце в холодном состоянии, и т. п. На воздухе свинец быстро окисляется, однако только на своей поверхности. Кислотоупорен, в чём его немалое преимущество над другими металлами.
Широко используется при преподавании физики как вещество: а) интересное своим весьма значительным удельным весом (d = = 11,3 Г/см*) и б) необходимое в качестве электродов при изучении принципа действия аккумулятора (см. т. II, § 44, 9, и рис. 317), для устройства кислотоупорных и щелочноупорных электродов (см. т. II, §43, 8, и рис. 309). Кроме того, свинец важен как вещество, входящее в сплав для пайки и демонстрационные легкоплавкие сплавы (раздел 4, IV).
Источником для получения свинца служит утиль, именно чаще «сего старые пластины от кислотных аккумуляторов \ реже свинцовые пломбы и трубы. В самом крайнем случае можно использовать дробь. Небольшие количества свинца могут быть получены из старого, освинцованного провода, применяемого при •прокладке телефонных линий (рис. 230). Сбором свинцового утиля, поскольку из него легко выплавить важный для работы металл, преподавателю не следует пренебрегать.
Много лучше отливается, передавая детали формы, и более легкоплавок (220°), чем свинец, его сплав с оловом и сурьмой, называемый гартом, или типографским металлом. В школьных условиях гарт — наилучший материал для отливок с рельефной поверхностью.
1 Старые пластины для школы можно достать: в городах — в автомобильных гаражах, в сёлах — в МТС
10,2 §
177
III.	Цинк. О свойствах цинка см. § 11,2, V. Плавление' и отливка цинка почти неизбежны, особенно в сельских школах, так как самому учителю нередко приходится изготовлять электроды для гальванических элементов, переливая старые, «изъеденные» (см. т. 11, § 17, 6 и 7, и рис. 121 и 122). Во всяком случае цинковый утиль, если он встретится, надо собирать ещё тщательнее, чем свинцовый. Небольшое количество цинка, нужное для травления кислоты, т. е. получения жидкости для спайки, можно достать в химическом кабинете школы (§ 12, 2, IV).
Расплавить в условиях школы цинк (419°) значительно легче, чем алюминий (658°), но несколько труднее, чем свинец (327°). При отливках он заполняет форму очень хорошо, передавая рельеф формы.
IV.	Олово. Достать чистое олово трудно, да оно в таком виде и не представляет для школьной физики особого интереса. Однако оно, безусловно, необходимо для пайки (§ 12), но не в чистом виде, а в сплаве со свинцом (раздел 4, III). Входит оно также в весьма интересные для демонстрации сплавы Вуда и Депре (раздел 4, IV). Нужные также для этих сплавов висмут и сурьму можно достать в школьном кабинете химии.
V.	Парафин. Важнейшее вещество для школьной лаборатории, применяемое чаще всего как отличный изолятор. Парафин, не содержащий примесей, полупрозрачен, почему используется, например, при устройстве фотометра Жолли. Важен также в подогретом виде как пластический материал для изготовления, например, шариков, кубиков и т. п.; его возможно также использовать для съёмки копий со статуэток для отливок из гипса и т. п. Жидким он становится при температуре около 55°, легко отливается в металлической, деревянной или бумажной формах. Чистый парафин можно достать в магазинах, торгующих химикалиями и учебными пособиями. Встречаются иногда парафиновые свечи i, которые можно использовать как материал для школьной практики.
VI.	Воск. В натуральном виде достать трудно 1 2, хотя он иногда встречается в продаже. Более пластичен при подогревании, чем парафин. Жидким становится при температуре около 65°. При наличии парафина особой надобности в воске нет, за исключением вощения дерева (§9, 6, III) и приготовления менделеевской замазки.
VII.	Канифоль. Прозрачное жёлтое вещество (смола), становящееся жидким при температуре около 70°, хрупкое при обычной температуре. Канифоль важна для пайки электрических проводов, нужна как составная’ часть для менделеевской замазки
1 Обычные свечи — стеариновые (69°), из много менее Пластичного (при нагреве) и более ломкого, чем парафин, материала. Ёлочные окрашенные свечи часто чистой ар а финсные.
2 Можно использовать церковные свечи. В сельских местностях можно получить, перетопив пчелиные соты.
12 Е. Н. Горячкин, т. III
178
§ Ю,2
(раздел 7, IV), для электрофора и других целей. Продаётся в магазинах стройматериалов.
VIII.	Смолка. Вещество, обычно получаемое в школе при разборке старых сухих гальванических элементов (см. т. II, рис. 123), так как используется при устройстве сухих элементов для изоляции и для защиты электролита от высыхания. При разведении скипидаром образует лак, употребляемый для придания водо-и кислотоупорности дереву, картону и другим материалам.
IX.	Вар. Сапожный вар интересен как вещество, которое при комнатной температуре не может быть, строго говоря, названо ни твёрдым, ни жидким 1. Достать легче всего в сапожной мастерской.
X.	Пластелин. Специальный легкоплавкий сплав из различных веществ; при небольшом подогревании (в руках) пластичен; служит в основном для художественной лепки. В продаже встречается в магазинах игрушек, а также торгующих художествен’ ными материалами (рис. 113). Может служить для лепки шариков и т. п., для изготовления форм для гальваностегии (§ 25) и для отливок из гипса, заменяя в этом случае парафин и воск.
XI.	Сургуч. Общеизвестный материал, продающийся в писчебумажных магазинах. Он оказывается полезным для приклеивания нитей к стеклу (раздел 7, II, и риС. 125), заделки отверстий в сосудах для воды и т. п. В школьной практике сургуч вследствие своей хрупкости менее подходящ, чем менделеевская замазка (раздел 7. IV).
XII.	Глина. В сельских местностях глина всегда под рукой у преподавателя. Наиболее пластична белая глина. Она может быть использована, для изготовления форм для отливки (раздел 3, IV). В зависимости от «жирности» необходима примесь того или иного количества песка, иначе после высыхания форма растрескается. Песок следует просеять через мелкое сито для удаления «камушков», присутствие которых очень неблагоприятно скажется при изготовлении форм. Нужное количество песка можно определить на опыте, взяв различные пропорции с глиной, сделав из смесей плитки и высушив их.
XIII.	Хлебный мякиш. Промятый в пальцах чёрный, белый хлеб интересен как пластический материал, который у учителя и учащихся всегда под рукой. Используется чаще всего при домашних опытах по физике для изготовления шариков маятников, прыгающих звёздочек (см. т. II, рис. 163), кратковременной изоляции корковых пробок от проникновения через них воздуха и т. п. Может служить как материал для форм при отливках из воска и парафина (раздел 3, III). Недостаток в том, что после высыхания трескается и отпадает.
1 Кусок вара, положенный на стол, через некоторое время (недели) растекается в «лужу». Металлический шарик, положенный на вар, «тонет»; пробковый шарик, помещённый снизу вара, «всплывает».
§ 10,3
179*
. XIV. Гипс. Белый порошок, при соединении с водой буквально в течение нескольких минут превращается в твёрдую, но сравнительно хрупкую массу. Поверхность можно обработать, скобля, как мел, ножом. Лучший материал для изготовления форм при отливках алюминия, свинца, цинка и других материалов (раздел 3, IV). Приобрести можно в аптеке. За отсутствием гипс может быть заменён алебастром, продаваемым в магазинах стройматериалов. Гипс необходимо хранить в стеклянной банке, закрытой плотной пробкой; при хранении в коробках, особенно открытых, насыщается влагой из воздуха, отвердевает и становится негодным для дальнейшего употребления.
3.	Формы для литья гипса и металлов
I.	Приготовление «раствора» гипса. В какую-либо посуду (консервная банка и т. п ), в которой налита вода, присыпают гипс до получения «растгора» густоты жидкой сметаны, т. е. способного вытекать. При приготовлении производят непрерывное помешивание какой-либо палочкой, что нужно не только для получения однородности раствора, но и для некоторого замедления процесса отвердевания. Так как «раствор» очень быстро твердеет, то его тотчас же по приготовлении следует вылить в заранее приготовленную форму. Оставшийся неиспользованным раствор через 3—5 минут делается твёрдым; развести его водой уже нельзя и поэтому приходится выбрасывать. Если посуда, в которой производилось разведение гипса, нужна для дальнейших работ, остатки раствора надо по заполнении формы удалить из посуды, не давая им окрепнуть. Если раствора нехватило для заполнения формы, нужно возможно быстрее приготовить ещё дополнительную порцию и долить её в форму. Алебастр отвердевает несколько медленнее гипса. Время отвердевания гипса и алебастра можно несколько увеличить, если к воде добавить небольшое количество буры или поваренной соли.
II.	Модели. Формы для отливок из металлов, парафина, гипса и т. п. изготовляются по объёмной модели, являющейся тонной копией нужной отливки. Форма состоит из двух (реже нескольких) разъёмных друг от друга, плотно складываемых между собой частей (опок), чаще всего гипсовых пластинок, на внутренней поверхности которых имеется полое пространство, служащее для заливания расплавленным металлом или другим веществом (рис. 111). Это полое; пространство, соответствуя объёмной форме отливаемой детали, получается посредством оттиска модели в формовочном материале. В некоторых случаях форма, являясь открытой, может состоять только из одной части. Так, например, поступают при отливке «масок» со статуэтки (рис. НО) или цилиндров и палочек, для которых формами служат трубки (рис. 114) или высверленные в доске отверстия (рис. 115).
12*
Рис. ПО. Изготовление формы из пластического материала и отливка в ней гипса (Л — С). Подвешивание статуэтки, покрытой графитом в гальваностегической ванне (D).
§ 10,3
181
Материал, из которого состоит модель, в сущности безразличен, необходимо лишь, чтобы он не сцеплялся с формовочным материалом (гипс1о<м, парафином, глиной и т. п.). Модели могут быть изготовлены из дерева, парафина и других веществ. Моделью шарйка могут служить готовые шарики: металлические, например, от шарикоподшипника, деревянные или стеклянные от игрушек, восковые или парафиновые, тщательно обкатанные (раздел 6, II, и рис. 123). В качестве моделей цилиндра можно подобрать соответствующие части от физических приборов или изготовить модели из дерева или парафина. То же надо указать по отношению к кубикам и пластинкам.
Чем глаже поверхность модели, тем легче станет выниматься модель (после оттиска) из формовочного материала и тем глаже будет поверхность отливки. Поэтому деревянные модели рекомендуется пропитывать с поверхности парафином (раздел 5, III) или окрашивать масляной краской и затем шлифовать мелкой шкуркой.
Во избе'жание слипания модели с формовочным материалом (гипсом или глиной) её поверхность лучше всего покрыть мылом. Применение масла нежелательно, особенно при отливках металла, так как при высокой температуре масло образует пары, что вызовет появление раковин на поверхности отливки и пустот в ней.
111.	Формы для литья из гипса. Отливки из гипса могут понадобиться при работах по гальванопластике и гальваностегии (§ 25) в качестве объектов для омеднения. Так, например, учащиеся с большой охотой обычно снимают форму с лица какой-нибудь статуэтки и полученную гипсовую маску омедняют.
Формы для отливок цилиндров, прямоугольных параллелепипедов и других геометрических тел могут быть сделаны из бумаги или тонкого картона (§ 20). Для лёгкого удаления формы после отливки бумагу берут восковую или же, изготовив форму из обычной бумаги, пропитывают её парафином (раздел 5, II). Снятие гипсовых масок и копий с медалей или других художественных изделий проще ц'сего с помощью форм из пластелина, воска или, что сложнее, из парафина. Эти вещества, подогревая, доводят до состояния’пластичности (раздел 6, 1), раскатывают или разминают в руках в лепёшку и, накладывая, например, на лишэ} статуэтки, плотно обжимают пальцами (рис. ПО, Л). Чтобы воск или парафин не пристал к поверхности статуэтки, соответствующую часТь её смачивают перед оттиском мыльной водой. Полученную таким образом форму заполняют гипсом (рис. НО, В) и получают гипсовую копию (рис. 140, С).
IV.	Формы из гипса и глины для отливок из металлов. При отливках из металла обязательно наличие (или изготовление) модели, объёмные копии которой должны быть отлиты (раздел 4). Для значительного упрощения в работе рекомендуется из картона сделать коробочку, склеив её (§ 20) или сшив углы нитками
IS2
$ 10.3
Рис. 111. Изготовление формы из гипса для отливки металлического цилиндра или шарика (с двумя крючками).
или проволокой (рис. 111, Л). Затем коробочку заливают примерно до половины раствором гипса и вдавливают модель, смазанную мылом, ровно до половины (важно!) внутрь отвердевающего раствора (рис. 111, В). Когда гипс через 5—10 минут достаточно окрепнет, концом стамески выскабливают поверхность а гипса, чтобы она стала гладкой и плоской. Кроме того, необходимо по краям формы вырезать ножом два достаточно глубоких клинообразных углубления Ь и d, нужных для правильной сборки
§ 10,3
183
формы из её двух половинок. Далее производят'отливку второй половины разборной формы, для чего прежде всего накладывают на поверхность гипса а отлитой половины листок тонкой восковой или смазанной мылом бумаги, сделав на последней соответст
вующие вырезы на месте модели и углублений b и d. Клинообразные вырезы смазывают мылом. Затем коробочку заливают доверху раствором гипса (рис. Ill, С).
Дав гипсу как следует затвердеть, т. е. через несколько часов или лучше на следующий день, сдирают боковые края коробки и, действуя осторожно, концом ножа разделяют на две половины форму в том месте, где была помещена бумага (рис. 11, D и Е). Бумагу затем удаляют. В заключение выравнивают все излишние шероховатости на оттиснутой моделью поверхности, заполняют гипсом раковинки, если они там образовались от пузырей воздуха, и, главное, проскабливают литник с, а также (обязательно) тонкие канальцы для выхода воздуха при литье (рис. Ill, F).
Если шарик или цилиндр должен быть снабжён одним или двумя крючками из проволоки, то необходимо, процарапав в гипсовых половинках формы соответствующее углубление, вложить перед отливкой туда кусочки из проволоки (рис. Ill, G и Н). Такую форму при аккуратном обращении с ней можно использовать
ДЛЯ десяти И более ОТЛИВОК. рис Ц2. Выдавливание бруском и Рекомендуется также сохранять дощечкой в глине углублений для её и демонстрировать устрой-	отливки,
ство формы и отливку в ней на
уроке с темой «Плавление». Для некоторых более сложных моделей форму приходится делать составной из трёх, а то и четырёх
частей, чтобы можно было вынуть модель, а впоследствии и от-
литое в ней тело.
Вместо гипса (что сложнее, дольше и хуже по результатам)., можно воспользоваться глиной (раздел 2, XII). Глину приготов-
184
§ 10,3
ляют достаточно густую, чтобы из неё можно было вылепить пластинку — нижнюю половину формы, не прибегая к помощи коробки. Поверхность этой пластинки рационально выровнять с помощью дощечки. После этого модель вдавливают в глину, делают вырезы на краях, кладут восковую бумагу и т. п., т. е. поступают так же, как при приготовлении формы из гипса). Однако необходимо накладывание глины для изготовления верхней половины формы производить после достаточного высыхания нижней,
т. е. через несколько часов. Глину для этой половины надо взять более жидкой и хорошо обжать её на модели, во избежание образования пустот.
Применение глины наиболее рационально для отливания цилиндров, палочек и пластинок с прямоугольным сечением. Нужные формы выдавливают в глине с помощью соответствующих деревянных
n 11Q гт	намыленных палочек (рис
Рис. 113. Пластилин различных цветов. 1J2 А и В) Если ди а метр отливаемой палочки невелик по сравнению с её длиной, то вязальной спицей или проволокой рекомендуется проткнуть сбоку несколько отверстий для выхода воздуха, благодаря чему отлитая палочка стацет иметь на своей поверхности меньше раковин, образовавшихся от пузырей воздуха.
V.	Простейшие формы для отливки из металлов. Бумажные формы ммгут быть использованы для отливок палочек из олова, гарта, требника, свинца и цинка (но не алюминия). Форму изготовляют из писчей бумаги, плотно наматывая её в несколько слоёв на круглый карандаш, стеклянную трубку и т. п. Связав бумагу, чтобы она не раскручивалась, снимают трубочку с модели. Нижний конец формы затыкают свёрнутой бумагой и, зарыв в песок, насыпанный в консервную банку, устанавливают трубку вертикально (рис. 114, В). Полезно иголкой сделать ряд сквозных проколов а аля выхода воздуха и газов, образующихся при выделении паров из бумаги. Для отливок конуса может служить фунтик, свёрнутый из бумаги (рис. 114, Л).
Поверхность отлитой палочки будет содержать на себе раковинки, образовавшиеся от выделившихся из бумаги паров и газов. Чем выше температура жидкого металла, тем, очевидно, значительней будет выделение газов. Кроме того, некоторые сорта бумаги обугливаются. Чтобы найти наиболее подходящий сорт, следует, постелив кусочки различной бумаги, вылить на каждую
§ 10,3
185
из них самое небольшое количество расплавленного металла. После остывания металла можно судить о степени обугливания и, следовательно, о наиболее подходящем сорте бумаги.
Свинцовые и цинковые цилиндры можно отливать также, высверлив сверлом (рис. 115,Л) отверстия в хорошо высушенной доске из несмолистого дерева (берёза, дуб). Доску для вынимания отливок придётся раскалывать (рис. 170).
Рис. 115. Формы из дерева и жести для отливки цилиндров и пластинки.
886
§ Ю,4
Пластинки иногда рационально отливать, пользуясь открытой формой из чёрной жести в виде корытца (рис. 115, В), или в углублениях, выдавленных дощечкой на поверхности куска глины (рис. 112,В) 1. Верхняя сторона отлитой пластины окажется неровной и края, вследствие мениска, закруглёнными, что в некоторых случаях (электроды) не имеет значения. Очевидно, что поверхность в случае надобности можно сделать плоской, опилив напильником (§ 11, 10).
4.	Плавление и отливка
I. Плавление металлов. Для плавления легкоплавких лов (раздел 2) может служить любая консервная банка
носиком (рис. 116), а
Рис. 116. Простейший сосуд для плавления металлов.
метал-с боко-выми 'стенками, обрезанными до высоты 4—5 см, и отогнутым также согнутое из жести или кровельного железа корытце (рис. 199, Н). Для расплавления небольшого количества металла можно воспользоваться столовой ложкой, но обязательно железной (но не алюминиевой) (рис. 114, Д). В качестве нагревателя лучше всего взять примус, но возможно также расплавить металлы на угольях в жаровне или в печи. Самым же лучшим нагревателем для плавления является электрическая муфельная печь (см. т. II, § 18,6 ирис. 130). Настоятельно рекомендуем преподавателю приобрести хотя бы наиболее простую муфельную печку, глиняный или железный тигель и тигельные щипцы (рис. 117). Такая печь сильно упростит плавление металлов и сама по себе явится интересным для учащихся объектом для демонстраций .
Для захвата и переноски банки или корытца с расплавленным металлом плоскогубцами с плотно сжимающимися ручными тисочками (рис. 131, В),
нужно пользоваться губками или, ещё лучше, чтобы зажатый между губками край коробки не мог выскользнуть (рис. 116). Для удержания и переноски тигля, безусловно, нужны тигельные щипцы (рис. 117, В и С).
С подлежащего плавлению металла прежде всего следует по возможности удалить покрывающие его поверхность грязь и отчасти экислы, но чистка «до блеска» не нужна. Кроме того,
1 Жесть следует брать возможно более тонкой, так как её после отливки приходится разгибать по краям для вынимания отливки.
§ 10,4
18 7
желательно разделить металл на небольшие куски, что сравнительно легко выполнимо для свинца, олова и отчасти для алюминия, для чего можно' воспользоваться старым топором, рубя им металл посредством ударов по обуху тяжёлым молотком. Амальгамированный цинк от старых элементов хрупок, поэтому его нетрудно разбить молотком на части на нако
вальне.
Возникающие при нагревании окисли (угар) образуют на поверхности расплавленною металла нечто подобное шлаку в виде порошка. Угар образуется тем интенсивней, чем до большей температуры нагрет металл по сравнению с его температурой плавления. Засыпание поверхности печной золой или бурой, защищающей металл от соприкосновения с воздухом, способствует уменьшению угара. Особенно много окислов (угара) образуется . при плавлении цинка, поэтому перегревать его и вообще долго держать в расплавленном состоянии не рекомендуется.
Расплавление металла в классной комнате нежелательно, так как при сгорании грязи и масла образуются дурно пахнущие газы и пары. В известной мере возникновению запаха можно воспрепятствовать, обжигая металл перед плавлением на пламени паяльной лампы или примуса.
Рис. 117, А. Муфельная электрическая печь.
Рис. 117, В, С. Применение тигельных щипцов.
188
§ 10,4
II.	Приготовление сплавов. При изготовлении сплавов сначала плавят наиболее тугоплавкий металл, затем, сняв корытце с огня, кладут кусочки более легкоплавкого металла и дальнейший нагрев ведут только в том случае, если последний не расплавится за счёт теплоты более тугоплавкого металла. Если же посту, пить йаоборот, т. е., например, изготовляя сплав для пайки, расплавить сначала более легкоплавкий металл олово и затем добавить туда свинца, то к моменту расплавления последнего значительная часть олова окислится, превратившись в порошок.
В школе чаще всего приходится изготовлять сплав для пайки и для демонстрации — сплавы Вуда и Розе.
III.	Сплавы свинца и олова для пайки. Такие сплавы применяются в основном для паяния и обычно носят название мягких припоев (§ 12, 2, II). Наибольшее применение находит себе сйлав, состоящий из 3 частей олова и 7 частей свинца.
Состав сплавов свинца и олова, плавящихся при различных температурах и предназначеных для пайки, дан в таблице VIII.
Оловянно-свинцовые припои
Таблица VIII
№	Количество частей		Температура плавления припоя (в градусах)	Предназначается для папки
	свинец	I олово		
1	1	2	171	Легкоплавких металлов
2	4	6	195	
3	1	1	220	Жести и латуни
4	6	4	240	Листовой латуни, железа, белой жести и медных проводов
5	2	1	250	Листового цинка и оцинкованного железа
6	7	3	260	Латуни, меди, железа, цинка, оцинкованного железа
7	3	1	270	Изделий из свинца
Сплав изготовляют согласно указаниям, данным в подразделе II, производя перемешивание металлической палочкой или полоской.
IV.	Сплавы Вуда и д’Арсе. Эти легкоплавкие сплавы прежде всего интересны для демонстрации на уроке как плавящиеся в горячей (Вуда) или в кипящей (д’Арсе) воде. Практическое применение их в школе ещё заключается в заливке кристалла детектора к Согласно указаниям, данным в подразделе II, сначала плавят свинец, затем кадмий и висмут и, наконец, олово.
Отливать эти сплавы для хранения и демонстраций следует в виде палочек в бумажных трубочках (раздел 3, 5, и рис. 114).
1 Сплав Вуда продаётся иногда в радиомагазинах под названием сплава для впаивания кристалла у детектора.
§ 10,4
189
Легкоплавкие сплавы
Таблица IX
Сплав Вуда
(температура плавления 66—71°)
Висмута металлического ............. 7—8	частей
Олова................  4	части
Кадмия............. 1—2	»
Свинца ............... 2	»
Сплав д’Арсе
(температура плавления 94—95°)
Висмута металлического .............
Свинца ............
Олова..............
8 частей
5	>>
3 части
V. Отливка палочек припоя. Для удобного пользования припоем (§ 12, 2, II) его следует отливать в виде палочек длиной 25—
30 см. Форму для отливки палочек проще всего сделать из полоски жести, согнув её уголком (§ 13, 8) (рис. 118, Л). Ещё удобнее для отливания нескольких палочек одновременно полоске жести придать вид «гармодь ки» (рис. 118, В). Во избежание прилипания припоя к форме надо жесть предварительно обжечь для удаления полуды. Уголок или гармошку кладут на песок и насыпают ещё песку
горками ПО краям формы, чтобы рис. 118 Л Простейший спо-
воспрепятствовать вытеканию ме- соб изготовления формы из же-талла с этих краёв. Возможно- так- сти для отливки палочки при-же такие формы сделать из картона.	поя-
VI.	Отливка тары («дроби»). Для отливки тары более всего пригоден свинец, но её можно с/глить также из гарта или цинка (раздел 2, II). Наиболее простой способ заключается в выливании
Рис. 118, В. Форма для отливки палочек припоя.
возможно более тонкой струёй расплавленного металла в ведро с холодной водой. Чем с большей высоты производится выливание металла, тем форма дробинок будет ближе к шарообразной. Возможно на пути струи расположить металлическую сетку. Иногда
190
§ 10,4
рекомендуют для дробления струи воспользоваться веником (из травы 1).
VII.	Отливка металлов в формах. Основное условие для удачной отливки в гипсовой или глиняной формах их «сухость». Если же форма недостаточно просушена, то образовавшиеся пары воды приведут к возникновению углублений (раковин) от пузырей пара
Рис. 119. Отливание шарика из металла.
на поверхности отливки, а иногда и полостей внутри неё. В обычных условиях в сухой комнате гипсовая форма просыхает в течение 2—3 суток; положенная в истопленную, на не горячую печь— в течение нескольких часов. Раковины на отливках получаются также, когда в форму попадает тем или иным путём масло. Поэтому, в частности, проволочки, закладываемые иногда в отливаемые предметы (рис. 111, G и Я), надо предварительно прокалить.
Самый процесс отливки очень прост. Связав гипсовую форму возможно плотнее через литник, снабжённый наверху воронкооб-
1 О приготовлении тары в виде порошка см. § 12, 2, III.
§ 10,4
191
разным углублением, наливают расплавленный металл до заполнения литника (до самого верха!) (рис. 119, Л). Для расплавления металла берут столько, чтобы его с избытком хватило для заполнения формы. Если же металла нехватит, то при дополнительной заливке его через некоторое время отлитый предмет выходит с ясно» видимым «швом», а иногда и разваливается на две половины по этому шву. Избыток металла нужен ещё и потому, что сначала из тигля или корытца выливается чистый металл, последние же порции его могут содержать скислы. При отливке надо следить, чтобы окислы, плавающие на поверхности металла, обычно в виде порошка, не попали в литник, иначе или литник может оказаться засорённым, или кусочек окисла, увлечённый струёй металла внутри формы, испортит в той или иной мере отливку.
Через некоторое время (для шариков обычно 3—5 минут) форму освобождают от бечёвки, разнимают на её составные части (рис. 119, В) и осторожно, чтобы не испортить формы, вынимают отливку (рис. 119, С). Излишние отростки, получившиеся от литника и некоторых канальцев для выхода воздуха, аккуратно срезают ножом (рис. 119, D,) а если металл твёрд (гарт и цинк), -отламывают, а остатки отростков спиливают напильником.
Отливка металла в простейших формах (рис. 114 и 115) производится подобным же образом. ()днако верхняя грань отлитого предмета получается всегда неровной с тем большей усадочной раковиной, чем значительнее объём отливки (рис. 119, Е), Эта грань может быть выравнена в плоскость с помощью ножовки или напильника (§ 11, 10).
VIII. Плавление воска, парафина и т. п. Парафин, воск, канифоль, сургуч и т. п. плавят в такой же посуде, как металл, причём наиболее удобной посудой является корытце (рис. 199). Обычно при расплавлении парафина, воска и других веществ прибегают к помощи примуса или спиртовки. Однако так как эти источники теплоты, в особенности первый, дают пламя, сосредоточенное на сравнительно небольшой поверхности, то плавление сопровождается интенсивным образованием дурно пахнущих паров,-а у таких веществ, как сургуч, возникает подгорание. Поэтому рациональнее расплавлять эти вещества на краю топящейся кухонной плиты или поместив корытце на слой песка, насыпанного на железный противень или сковороду, нагреваемых на примусе. Лучше всего, для избежания парообразования, парафин и воск плавить в посуде, помещённой в кипящую воду, налитую в кастрюлю.
Важно не допускать проникновения грязи в расплавленный парафин или воск. Эта грязь придаёт бурую окраску и, главное, ухудшает изолирующие свойства. Во избежание грязи корытце берётся из белой жести и перед закладкой туда парафина вытирается чистой тряпкой. Если куски парафина загрязнены на поверхности, грязь надо выскоблить ножом. При хране-
192
§ Ю,5
нии парафина же или воска следует защищать их от пыли, помещая в широкогорлую банку или коробку.
IX. Отливка из парафина. Для отливок пластинок из парафина и воска лучшими формами являются металлические, сделанные, например, из белой жести. Парафин и воск при затвердевании «садятся», т. е. уменьшаются в своём объёме, благодаря чему, в особенности при охлаждении форм на морозе, отлитый предмет при постукивании легко выходит из формы. Если это почему-либо не получается, то металлическую форму можно подогреть на пламени спиртовки, проводя им последовательно по всем частям формы, чтобы достигнуть равномерного прогрева. После такого сплавления поверхности отлитого предмета его легко вынуть. Обычная отливка из парафина и воска — изготовление пластинки для сравнения теплоёмкости веществ (см. т. II, § 39, 4, и рис. 282). Парафин и воск могут быть также отлиты и в бумажных формах, причём обязательно бумагу смазать изнутри жидким мылом, тогда её нетрудно содрать по затвердевании отливки.
Сделанные отливки из парафина и воска легко обработать с помощью ножа, скобля их с поверхности. Так, например, можно из отлитого или слепленного цилиндрика сделать пробку для электроскопа, из пластинки — основные детали для фотометра Жолли. Однако воск, и особенно парафин, хрупок и поэтому для отделения более крупных кусочков лучше прибегать к помощи ножа, настолько подогретого на пламени, чтобы он плавил парафин. Отверстие в парафине лучше проплавлять сначала более тонким, чем нужно, стержнем, а затем пользоваться более толстым, но в меньшей степени подогретым. Раковинки на поверхности парафиновой отливки не трудно заплавить, кладя на них кусочки парафина и расплавляя его подогретым ножом.
5. Пропитывание парафином бумаги, дерева, изоляции у проводов
I. Назначение пропитывания парафином и воском. Парафинирование или вощение бумаги, картона, дерева и пробки применяется для придания им свойств: а) водонепроницаемости (сосуды для воды); б) кислотоги щёлочеупорности (крышки и прокладки для электролитических ванн, аккумуляторов и т. п.); в) воздухонепроницаемости (корковые пробки, древесина); г) твёрдости или жёсткости (коробки); д) получение полупрозрачных матовых экранов для оптических целей (восковая бумага); е) улучшение изолирующих свойств и др. Для дерева или пробки иногда возможно ограничиваться пропитыванием их поверхности, иногда же приходится прибегать к сплошному заполнению парафином пор в материале.
II. Пропитывание парафином бумаги и поделок из неё. Для парафинирования бумаги необходимо достаточно широкое и длин-
НО,5
193
ное корытце, чтобы можно было пользоваться приёмом, показанным на рисунке 120, Л, т. е. медленно протаскивая бумагу через расплавленный парафин. Пропитанную парафином и неостывшую бумагу нельзя класть на стол, так как она приклеится к нему; её следует вешать до остывания и затвердения на верёвку, как бельё, лучше с помощью клямера (рис. 120, В). Чем горячее парафин и чем медленнее производится протаскивание бумаги, тем тоньше она будет после пропитывания, что, вообще говоря, более желательно. Излишек парафина обычно стекает к одному
Рис. 120. Парафинирование бумаги.
краю, где образуется соответствующее утолщение. Если нужно удалить излишки парафина, то пропитанный лист кладут между двумя листами бумаги и сквозь один из них проглаживают горячим утюгом. При этом важно, чтобы успеть до остывания бумаги разделить её и вынуть парафинированный лист, иначе он приклеится к облегающим его листам.
Парафинирование и вощение бумаги предпринимается для закрепления магнитных спектров (см. т. II, § 69, 5, и рис. 505), изолирования бумаги для плоских конденсаторов, получения полупрозрачной бумаги для экранов и т. п.
Коробочки и другие изделия сначала складывают из бумаги, затем слегка сшивают нитками или тонкой проволокой в тех местах, где они могут развернуться После этого, поместив их в корытце с расплавленным парафином, поворачивают всевозможным образом до тех пор, пока все её части не окажутся пропитанными. После вынимания из парафина коробочку надо вы-
1 Склеенные коробочки при парафинировании обычно разваливаются.
13 Е. Н. Горячкин, т. III
194	§ 10,5
править в нужных местах пальцами, иначе, остынув, она сохранит на себе все случайные изгибы. После же остывания парафинированная бумага легко ломается, почему невозможно выправить недочёты в её форме. Впрочем, если это случилось, можно осторожно подогреть коробочку в потоке тёплого воздуха над пламенем или над электрической плиткой, пока парафин утратит свою ломкость. Образующиеся по тем или иным причинам дефекты (изломы, затвердевание капли и пр.) можно выправить, прикладывая на соответствующее место конец нагретого ножа, металлической пластинки и т. п.
III.	Пропитывание парафином дерева, пробки и других пористых материалов. Для определения наружного объёма пористых тел неправильной формы, например кусочков кирпича, мела, пробки и т. п., посредством погружения йх в воду, следует покрыть их парафином или воском только с поверхности. Для этого их на самое короткое время погружают в расплавленный парафин и, перевернув в нём, вынимают. Затем парафин сплавляют, слегка прогревая на пламени спиртовки.
Сплошное пропитывание парафином дерева, картона и пробки достигается путём длительного погружения их в расплавленный парафин. При этом необходимо придерживать их, чтобы они целиком находились ниже поверхности парафина. Кусочек пробки или дерева удобнее всего надеть на конец проволоки для удерживания их от всплывания. При погружении в горячий парафин изделий из дерева, а тем более пробки выделяется большое количество воздуха и паров воды, заполнявших поры в этих материалах, так что начинает казаться, что парафин закипел. Парафин при этом следует подогревать, и тем дольше, чем совершеннее надо произвести пропитывание. Дерево и пробка после пропитывания становится много более жёсткими !, а также изменяются в своём объёме; в частности, заранее просверленные отверстия уменьшаются.
Важно быть осторожным при использовании парафинированных пробок при затыкании ими тонкостенных колб, пробирок и т. п., так как такие пробки утратили свои эластичные свойства. Отверстия для стеклянных трубок в пробках надо просверливать после парафинирования или расширять сверлом сделанные ранее отверстия, так как диаметр их уменьшается.
IV.	Пропитывание парафином изоляции у проводов. Пропитывание парафином предпринимается иногда для проводов с бумажной обмоткой ПВО или ПБД (§ 15, 2, III, и рис. 230) (для улучшения изоляции). Кроме того, оно применяется при намотке катушек с отдельными плоскими секциями, что требуется, например, при изготовлении высоковольтных трансформаторов сдиско-
1	Много менее жёсткими получаются пробки при погружении их на 10— 12 часов в смесь вазелина (2 части) и парафина (7 частей) при 40—50°С.
§ 10,5
вэй обмоткой и катушек Румкорфа. В этом случае не только значительно улучшается изоляция между проводами, но и происходит склеивание их, благодаря чему намотанная таким образом
Рис. 121. Станок для намотки дисковой катушки.
плоская катушка (диск) станет сохранять свою форму без каркаса. Для намоток таких катушек пользуются станочком, подобным показанному на рисунке 121 и состоящим из вала а, снаб-
Рис. 122. Парафинирование проЪода при намотке дисковой катушки.
жённого резьбой и двумя гайками, трёх кружков из фанеры &, с и d и подставки. При намотке провода с его парафинированием применяют установку, показанную на рисунке 122, причём провод пропускается через колечко, укреплённое на дне сосуда с расплавленным парафином.
13*
196
§ 10,6 и 7
Для облегчения снимания намотанной плоской катушки со станочка на кружки b и с перед намоткой накладываются листы •бумаги, а кружок d в любую из сторон делается слегка конической формы. Станочек следует располагать возможно ближе к корытцу и парафин подогревать, иначе последний, остывая, не станет склеивать провода в катушке.
6.	Лепка из воска и парафина
I.	Придание парафину пластических свойств. Парафин и воск обладают пластическими свойствами только при температурах 35—40° и выше. Небольшие количества этих веществ можно сделать пластичными, нагревая в руках. Для получения более значительных количеств рекомендуется расплавлять их в корытце и, дав остынуть до начала полного затвердения, использовать для лепки и т. п.
Рис. 123. Изготовление шариков из воска
II.	Изготовление шариков. Для некоторых опытов, например для сравнения теплопроводности (см. т. II, § 37, 2, и рис. 258), приходится использовать шарики, сделанные из легкоплавких материалов. Шарики из пластмассы, воска и парафина сначала слепливаются грубо между пальцами, затем для придания более правильной формы прокатываются между ладонями, а затем на столе при помощи фанерной дощечки (рис. 123, В). При этом как одну из ладоней, так и дощечку надо двигать так, чтобы они описывали окружности. Если шариков надо изготовить сравнительно много и притом примерно одинакового размера, то рационально сначала скатать «колбаску» и затем разрезать её ножом на отдельные кусочки (рис. 123, Л).
7.	Замазки
I.	Виды замазок. При изготовлении самодельных приборов нередко приходится соединять наглухо между собой стекло: с деревом, с металлом, с картоном или со стеклом же, приклеивать к стеклу проволоку, бечёвку и т. п. По большей части тре
§ 10,7
197
буется, чтобы соединение оказывалось водоупорным, т. е. не пропускало воды. Склеивание или соединение производится чаще всего при помощи замазок.
Замазки бывают двух видов. Одни замазки «химические», пластичны только после своего приготовления и затем под влиянием происходящих химических реакций раз и навсегда отвердевают. Другие замазки «физические», становятся пластичными после некоторого подогревания и, в частности, могут быть вновь размягчены тем же способом. В подразделах III—V даны рецепты приготовления различных замазок, из которых наибольшее значение имеется так называемая менделеевская замазка, применяемая буквально на каждом шагу каждым опытным преподавателем при постановке им опытов. Существуют также огнеупорные замазки, выдерживающие сильное нагревание.
II.	Важнейшие условия для прочного соединения замазками. Для получения возможно более прочного соединения замазками важно надлежащее состояние поверхностей склеиваемых предметов. Прежде всего эти поверхности должны быть совершенно чисты. Поэтому там, где ляжет замазка, например у стёкол, промывают и протирают склеиваемые края сухой тряпкой с мелко истолчённым мелом, у металла очищают наждачной или стеклянной бумагой. Особенно важно, чтобы места склейки были совершенно сухи. Лучше всего сцепление достигается между шероховатыми, не отполированными поверхностями, поэтому иногда края стёкол матируют, т. е. делают матовыми посредством наждака (§ 18, 12, 1). Такие пористые материалы, как дерево, картон, мел и др., при пользовании масляными замазками совершенно необходимо на склеиваемом месте покрывать кистью один раз варёным маслом (олифой) (§ 9, 5, III), иначе после отвердевания замазка отвалится. Накладывание замазки производится после высыхания олифы.
При соединении замазками физическими (сургуч, менделеевская замазка и т. п.), т. е. размягчаемыми подогреванием, безусловно, необходимо подогревать склеиваемые поверхности. Так, например, если капнуть на холодное стекло, металл и т. п. сургучом, то он после остывания даже при небольшом усилии отскочит. Если же стекло или металл подогреть, то капелька сургуча сцепится много прочнее L
При соединении краёв стёкол, что нужно, например, при изготовлении сосудов (см. т. II, § 247, и рис. 150), лучше всего подогретые на пламени края покрыть менделеевской замазкой и затем слегка оплавить замазку на Пламени спиртовки (рис. 124, А и В). После этого, пока замазка не отвердела, края стёкол соединяют между собой под нужным углом, плотно прижимая их друг к другу
1 Сцеплению сургуча обычно препятствует тончайший слой воздуха, воды или жира.
198
§ 10,7
(рис. 124, С). В заключение шов промазывают для большей прочности замазкой и проплавляют посредством прикладывания конца металлической «кочерёжки», нагретой на пламени. Так поступают и с наружной и с внутренней стороны сделанного шва.
Рис. 124. Склеивание стёкол.
Для присоединения нитки или проволоки к картону, стеклу или к металлу сначала намазывают небольшое количество менделеевской замазки или сургуча (рис. 125, Л), после чего наклады-
Рис. 125. Приклеивание нитки к стеклу.
вают нитку и вновь капают расплавленной замазкой (рис. 125, В). В заключение, что совершенно необходимо, иначе замазка отскочит, накалённым концом проволоки («кочерёжкой») расплавляют замазку (рис. 125, С) и выравнивают, обжимая влажными пальцами.
§ 10,7
199
III.	Масляные (оконные) замазки. Замазка составляется из олифы и мелко истолчённого, просеянного и хорошо высушенного мела. Важнейшее условие для получения прочной, не отваливающейся замазки — наилучшее качество олифы. Натуральная олифа (§ 9, 2, VII) даёт замазку, которая водоустойчива и после своего отвердевания с большим трудом поддаётся действию даже ножа или стамески.
Для приготовления мел насыпают горкой с конусообразным углублением на лист железа, наливают в углубление небольшое
Рис. 126. Изготовление замазки.
количество олифы (рис. 126) и смешивают палочкой. При этом важно, чтобы между листом и замазкой оставался слой мела, иначе она начнёт прилипать к листу. Затем замазку месят руками на слое мела, подобно тесту, до достижения нужной густоты. Признаком, .что замазка достаточно хорошо промешана, служит прекращение прилипания её к пальцам.
Масляную замазку наивысшей прочности можно приготовить, смешав и промесив с 6—8 частями особо тонко размолотого мела (зубной порошок) 2 части тёртых белил (лучше свинцовых, чем цинковых) или такого же количества железного сурика с 2—3 частями натуральной олифы. Такую замазку рекомендуется применять для приборов, аквариумов и т. п.
Масляную замазку долго хранить на воздухе нельзя — она быстро отвердевает сначала с поверхности, а затем и внутри. Если нужно сохранить её в течение нескольких дней, её помещают в сосуд с водой.
Замазка, изготовленная на искусственной олифе, отвердевает быстрее, чем замазка из натуральной олифы. Водоустойчивость её различна, завися от количества натуральной олифы, входящей в состав искусственной. Замазка, замешанная на минеральном масле, совсем не отвердевает. Для замазывания оконных рам отвердевающей, но легко отделяющейся весной может служить
200
§ Ю.7
замазка, составленная из 2 частей канифоли (раздел 2, VII), 1 части сала топлёного и 9—10 частей молотого мела. Для её изготовления расплавляют канифоль и добавляют туда сначала сало и, когда оно растопится и смешается с канифолью, насыпают мел. Замазку необходимо хорошо промешать при помощи лучинки, подогревая на небольшом огне.
IV.	Менделеевская и фарадеевская замазки. Как уже указывалось, менделеевская замазка имеет важнейшее значение в лабораторной технике физического кабинета. Однако она может быть заменена более простой по составу и по изготовлению замазкой Фарадея.
Состав замазки Менделеева такой:
Канифоль ............................ 100	частей
Воск (натур.)......................... 25	»
Мумия1 . . .	’..................... 40	»
Олифа натуральная...................... 1	часть
Для приготовления расплавляют в корытце воск и, сняв пену, если она образовалась, кладут канифоль1 2. После этого весьма желательно, но не обязательно, прогревать в течение Р/2—2 часов при температуре 180—200°. Затем прибавляют мумию, сильно прогретую на чугунной сковороде и, наконец, вливают олифу. Смесь при её варке следует непрестанно мешать. После изготовления замазку отливают в бумажные формы (трубки или коробки), смазанные внутри мылом.
Фарадеевская замазка приготовляется подобно менделеевской замазке. Состав фарадеевской замазки такой:
Канифоль ......................... /5	частей
Воск (натур.)....................... 1	часть
Мумия............................... 1	»
Замазки Менделеева и Фарадея при применении размягчают, как сургуч, т. е. разогревают в пламени спиртовки.
V.	Замазки разные 3.
Замазка для склеивания стекла со стеклом.
Полевой шпат в порошке............. 2	части
Мельчайший порошок стекла.......... 1	часть
Жидкое стекло...................... 2	части
Смешать до получения сметанообразной массы.
1 Мумия (порошком)—дешёвая красная краска, продаваемая в магазинах стройматериалов.
2 Известный методист-физик В. В. Л ер мантов указывает на несколько иной способ приготовления. Именно он рекомендует, расплавив воск и канифоль, «варить на ровном огне, пока пена не осядет сама собой без снимания». «Расплавив канифоль, надо сейчас же уменьшить огонь горелки и добиваться уничтожения пены при температуре, едва превышающей ту, которая нужна для того, чтобы вполне расплавить замазку».
3 См. также § 18, 12, VIII.
£ 10,8
2CI
Кислот о- и щёлочеупорная замазка (глёт с глицерином).
Свинцовый глёт (окись свинца) на жестяном листе прокаливают 1—2 минуты при 200—400° (на примусе) и, охладив, замешивают на глицерине до густоты сметаны.
Замазка стынет через полчаса, выдерживает до 270°, не чувствительна к воде, кислотам, щелочам, хлору. Склеивает дерево, металл, стекло, фарфор.
Теплоупорная замазка (из талька).
Продажный порошок талька замешивают на жидком стекле до густоты сметаны. Твердеет около часу. Выдерживает нагрев до температуры 400—500°.
Замазка для аквариумов (по В. В. Лермантову).
«Берут равные части по объёму глёта (окиси свинца), толчёной пемзы и жжёного гипса (по другому рецепту — строительного цемента), полторы части толчёной канифоли и всё обращают в густое тесто с варёным льняным маслом. Полежав 12 часов, масса становится пластичной, тогда её и надо употреблять; потом она скоро черствеет и начинает затвердевать. Уже на другой день она достаточно подсыхает с поверхности, чтобы выдержать воду, хотя внутри отвердевает медленно. При подогревании и засохнувшая замазка размягчается» (В. В. Л е р м а н т о в, Методика физики).
8.	Сгибание и склеивание плексигласса
I.	Нагревание. Плексигласе, о свойствах которого см. § 11, 2, XI, становится пластичным при нагревании до 105—150°. Однако для несложных изгибов плексигласса вполне возможно нагреть его в воде, доведя её до кипения. Более рационально нагревание производить в восходящем токе теплового воздуха, получаемом от электрической плитки или фитильной керосиновой «кухни» (керосинки). Лист плексигласса непрерывно перемещают, как указано на рисунке 127, В, прогревая его преимущественно на том месте, где должен быть произведён изгиб. Для прогревания небольших полосок можно воспользоваться спиртовой лампочкой. Нагревание ведётся до тех пор, пока в руках не создастся ощущение, что плексигласе стал пластичным. Сделав несколько пробных нагревов, преподаватель может приобрести навык определения нужной степени нагрева.
П. Изгибание под углом. Изгибание можно производить на краю стола или лучше на заготовленном отрезке доски, край которой или закруглён, или, наоборот, образует двугранный прямой угол, соответственно требованиям изгиба. Поверхность доски, и, главное, её край должны быть отшлифованы стеклянной бумагой (§ 8, 19, II), так как сильно размягчённый плексигласе при её обжимании может воспринять структуру этой поверхности. Рационально постелить на край лист хорошей бумаги, или, что»
Рис. 127. Полировка плексигласса (Д). Нагрев (В) и изгибание под прямым углом (С и D).
§ 10,8
203
лучше, байки, или, ещё лучше, фланели (рис. 127, С). Изгибание производят, как указано на рисунке 127, D. Полезно, чтобы помощник обжал тампоном из байки или фланели грани около изгиба и разгладил их, но это необязательно, если плексигласе был достаточно подогрет. Подобным же образом, заготовив форму или воспользовавшись каким-либо подходящим предметом как шаблоном, можно производить изгибания плексигласса, например, по цилиндрической, конической и другим поверхностям.
Согнутый плексигласе, подогрев его на месте изгиба, можно в случае надобности выпрямить, распластав на плоской поверхности (крышка стола, стекло) и разглаживая посредством тампона из фланели (рис. 127, Л).
III. Формование вытяжными штампами. Сообщив подогреванием (по др аз а дел 1) плексиглассу пластические свойства, нетрудно, имея модель, например, оптической линзы или другого предмета, придать плексиглассу форму поверхности этой линзы. Так, например, можно скопировать крупную линзу конденсора \ достав её на некоторое время. Модель может быть изготовлена также из дерева или другого материала, выдерживающего нагревание до 150—200°, и оклеена байкой (рис. 128, Л). Можно ограничиться лишь одной матрицей, но возможно сделать также и пуансон. Положив копируемую линзу или матрицу на стол, подогревают плексигласе (рис. 127, В) до тех пор, пока не обнаружится его некоторое (слабое) прогибание под действием силы тяжести. Наложив размягчённый плексигласе на линзу тампоном из фланели, формуют его, прижимая к поверхности линзы (рис. 128, В). Если же имеются матрица и пуансон, то, оклеив их поверхность байкой, кладут лист плексигласса на матрицу и, сначала поступая, как указано выше (рис. 128, В), а затем действуя пуансоном, как прессом, окончательно формуют плексигласе и так оставляют до остывания.
IV. Склеивание. Плексигласе хорошо склеивается не только внакладку, внахлёстку, но и встык. Проще всего склеивание производить дихлорэтаном, наносимым посредством кисточки на склеиваемые участки. Из таких же растворителей, как ледяная уксусная кислота (§24, 3,1V) и смесь ацетона и амилацетата 2 (§9, 2, XII), приходится изготовлять сначала клей, растворяя в них до получения «сиропа» стружки, опилки или кусочки плексигласса. Это осуществляется посредством заливания в плотно закрываемой бутылке кусочков плексигласса тем или другим растворителем и время от времени взбалтыванием приготовляемого раствора.
1	Описание и фотоснимки (рис. 128, А—D) соответствуют изготовлению плосковыпуклой линзы для фотоувеличения (d = 24—25 см), нужной для той же цели и для обеспечения видимости при некоторых демонстрациях в классе мелких объектов. В частности, такие линзы находят себе применение для увеличения размеров экрана телевизора.
2	Жидкость для смывки лака с ногтей, продаваемая в аптеках.
У':> '
Рис. 128. Пуассон и матрица для формования частей линзы (Л). Формование вытяжением (В). Части плосковыпуклой линзы (С). Вид линзы после склеивания частей (В).
§ 11,1
205
Прочность склеивания зависит в основном от тщательности подгонки друг к другу склеиваемых частей. Эти части совершенно необходимо настолько плотно подогнать друг к другу, чтобы между ними не оставалось ни малейших зазоров, что достигается опиливанием напильником (§ 11, 10) и шлифовкой (§ 11, 2, XI). Если производят склеивание встык, то для правильной опиловки граней (их плоскостности и перпендикулярности к боковым граням) рекомендуется плексигласе зажать между двух стальных мерных линеек (рис. 144, А). Тогда шлифуя личным напильником (рис. 138), нетрудно добиться лучших результатов. Вторым условием для прочной склейки является чистота склеиваемых частей, что достигается протиранием бензином или древесным спиртом.
Для склейки смазывают поверхности кисточкой дихлорэтаном или указанным раствором, накладывают друг на друга или стыкают и спрессовывают посредством груза или струбцинок1. Натёки клея, выдавленного из шва, следует тотчас же удалить посредством лезвия безопасной бритвы. Склеивание происходит через несколько часов. На русунках 128, С и D показана линза, склеенная из отформованной на модели выпуклой части и пластинки плексигласса 1 2.
§ 11. О СЛЕСАРНОМ ДЕЛЕ
1. Назначение работ
При кружковой работе приборы делаются, главным образом, из дерева, стекла, картона, жести, проволоки и др.; в некоторых же случаях нельзя обойтись без металлических частей, требующих слесарной обработки. То же может потребоваться при ремонте покупных приборов. Однако овладение слесарным делом настолько длительный и трудоёмкий процесс не только для учащихся, но и преподавателя, что при работе в кружках приходится ограничиваться применением лишь самых простейших слесарных инструментов и приёмов, а иногда заменять металл другими подходящими материалами для облегчения обработки и её ускорения. Таким образом, преподаватель и учащиеся должны лишь уметь правильно воспользоваться слесарным инструментом в самых простых случаях, т. е. когда, например, надо металл отрезать, несколько опилить и просверлить. Поэтому здесь собственно не описываются приёмы слесарных работ, а лишь в самых общих чертах даются указания о пользовании важнейшими слесарными инструментами, без многих из которых нельзя обойтись не только при какой угодно практической работе кружка, но и вообще при ведении хозяйства физического кабинета.
1 Для распределения давления /следует воспользоваться подкладками из клеёной фанеры, школьных линеек и т. п.
2 Такая линза для своего действия должна быть заполнена через сделанное отверстие дистиллированной водой, парафиновым маслом или глицерином.
206
§ П,2
Учитывая задачи внеклассных работ, преподавателю следует к работе кружка заранее приготовлять нужные «полуфабрикаты», чтобы учащийся скорее доделывал части и собирал прибор, чем его целиком изготовлял. Об этом приходится повторять ещё раз, таю как нередко наблюдается, что в кружках за «ремесленнича-нием» исчезает физика. Желательно, чтобы приёмы пользования инструментом (тиски, напильник, дрель) были показаны всем учащимся. Естественно, что эти приёмы будут использованы каждым учащимся только частично, в зависимости от вида осуществляемого им прибора. Однако это обязывает в свою очередь преподавателя овладеть в известной мере приёмами, чтобы не насаждать грубого кустарничества.
2. Материалы
D	Е
Рис. 129. Некоторое сортовое железо: А — полосовое. В — круглое (прутки). С — угловое. D — однотавровое. Е — швеллерное (коробчатое) .
Для упрощения обработки при отделке следует, как правило, стремиться к тому, чтобы металлические детали приборов изготовлялись из цветных металлов. Кроме того, железо, особенно с плохо отделанной поверхностью, легко окисляется, т. е. ржавеет. К использованию железа надо прибегать в тех случаях, когда оно необходимо как вещество (магнитопроводы и т. п.).
В нижеследующем перечне материалов указаны не только металлы, но и некоторые изолирующие вещества, которые для обработки требуют слесарных инструментов и приёмов.
I.	Железо !. Нет надобности запасать различные старые желез
ные части в кабинете, как, например, части машин, которые в большинстве случаев являются чугунными или стальными и поддаются обработке лишь с огромным трудом. Кроме листового (кровельного) железа, жести и проволоки, важно иметь обрезки прутков и полосового железа (рис. 129, А и В), а также куски так назы
1 Термин железо применяется здесь условно. Действительно, для изготовления (различных предметов, называемых нами в обиходе железными, применяются сплавы железа с углеродом — стали. Поэтому согласно современной научно-технической терминологии правильнее было бы говорить, на
§ И,2
207
ваемого обручного железа (6 = 1—3 мм). Нужными окажутся также обрезки газовых или водопроводных труб. Если железные части с трудом поддаются опиловке, резанию и т. п., то для облегчения обработки их полезно предварительно отжигать (раздел 4). Это, как правило, необходимо для стали \ иначе её обработка будет весьма трудна, а то в условиях школы и вовсе невозможна.
II.	Латунь — основной материал для слесарных поделок. Следует поставить себе за правило производить сбор всякого рода латунных частей и обрезков, большинство которых найдёт себе применение при изготовлении приборов. Непригодные же части следует сдавать как утиль. Особенно нужны обрезки листовой латуни (6=1—3 мм) и прутков круглого и прямоугольного сечения, которые можно достать в шефствующей производственной организации.
Обрабатывается латунь в условиях школьной мастерской легче и чище, чем железо. Паяется и лудится хорошо. Под ударами молотка тянется, но в меньшей мере, чем красная медь; тягучесть увеличивается при нагреве или после отжига (раздел 4 ), наоборот, проковка в холодном состоянии увеличивает упругие свойства. Режется ножовкой и ножницами (листовая) легче железа. На газовой горелке с дутьём может быть расплавлена (900°) и использована для литья 2.
III.	Красная медь. Достать сравнительно трудно, впрочем особой надобности в ней как в поделочном материале нет; за исключением случаев, когда она нужна именно как медь, т. е. для изучения теплопроводности (см. т. II, § 37, 6, и рис. 270), удельного веса (см. т. II, § 65, 5, и рис. 474), электропроводимости (см. т. I, рис. 120, IV) и т. п. За отсутствием листовой меди для некоторых опытов по электролизу можно применять медную проволоку от электрических проводов (см. т. II, § -68, 7, и рис. 497). Благодаря своей гибкости исключительно полезны при построении моделей медные трубки, применяемые в некоторых машинах для подачи масла и бензина.
Паяется и лудится прекрасно. Режется ножницами очень легко. Под ударами молотка легко растягивается. Много легче, чем латунь, сгибается. Отполированная быстро окисляется (тускнеет), особенно после прикосновения рук (жиры и кислоты).
IV.	Алюминий. Наиболее подходящий металл для самодельных приборов. Так же, как и латунь, все куски алюминия подлежат сбору, тем более, что негодные для слесарных поделок могут
пример, кровельная сталь, чем кровельное железо, трансформаторная сталь, чем трансформаторное железо, и т. п. В дальнейшем изложении мы будем понимать под словом железо все сплавы с углеродом, не принимающие закалки (раздел 5).
1 Далеко не всякая сталь отпускается, т. е. становится мягкой после отжига.
2 Температура плавления латуни дана для сплава 60% Си и 40% Zn.
208
§ 11.2
быть расплавлены (658°) и применены для литья (§ 10, 4, VII); старые электрические алюминиевые провода используются в случае нужды как алюминиевая проволока. Обрабатывается ещё легче, чем латунь, благодаря большей мягкости. Под ударами молотка тянется. Основным недостатком для некоторых работ является трудность пайки (§ 12, 11, II). Мгновенно покрывается тончайшим слоем окисла, придающим тусклый вид, но исключительно прочно защищающим от дальнейшего окисления. Дюралюминий и кольчугалюминий различных марок — сплавы алюминия более твёрдые и упругие, а иногда и малотягучие, ломкие. Важно не допускать соприкосновения алюминия со ртутью, буквально на глазах превращающегося в белый порошок.
V.	Цинк. Достать его труднее, чем медь и алюминий Г Он очень нужен, в особенности в неэлектрифицированной школе, для изготовления электродов гальванических элементов.
Надо самым тщательным образом собирать буквально все цинковые части и обрезки, так как их легко расплавить и использовать для отливок (§ 10, 4, VII). Паяется, режется, сгибается легко. Поверхность нельзя отделать до зеркального блеска, так как она мгновенно окисляется и тускнеет. При покрывании ртутью (амальгамировании) становится хрупким. Для поделок, если только цинк не обязателен как таковой (электроды, тела для определения удельного веса и т. п.), применять не имеет смысла.
VI.	Мрамор. Мрамор — общеизвестный минерал (камень), находящий себе применение как изолятор в физическом кабинете, главным образом для электрических распределительных щитов (см. т. II, § 7, 6—9, и Ф. Э., т. I), а также монтажа рубильников, предохранителей и т. п. Осколки используются для получения углекислого газа (см. т. II, § 29, 11, и ₽рис. 186). В кабинет мрамор обычно попадает в виде частей разбитых досок от старинных умывальников или электрических щитов. Хрупок, совершенно не допускает ударов молотка. Распиливается столярной пилой (мелкозубкой и слесарной ножовкой при постоянном смачивании водой, что понижает твёрдость), но сильно портит, а затем окончательно стирает зубья пилы. Поэтому нужно пользоваться исключительно старыми полотнами. Сверлится свёрлами по металлу (раздел 9, VII) при смачивании водой. . Мрамор портится от масел, образующих жёлтые пятна. Следует избегать также установки на мраморе железных частей, при их ржавлении образуются ржавые пятна, удалить которые трудно. Об удалении масляных и ржавых пятен см. § 26, 11.
Глянец на поверхности мрамора проще всего (взамен полировки) сообщить путём натирания посредством суконки натуральным воском. Для облегчения этой работы полезен подогрев мра
1 Пластинки и палочки цинка (электроды элементов) иногда можно купить в магазинах Электросбыта и наглядных пособий. Цинк продается также в виде кусочков в химических магазинах.
§ П,2
209
мора, например, летом на солнце или зимой лучами электрической отражательной печи (см. т. II, рис. 266).
VII.	Шифер, асбестоцемент. Шифер — минерал серого цвета, применяемый как изолятор только в рубильниках и других монтажных деталях. Обрабатывается так же, как мрамор, но, как более твёрдый, с большим трудом.
Асбестоцемент — изолирующий материал в виде плит, состоящий из волокон асбеста, скреплённых цементом. Обрабатывается, как мрамор, но с меньшими усилиями. Не допускает ударов молотка, раскалываясь. Впитывает воду и масла. Поверхность шероховатая, серая. Она может быть обработана шкуркой или наждачной бумагой, окрашена анилиновой краской (§ 9, 2, IV) и для блеска и водоупорности покрыта масляным лаком или сапоновым лаком (§ 9, 7). Асбестоцемент весьма полезен при изготовлении изолирующих частей самодельных приборов, тем более, что он не боится нагревания.
VIII.	Фибра. Изолирующий материал красного или коричневого цвета, обладающий большой механической прочностью. Обрабатывается как металл (ножовка, сверло, напильник). При сильном нагреве портится; весьма гигроскопична.
IX.	Текстолит. Ещё более прочный в механическом отношении, чем фибра, изолирующий материал коричневого цвета. Состоит из склеенных между собой слоёв бумажен ткани. Не боится даже сильных ударов молотка. Обрабатывается так же, как металл (ножовка, сверло, напильник). Для придания блеска может быть покрыт спиртовым или сапоновым лаком (§ 9, 6 и 7), хорошо полируется; достать можно в виде обрезков пластин в радиомагазинах.
X.	Эбонит. Чёрный, реже коричневый, материал, состоящий из сплава серы и каучука. Является прекрасным изолятором. Под влиянием солнечного света и времени зеленеет или буреет по поверхности, теряя изолирующие свойства. Изолирующие свойства восстанавливаются при удалении верхнего слоя (мелкой стеклянной шкуркой), а если это не поможет, то нужна специальная химическая обработка L В настоящее время в приборостроении заменяется пластмассами или другими веществами. В физических кабинетах встречается в виде палочек для электризации и частей приборов старых систем. Твёрд, но очень хрупок. Режется слесарной ножовкой и даже столярной пилой-мелкозубкой (рис. 50), но очень сильно тупит инструмент, благодаря наличию в своей структуре кристаллов серы. Сверлится свёрлами для металла. Легко опиливается напильником и шлифуется мелкой шкуркой.
1 Проводимость у эбонита возникает иногда под действием на эбонит озона ввиду образования серной кислоты. Эбонит в этом случае следует промыть аммиаком (§ 24, 3, XII), насухо вытереть чистой тряпкой и затем протереть шерстью, слегка смоченной сероуглеродом.
<4 Е. Н. Горячкин, т. III
210
§ 11,2
XI.	Плексигласе. Плексигласе принадлежит к так называемым термопластикам, т. е. пластическим массам, способным размягчаться при нагревании. Плексигласе — прозрачный, как стекло, материал, почему его называют органическим стеклом, но во много меньшей степени хрупкий, чем стекло. Встречается чаще всего в виде листов (пластин) различной толщины (в=2— 10 мм) и реже в виде прутков или палочек (d=2—10 мм). Интересен своими оптическими свойствами, обладает прекрасными изолирующими свойствами и не так гигроскопичен, как стекло (см. т. II, §42, 1).
Приводим некоторые физико-технические данные, поскольку плексигласе вошёл в школьную практику лишь в послевоенный период и эти данные можно найти только в новейших справочниках.
Физико-технические данные о плексиглассе
	Таблица X
Удельный вес.....................
Коэффициент на разрыв............
Коэффициент линейного расширения
Коэффициент теплопроводности . . Теплоёмкость.....................
Диэлектрическая постоянная .... Объемное сопротивление...........
Показатель преломления...........
Прозрачность.....................
Рассеяние .......................
1,18-1,19—-СМ3
500 кГ/см3
от 8х 10“б на 1°С до
13x10-5 на 1°С
0,16 кал.м.час.г раду с
Ср=0,12—0,17 ккал/кг на 1°С
3,4—3,6
1015 ом/см3
1,488—1,489
91,92%
0,008
Преподавателю, желающему подробно ознакомиться со свойствами и способами обработки плексигласса, рекомендуем книгу: П. П. У с п а с с к и й, Плексигласе.
О значении плексигласса в школе и о его обработке см. журн. «Физика в школе», 1949, №5, в статье Дубов и Покровский, Применение органического стекла в физических приборах.
Плексигласе обрабатывается сравнительно легко, почему его приходится настоятельно рекомендовать для всякого рода изолирующих электрических частей, а также взамен стекла в некоторых приборах как «небьющийся» материал. Распиливается пилой-мелкозубкой 1 или ножовкой (раздел 8). Сверлится сверлом для металла (раздел 9, VII). Опиливается напильником (раздел 10).
Особая ценность плексигласса для работ заключается в возможности изгибать пластины любым образом, выдавливать на них углубления и т. п. (рис. 127 и 128). Такие пластические свойства он приобретает при нагревании (§ 10, 8, 1). Обладает плохой теплопроводностью, и если нагревать его непосредственно на пламени, то перегретая поверхность оплавляется и затем с тре
1 Пила сильно тупится.
§ 11,3
211
ском вспучивается. Весьма просто и прочно склеивается в накладку и впритык (§ 10, 8, IV).
ХП. Ретортный уголь L Уголь, применяемый в качестве электродов у гальванических элементов (см. т. II, § 17, 6 и 7, и рис. 121 —124), является побочным продуктом при получении светильного газа из каменного угля. Угли нужны, кроме гальванических элементов, как электроды, не вступающие ни в какие химические реакции с кислотами, щелочами и растворами солей, например, для приборов по электролизу и, в частности, для устройства электродов самодельного прибора Гофмана (см. т. II, §44, 2, и рис. 310—312 и 315). Круглые угли необходимы для получения электрической дуги (см. т. II, §4, 6, 7, и рис. 340).
Режется уголь слесарной ножовкой (рис. 142) или в крайнем случае столярной мелкозубкой, хорошо опиливается напильником (старьГм) (рис. 159), допускает припаивание провода, при условии предварительного омеднения (§25, 1).
3. Инструменты
I.	Тиски. Тиски служат для прочного закрепления обрабатываемого металла при резании, опиловке, рубке и т. п. Можно утверждать, что для физического кабинета слесарные тиски — важнейший инструмент, настолько часто прибегают к их помощи преподаватель и учащиеся при работе в кружке. Кроме того, тиски облегчают целый ряд работ по обработке не только металлов, но и других материалов (дерево, плексигласе и т.п.). Наилучшие тиски — параллельные, нормального размера, применяемые на производстве (рис. 130). В школе вполне возможно обойтись малыми, укрепляемыми на столе с помощью струбцинки (рис. 131, Л). В некоторых случаях для обработки мелких предметов полезными оказываются также ручные тисочки (рис. 131, В).
При зажимании в тиски обрабатываемой детали из мягких металлов: латуни, алюминия и т. п., необходимо помнить, что губки тисков, снабжённые насечкой, оставляют следы на поверхности, которые потом приходится опиливать для их удаления. Во избежание этого на губки тисков надевают согнутые из алюминия, латуни или меди дополнительные губки, между которыми закрепляется деталь (рис. 132, Л). Круглый материал и другой во избежание сплющивания при зажимании вкладывается между деревянными брусочками или листами фанеры (рис. 132, В). Возможно также укреплять (осторожно!) в тисках и такие хрупкие материалы, как мрамор, эбонит и плексигласе и т. п., применяя прокладки (кроме фанеры) — куски плотного войлока от валенка или «стопки» тряпок (рис. 132, С).
1 Продаётся в магазинах кино1прин1адл1ежностей и в Электрюсбыте. 14*
112
§ п.з
Рис. 130. Тиски параллельные нормальные.
II. Наковальня. Для распрямления проволоки, пластинок, расплющивания раличных ковких материалов и т. п. нужна небольшая настольная наковальня, которая имеется почти на каждых тисках или её с успехом могут заменить отрезки рельса, двутавровой балки или, наконец, чугунный утюг, повёрнутый своей рабочей поверхностью вверх (рис. 133). Как наковальйю, так тем более предметы, её заменяющие, лучше укре-
пить на деревянном «стуле», т. е. тяжёлом обрезе толстого круглого полена (d = 30— 40 см). В простейшем случае вместо наковальни могут быть использованы обух или боковые грани колуна, применяемого для колки дров. Помещение наковальни или предметов, её заменяющих, на столе вообще не рекомендуется вследствие большого шума при работе, а при небольшой массе наковальни — расшатывания стола.
Рис. 131. А — тиски малые параллельные настольные. В — ручные тисочки.
Рис. 132. Вкладки между губками тисков для избежания порчи поверхности или раскалывания материалов. Укрепление обрабатываемой полоски с помощью углового железа и ручных тисков (D).
Рис. 134. Формы молотков для столярных (Л), слесарных (В и С) и жестя-нических (D) работ. Рукоятка для молотков (Е).
Рис. 133. Использование хозяйственного утюга как наковальни.
214
§ 11,3
III. Молотки. Формы молотков различны, в зависимости от назначения их для столярных (Л), слесарных (В и С) и жестя-нических (D) работ (рис. 134). Молотки различаются, кроме своей формы, весом. Так, например, для работы зубилом (разделы 6, 7) и поковок нужны наиболее тяжёлые молотки. Молотков в
а
Рис. 135. Посадка молотка на рукоятку.
школе желательно иметь по крайней мере два (слесарный и жестянический).
Очень важно раз и навсегда прочно насадить молотки на рукоятки (/ = 30 см) из крепкого дерева (кизил, рябина, боярышник; годятся также клён, бук, дуб, берёза), обязательно расклинив
их деревянным на клею или железным клином (рис. 135, Л и 135, В) 1. Недостойно иметь в кабинете для работы шатающийся на плохой рукоятке молоток. Недопустимо не иметь молотка вообще, вне зависимости от того, работают или не работают кружки. Молоток— это, безусловно, самое первое, что должно быть приобретено для кабинета физики, прежде покупки даже приборов.
Рис. 136. Гаечный ключ.
IV. Гаечный ключ. Для отвёртывания гаек полезно иметь гаечный ключ, лучше всего шведский (№ 1), губки которого раздвигаются при вращении пальцами червяка а (рис. 136). Для отвёртывания гаек малого размера возможно применять плоскогубцы (рис. 206), пассатижи (рис. 233); для более крупных гаек — ручные тисочки (рис. 131, В). Сжимать плоскогубцы и пассатижи следует достаточно сильно, иначе при туго отвёртываемой гайке губки проскользнут на соседние грани и испортят края гайки. Для латунных гаек во избежание оставления следов от насечки плоскогубцев, ручных тисочков и от граней пассатижей следует применять прокладки хотя бы из толстой бумаги.
1 Возможно также изготовить из листового металла детали а а и укрепить их на -рукоятке шурупами (рис 135, В).
§ 11,3
215
V. Отвёртка. В школьных условиях отвёртки используются
такого же типа, как при работах по дереву и электромонтажу (§ 8, 3, X, и § 15, 3) (рис. 59).
VI.	Дрель и свёрла. Для сверления отверстий в металле служит слесарная дрель и цилиндрические свёрла (рис. 137, Л, В и С). Дрель — один из важнейших инструментов для физического
кабинета, и приобрести её надо в одну из’ первых очередей. Возможно также пользоваться взамен дрели коловоротом (рис. 57), однако в нём нельзя укрепить самые тонкие свёрла
а и b для получения
Рис. 137, А и В. Слесарные дрели (шестерни различных скоростей).
прочно; даже более толстые держатся в патроне коловорота ненадёжно. Свёрла в дрели закрепляются с помощью самоцентрирую-
щего патрона а точно по оси коловорота достигнуть нелегко. Для школы нужен набор свёрл от 1 мм до 9—10 мм (через 1 мм). Свёрла большого диаметра в обычной дрели закрепить нельзя. Хранить их настоятельно рекомендуем вставленными в деревянный брусочек из берёзы или другого крепкого’ дерева, в котором этими же свёрлами просверлены соот ветствующего диаметра гнёзда (рис. 137, С). Такое хранение упрощает выбор нужного сверла и даёт возможность
вращения, чего при использовании
Рис. 137, С. Набор спиральных (цилиндрических) свёрл.
216
§ 11,3
легко обнаружить при уборке отсутствие сверла. При работе нужно иметь в виду, что свёрла, в особенности самые тонкие (1—Злш), ломки; изломы случаются от перекашивания дрели при сверлении отверстий, а также от чересчур сильных нажимов на рукоятку. Свёрла по мере употребления тупятся, особенно быстро при сверлении мрамора, шифера и эбонита (раздел 2, VI, VII и X) и т. п. Их исключительно трудно наточить на плоском бруске, и нужно для точки пользоваться круглым вращающимся камнем. Но и на таком камне правильно заточить сверло — дело непростое, поэтому затупившиеся свёрла лучше периодически отдавать мастеру для заточки.
VII.	Напильники. Напильники — необходимейшие инструменты для кабинета; без них буквально нельзя обойтись, поэтому
А	в	С
Рис. 138. Насечки увеличенного вида у напильников: А — драчёвого, В — личного и С — бархатного.
приобрести хотя бы один напильник следует в самую первую очередь. Для опиловки металла служат напильники, или, как их реже называют, «пилы». Напильники различаются между собой прежде всего величиной и сделанной на них насечкой, от которой зависит глубина срезания металла с его поверхности (рис. 138). Драчёвые (Л) напильники с самой крупной насечкой предназначены для предварительной грубой обработки, так как, срезая металл, оставляют после работы ясно видимые следы. Дальнейшую обработку после драчёвого напильника производят личным (В), оставляющим малозаметные следы. Для окончательной же отделки, благодаря которой поверхность металла становится блестящей, приближаясь к полированной, служат бархатные (С) напильники, имеющие самую тонкую насечку. Рациональнее же окончательную отделку производить вместо бархатного напильника наждачной бумагой (раздел 13, II), так как бархатный напильник, находясь в малоопытных руках, будеть «забиваться» обрабатываемым металлом и оставлять глубокие борозды на шлифуемой поверхности.
Напильники различаются, кроме насечки, ещё своей формой,, бывая плоскими, четырёхгранными, трёхгранными, круглыми и полукруглыми (рис. 139). Основным и наиболее часто применяемым является плоский, служащий для опиловки плоскостей;
§ 11,3
217
прочие формы напильников применяются для выполнения фасонных работ. Напильники для удобства работы должны быть снабжены деревянными ручками, продаваемыми обычно отдельно* (рис. 140, Л). Ручку возможно сделать своими силами цилиндри-
Рис. 139. Напильники различной формы.
ческой формы из крепкого дерева. Для насаживания в такой ручке следует просверлить отверстие; полезно также связать верх проволокой (рис. 140, В), но лучше надеть колечко, отрезанное от металлической трубки.
218
§ 11,3
Рис. 140. Ручки для напильника стандартная и самодельная.
Во избежание быстрой порчи напильников прежде всего не следует опиливать ими неотпущенную сталь. Кроме того, на долговечность напильников сильно влияет уход за ними. После опиловки металла часть его стружек окажется застрявшей в насечках. Чем мягче металл, тем значительней будет «забит» напильник, так, например, особенно сильно забивается напильник при опиловке свинца. Для удаления застрявших на напильнике опилок служит щётка со стальной «щетиной» (рис. 141, Л). Как правило, следует производить чистку напильника после каждой работы им, а иногда и во время самой опиловки (рис. 141, В). Если даже нет застрявших опилок, всё равно надо прочищать щёткой напильник для удаления окислов металла, грязи, сала и т. п. Совершенно необходимо время от времени для растворения жира и грязи промывать напильник бензином, но не керосином к Для предохранения от порчи личных напильников надо металл, покрытый окислом, сначала опиливать драчёвым и только потом прибегать к личному напильнику. Особо бережно следует относиться к бархатным напильникам, употребляя их в исключительных случаях, когда применение по тем или иным причинам наждачной бумаги неудобно или невозможно. Вообще же для работ с цветными металлами желательно иметь отдельные напильники.
Рис. 141, А. Щётка для чистки напильников.
Нередко в распоряжение преподавателя попадают старые напильники. Их можно в известной мере восстановить. Для этого
1 Личной, а тем более бархатный напильник после смазывания керосином или маслом перестанут пилить. Драчёвый напильник после подобной смазки начинает работать очень плохо.
§ 11,3
219
промывают их прежде всего бензином, прочищая при этом стальной щёткой (рис. 141, В) или в горячем растворе соды (стиральной или, лучше, каустической) i. Затем их подвергают для заострения химическому травлению, погружая в соляную кислоту (§ 24, 3, II) или, что лучше, в раствор в воде (100 частей) 5 частей серной и 5 частей соляной кислоты. После травления напильник,
Рис. 141, В. Чистка щеткой ников.
напиль-
набором
следует тщательнейшим образом промыть в растворе соды и проточной воде.
Желательно для работ кружка располагать таким
напильников:
1 1
1
1
1
1
1 1
1
—2 драчёвых плоских длиной 30—40 см			
личной плоский	»	30	»
драчёвый полукруглый	»	20—25	»
личной	»	20—25	»
драчёвый трёхгра1Н1Ный	»	20—25	»
личной	»	»	15—20	»
драчёвый трёхгранный	»	20—25	»
личной круглый	»	15—20	»
бархатный плоский	»	15—20	»
VIII. Слесарная ножовка. Для резания металла служит слесарная ножовка, состоящая из станка а и сменяемого полотна b (рис. 142, Л). Винт с барашком с служит для натяжения полотна. Полотно имеет мелкие зубья; «развод» достигается тем, что краю полотна с зубьями придан вид волнистой линии (рис. 142,В).
Затупленное полотно наточить нельзя, его приходится заменять новым. На рисунке 142, С показаны зубья пилы в увеличенном виде.
Не следует во избежание затупления пилить новым полотном не отпущенную сталь, а тем более мрамор, эбонит и т. п. Для пиления последних могут быть использованы старые полотна. Обязательно при работе смазывать ножовку и металл минеральным или в крайнем случае растительным маслом; при распиливании мрамора и других минералов необходимо применять воду.
IX. Зубило, керн, пробойник. Зубило (рис. 143, А и В) служит для рубки металла и нанесения насечек на поверхность. Рубку иногда применяют взамен пиления как более быстрый приём (рис. 150). Зубило (угол заточки около 60°) время от
1 См. сноску 1 на стр. 163.
220
§ н,з
времени приходится точить на наждачном камне или, опустив, напильником с последующей закалкой (раздел 5).
Важный, но мало известный учителям инструмент керн или кернер (рис. 143, С) служит для выбивания конусообразного углубления, нужного для установки сверла по оси предполагаемого отверстия (рис. 155) (раздел 9, II и III). Керн можно изготовить самостоятельно из старого круглого напильника, заточив
Рис. 143. Зубило, керн, пробойник.
§ <1,3
221
конец конусом (рис. 143, С), но рациональнее купить, так как он стоит недорого. Пробойник, иногда называемый бородком, важен в школе не столько по своему прямому назначению (пробиванию отверстий в металле взамен сверления), сколько для расширения просверленных отверстий в сравнительно тонком материале, когда нет нужного более толстого сверла. Пробойник представляет собой круглый конусообразный стальной стержень с тупым концом (рис. 143, Е и F). Его можно сделать из старого круглого или трёхгранного напильника.
X.	Измерительный и чертёжный инструменты. Совершенно необходимы простейшие измерительные инструменты: металлическая слесарная линейка (/ — 20—40 см) и разметочный циркуль
Рис. 144. Слесарная масштабная линейка (Л). Циркули (В и С). Угольник (D).
(рис. 144, Л, В). Желательно иметь также штангенциркуль и микрометр (§ 14, 4, и рис. 207—210). Перед работой на металле должны быть ясно начерчены, согласно чертежу, границы изготовляемой детали, обозначены центры будущих отверстий и т. п. Карандашные линии легко стираются, поэтому надо пользоваться чертилкой достаточно твёрдой, чтобы на металле оставался ясно видимый след. Обыкновенный гвоздь будет хорошо чертить по алюминию и. меди, следы же его на латуни мало заметны. Чертилкой может служить стальное шило (рис. 56), конец вязальной спицы, иголки и т. п. Желательно также иметь пружинный слесар
222
§ 11,4 и 5
ный циркуль (рис. 144, С). Весьма полезен для построения прямых углов, а также для проверки правильности опиловки специальный слесарный, но не школьный угольник (рис. 144, D.)
XI.	Наждачная бумага. Наждачная бумага представляет собой зёрна наждака, наклеенные в один слой на полотно. В зависимости от величины зёрен наждачная бумага различается по номерам. Употребляется для отделки поверхности металлических предметов. Самая мелкая бумага № 00 придаёт металлу блестящий, приближающийся к полированному, вид. О применении бумаги см. ниже раздел 13, II.
4.	Отжиг
При устройстве электромагнитов, трансформаторов и т. п. важно, чтобы железо 1 сердечника было «мягким», т. е. после прекращения тока в катушке размагничивалось в полной мере. Вообще для сердечников трансформаторов употребляются специальные сорта железа, называемого трансформаторным, однако в распоряжении преподавателя обычно бывает лишь обыкновенное железо. Свойство «мягкости» может быть железу придано путём отжига. Для этого крупные куски железа нагревают в топящейся печи или в жаровне с углями; малые — на примусе или спиртовой лампочке до оранжевого (светлокрасного) каления и затем дают медленно остыть. Чем медленнее происходит остывание, тем мягче получится железо. Самый совершенный отжиг для сердечников электромагнитов получается, если железо, накалённое в печи, оставить остывать, зарыв в горячую золу до следующего дня. Так как железо при отжиге окисляется, покрываясь окалиной, то тонкий материал лучше всего прокаливать в коробках засыпанным в печную золу.
В механическом отношении отожжённое железо в известной мере теряет свои упругие свойства, становится более мягким и тягучим и поэтому легче поддаётся некоторым видам обработки, что важно иногда для упрощения и ускорения работы, особенно со сравнительно большими кусками железа.
Латунь, нагретая до красного каления и охлаждённая на воздухе, также теряет свои упругие свойства; однако выигрыш времени при обработке отожжённой латуни незначителен по сравнению с обработкой неотожжённой. Медь становится особо мягкой, если её накалив, погрузить в воду.
5.	Об отпуске и закалке стали
Отпуск и закалка стали, вообще говоря, — сложное дело, тем более, что сталь в зависимости от сорта требует неодинаковых температур нагрева и различия применяемых при этом приёмов.
1 См. сноску на стр. 206.
§ 11,5
223
Более того, свойства одной и той же стали изменяются от температуры её закалки. Преподавателю поэтому нет возможности без специальных занятий приобрести твёрдые познания и навыки по данному вопросу и приходится ограничиваться лишь самыми несовершенными и простыми способами отпуска и закалки. Это потребуется, когда надо облегчить обработку стали, не поддающейся воздействию инструментов.
Для отпуска кусок стали нагревают на пламени примуса, паяльной лампы, спиртовой лампы Бартеля (см. т. II, § 18, 3 и 6 рис. 128 и 132) или в жаровне с углями до светлокрасного или оранжевого каления и дают свободно остыть в воздухе. Тогда сталь (однако не всякая!) отпустится, т. е .станет мягкой и поддастся обработке ножовкой, напильником и т. п. В большинстве случаев преподавателю нет надобности производить закалку, т. е. вновь придавать стали твёрдость. Если же нужно восстановить свойства стали, то для её закалки вновь производится нагрев на пламени до светлокрасного каления, после чего сталь, не мешкая,, погружают в воду. Однако сталь после такой закалки, став весьма твёрдой, сделается очень хрупкой, и если бы подобным образом, например, закалить (отпущенный для точки напильником) рабочий конец зубила (рис. 143, А и В), то при работе он станет выкрашиваться. Для придания стали некоторой упругости и вязкости производится вторичный отпуск. Сталь вновь нагревают до появления на её поверхности (очищённой от окислов) определённого цвета из «цветов побежалости», возникающих вследствие образования плёнки окиси настолько тонкой, что цвета являются следствием интерференции света (рис. 145). Поэтам сменяющим друг друга цветам можно судить о температуре нагрева стали. Если на участке поверхности стали счистить (напильником, наждачным камнем или бумагой) окислы (до «белой» поверхности) и нагревать сталь, то сначала появится светло-жёлтый (220° С), переходящий в соломенно-жёлтый (240°), и затем, сменяя друг друга, побегут цвета: коричнево-жёлтый (255°), красно-коричневый (265°), пурпурно-красный (275°), фиолетовый (285°), синий (васильковый) (295°) и светлосиний (315°) > после чего сталь, сначала потемнев, начнёт «краснеть», т. е. нагреваться докрасна L В большинстве случаев приходится производить нагрев до появления соломенного цвета и затем опускать сталь в воду1 2. Отпущенный таким образом конец зубила при рубке уже не станет выкрашиваться.
Отпуск и закалка, например, необходимы при изготовлении отвёрток и свёрл из стальной проволоки (рис. 85, С), обработке
1 Для ознакомления с цветами побежалости рекомендуем преподавателю нагреть в пламени спиртовки конец вязальной спицы.
2 Кроме воды, во, вторичной закалке применяют раствор поваренной соли, масло, расплавленный свинец, что придаёт закалённой стали иные, чем при закалке в воде, свойства.
224
§ П,6
(отрезать, просверлить) ленточных пружин i, изготовлении из старого напильника керна, бородка (рис. 143, С и £), развёртки и т. п. Краме того, для точки зубила, как было1 уже указано1 выше, приходится также прибегать к отпуску и закалке его рабочего конца.
6.	Ковка
I.	Назначение ковки. В физическом кабинете нет ни возможности, ни нужды заниматься какими-либо кузнечными работами. Однако иногда приходится прибегать к ковке некоторых металлов в холодном состоянии, чтобы оттянуть, например,
Рис 145. и 146. Расплющивание конца пооволоки лопаточкой и закрепление шурупом.
Лопаточкой конец у проволоки, несколько сузить отверстие, сделанное слишком широким; и взамен так называемой «закалки» придать металлу ударами молотка большую упругость. Лучше всего под ударами молотка расплющиваются или растягиваются наиболее вязкие металлы, как свинец, медь, алюминий, мягкое (отожжённое) железо.
II.	Оттягивание конца проволоки лопаточкой. При изготовлении самодельных приборов нередко встречается надобность оттянуть конец проволоки лопаточкой, что требуется, например, для более прочной спайки или укрепления для конца проволоки с помощью болта или шурупа. То же нужно при изготовлении
1 Для пружин отпуск производится при фиолетовых и синих тонах.
§ П,7
225
проволочной отвёртки (рис. 59, С). Проволоку для расплющивания кладут, придерживая одной рукой, на наковальню (рис. 146, Л) и, ударяя сначала призматическим, а затем и плоским концом молотка, постепенно расплющивают (рис. 146, В). В заключение, опирая её на край наковальни указанным на рисунке 146, С образом, ударами молотка придают лопаточке окончательный вид (рис. 146,0). Если нужно закрепление шурупом, то в лопаточке просверливается отверстие (рис. 146, Е и F). Подобное же расширение может быть сделано не только на концах проволоки, но и на её середине.
Легче всего описанная операция удаётся с алюминием, медью (толстые электрические провода) и мягким железом. Стальную проволоку необходимо предварительно отпустить (раздел 5).
III.	Придание упругих свойств проковкой. Полоскам меди, латуни и железа, положенным на наковальню, ударами молотка можно придать большую упругость. При этом, ведя проковку по всей поверхности полоски, положенной на наковальню, её надо несколько раз перевёртывать, иначе по нанесении ударов только по одной из сторон она окажется изогнувшейся.
7.	Рубка
I.	Обрубание проволоки и стержней на уголке. Железные (но не стальные), латунные, а тем более медные и алюминиевые проволоки и нетолстые стержни могут быть обрублены с помощью молотка и края наковальни. Для этого проволоку или стержень опирают на прямо-угольный край наковальни, утюга (рис. 133) или , даже колуна и наносят по проволоке удары молотком (рис. 147,Л). В результате
край наковальни выдавливает на проволоке клинообразное углубление (рис. 147, В). При сгибании руками или помощью молотка проволока обычно легко изламывается (рис. 147, С). Для более толстых стержней описанную операцию приходится проделывать как с той, так и другой стороны. Изламывание производится в тисках ударом молотка. Стальную проволоку, а тем более стержень надо предварительно отпустить в перерубаемом месте (раздел 5).
II.	Рубка зубилом. Зубилом (раздел 3, IX, и рис. 143, Л) можно перерубать проволоку и металлические стержни, вырубать металлические пластинки нужной величины, обрубать у них
15 Е. Н. Горячкин, т III
226
§ И,7
лишний край или делать в пластинке прямоугольные или многоугольные отверстия.
Несмотря на простоту приёмов пользования зубилом, такую работу можно поручать далеко не всем, а только специально обученным рубке учащимся, иначе у неопытных возможны сильные поранения руки ударом молотка. Вообще же говоря, пользование зубилом полезно лишь для учителя, которому, как было уже указано (§ 1, 7), следует
для работы учащихся заранее самому заготовлять «полуфабрикаты».
Зубило при пользовании им (рис. 148) плотно (обязательно!) охватывают левой рукой (рис. 149, А), а заострённую часть ставят на линию, по которой материал должен быть разрублен, и правой наносят удары по головке зубила молотком. Молоток при этом держат за конец рукоятки (рис. 149, Л), а не за её середину (рис. 149,5).
Проволоку надрубают для её последующего излома, но не до конца положив на «наковальню» и располагая зубило вертикально; таким же приёмом можно производить рубку листового металла (рис. 150, Л) и, в частности, вырубание окошек в пластинках. Лишний край у пластинок чаще всего об-
Рис. 148. Положение тела при рубке зубилом.
рубают приёмом, показанным на рисунке 149, Л. Полосовой и круглый материал зажимают в тиски (рис. 150,5) и, перевёртывая, надрубают со всех сторон и затем переламывают.
Очевидно, что перед рубкой надо обозначать чертилкой (раздел 2, X) линии, являющиеся границами изготовляемой детали. Имея в виду, что окончательная отделка после рубки производится напильником, что неизбежно вызовет уменьшение детали
1	При обрубании до конца отточенное лезвие зубила может быть и спор чено при ударе о поверхность наковальни.
§ И.8
227
в размерах, рубку производят, несколько отступая от обозначенных границ или заранее прочертив ещё линии, параллельные границам, с учётом на опиловку.
8.	Резание ножовкой
I.	Приёмы резания. При обрезании металла ножовкой (раздел 3, VIII, и рис. 142) его край получается много более ровным, чем после обрубания зубилом (раздел 7, II), тем более, если последнее сопровождается частичным изломом материала. Поэтому опиловка края после обреза ножовкой менее трудоёмка, чем после зубила.
Закалённую сталь, как правило, ножовкой резать нельзя, её приходится сначала для мягкости отпустить (раздел 5). Для «вязких» металлов (медь, латунь, алюминий) предпочтительно брать полотно с более крупными зубцами, чем для железа. Однако в условиях школы это существенного значения не имеет. Вставив полотно в ножовку обязательно прямой или менее наклонной стороной зубьев вперёд (от ручки), натягивают его с помощью винта барашком с (рис. 142, А и С).
Приступая к резанию, на материале наносят чертилкой линии, соответствующие обрезу ножовкой. Ножовку берут в руки и располагают на отрезаемом, например, брусочке так, как это указано на рисунке 151, В. Если при пилении дерева труднее всего начать пропил, то это справедливо и для металла. Поэтому для неопытного работника рекомендуется по всей линии обреза или, если она длинна, то в начале её, пропилить «след» гранью трёхгранного напильника. Резание при указанном (правильном!) расположении зубцов (рис. 142, С) происходит только при движении ножовки вперёд (рис. 151, В), но не назад (рис. 151, С). Поэтому при движении вперёд нужно несколько, но отнюдь не сильно, нажимать на ножовку. При движении назад нажим не только не нужен, но и вреден.
При резании необходимо производить периодическое смазывание полотна и пропила жидким минеральным или растительным маслом, что предохраняет полотно от быстрого изнашивания, а также улучшает качество распила и облегчает работу.
Самый тонкий листовой материал и проволоку ножовкой резать нельзя, что, впрочем, делать не имеет никакого смысла, так как такой материал можно легко обрезать ножницами (§ 13, 6, и рис. 195) или кусачками •(§ 14, 3, 1, и рис. 206, Л). Более толстые листы, например обручное железо (раздел 2, 1), рациональнее обрубать с помощью зубила. Если же приходится применять ножовку для резания тонких пластинок, то при резании следует держать её тем более отлого к плоскости материала, чем последний тоньше (рис. 152). Стержни, сравнительно небольшие пластинки и т. п. удобнее всего зажимать в тиски (рис. 151, 15*
Рис. 149, Л — правильный приём работы зубилом и молотком, В — неправильный, приводящий к выскакиванию зубила и поранению пальцев.
Рис. 150, А — рубка зубилом пластинки на наковальне или плите, В — обрубание зубилом стержня в тисках.
§ 11,8
229
Рис. 151. Приёмы резания ножовкой (А — неправильное держание ножовки. В и С — положения ножовки в начале рабочего хода и в конце его).
В и С). Если тисков нет, то на прочное закрепление (к столу, верстаку, табуретке) материала с помощью, например, струбцинок (рис. 64, В и С) надо обратить самое серьёзное внимание. Плексигласе можно разрезать с помощью ножовки или столярной мелкозубки. При зажимании в тиски необходимы прокладки из войлока (рис. 132, С).
II.	Вырезывание ножовкой кружков. Обрезание ножовкой пластинок по кривым линиям с малым радиусом невозможно.
230
$ 11,9
Поэтому, если, например, потребуется вырезать кружок небольшого диаметра, то сначала отрезается квадрат, у которого затем опиливаются углы. После этого, отгибая или отламывая отрезаемый край, удастся произвести прорез достаточно близко к окружности. Для вырезывания из нетолстого (	3 мм)
п гт	материала кружков и т. п.
Рис. 152. Положение ножовки при резании ^ОТТТЛТТЛТТД тонкого материала.	рациональнее всего вместо
ножовки применять лобзик, однако со специальными пилками для металла (§ 8, 3, IV, рис. 51). Кроме того, возможно применение зубила (раздел 7, II).
9.	Проделывание отверстий
I.	Пробивание отверстий. За отсутствием коловорота или дрели, а также свёрл по металлу отверстие может быть сделано только в сравнительно тонком листовом материале. Наиболее примитивный способ — пробивание материала, положенного ня
Рис. 153. Пробивание отверстий.
деревянное основание, молотком посредством гвоздя (рис. 153, Л). С наружной стороны материал вокруг пробитого отверстия получается вдавленным, с обратной — рваным и состоящим из выступающих, острых заусенец (рис. 153, В). У многих металлов заусеницы удаётся легко опилить напильником; однако для белой
§ 11,9
231
жести это сделать труднее. Поэтому, перевернув жесть заусенцами кверху, выравнивают их ударами молотка. Так как отверстие окажется сильно уменьшившимся по размерам и совершенно неправильной формы, его округляют с помощью острого края напильника или шила (рис. 56,0), вставляемого в отверстие и поворачиваемого там с некоторой силой.
Вообще для пробивания отверстий как в тонком, так и в более толстом, чем жесть, материале служит бородок или пробойник (раздел 3, IX, и рис. 143, Е). В качестве подкладки под материал следует брать именно торец полена (рис. 153, С) или доски, или металлическое основание с просверленным в нём отверстием. Ещё лучше в качестве подкладки брать свинцовую пластинку. Образовавшиеся после пробивания на материале с одной стороны впадину и с другой выступ выравнивают ударами молотка, положив деталь на металлическую гладкую подставку (наковальня).
II.	Разметка. Сверление производится, как правило, когда изготавливаемая деталь по возможности выполнена. Согласно
4
Рис. 154. Разметка отверстий.
имеющемуся чертежу, положение всех отверстий на детали должно быть точно размечено (рис. 154, Д). При этом если вдоль края требуется просверлить несколько одинаковых отверстий, то во избежание неряшливого вида следует располагать их^на одинаковом расстоянии друг от .друга, а также и от края, будь он прямой или кривой. Отверстие на углу детали должно быть расположено так, чтобы центр его находился на одинаковом расстоянии от краёв, т. е. отверстие оказалось расположенным симметрично (рис. 154, В2), а не так, как показано на рис. 154, Blt При разметке отверстий под шурупы следует учитывать величину резенковки (рис. 154, С± — С3, и рис. 89). Центры отверстий
Рис. 155. После разметки центров отверстий (рис. 154, Д) производится накер-нивание центров (Д). После удара по керну на материале образуется углубление, не позволяющее сверлу «уйти» в сторону. Сверление возможно производить, положив пластину на стол (В), некоторые же детали удобнее сверлить, зажав их в тиски (С).

§ П,9
233
лучше всего обозначать двумя перекрещивающимися чёрточками, нанесёнными чертилкой (рис. 154, Л).
III.	Приёмы сверления. Перед сверлением следует обязательно произвести накернивание, т. е. выбить керном конусообразные углубления для помещения туда конца сверла (рис. 155, Л), иначе оно может легко сойти с намеченного центра. Такой приём особенно необходим для неопытного человека, тем более, что и опытные мастера всегда пользуются этим приёмом. На рисунке 155, В показано, как следует держать дрель при работе ею. Важно, чтобы ось сверла была перпендикулярна к поверхности материала. Нет надобности сильно нажимать на дрель,
Рис 156. Закрепление просверливаемой пластинки на столе.
особенно это недопустимо при сверлении самыми тонкими свёрлами (d=l—3 мм), которые могут при этом изломаться. Если при небольшом нажиме дрель не сверлит, то, следовательно, или материал чересчур твёрд, или затуплены свёрла. Свёрла следует точить, так как тупые всё равно не станут сверлить и при сильном нажиме. Сверление следует производить, положив материал на деревянное основание. При сверлении пластинок с краю может случиться, что пластинка, увлекаемая сверлом, станет поворачиваться, для прекращения чего следует в качестве упора вбить гвоздь или завернуть шуруп, как указано на рисунке 156, А. Возможно также для закрепления просверливаемого материала воспользоваться ручными тисочками или струбцинкой (рис. 156, В, и 64, В и С). Наконец, пластинку для сверления рационально зажимать в тиски (рис. 155,-С).
Рекомендуется отверстия диаметром, большим 3—4 мм, сверлить в два приёма: именно сначала сверлом в 3 мм и затем, просверлив до конца тонким сверлом, воспользоваться более толстым нужного диаметра. Благодаря этому работа облегчается и, кроме того, крупное сверло обычно не съезжает в сторону, что случается на тонком материале.
234
§ П,9
При сверлении металла необходимо смазывать сверло жидким минеральным или растительным маслом, перенося на него периодически капельку масла посредством палочки. Смазка не только препятствует быстрому затуплению свёрл, но улучшает и облегчает сверление. Исключением является чугун, так как после смазывания маслом его просверлить нельзя.
IV.	Резенковка. Отверстие в металле, предназначенное для прохода шурупа, берётся обычно примерно на 0,1 мм большим диаметра шурупа. Кроме того, если шуруп имеет конусную головку, отверстие должно быть резенковано, т. е. снабжено конусообразным углублением, если головка шурупа коническая (рис. 89, Л и В, и 154, С). Резенковку производят, после того как отверстие будет просверлено, посредством цилиндрического сверла с толщиной, равной или большей диаметра головки шурупа. Для шурупов с полукруглой головкой и болтов резенковка отверстий не требуется.
Резенковку следует применять при склёпывании, если нужно, чтобы головка заклёпки не выступала на поверхности изделия (рис. 163). Резенковка небесполезна также для лучшего проник
новения припоя при впаивании в пластинку стержня.
V.	Проделывание крупных отверстий. Обычная дрель может удерживать свёрла не более 9—10 мм диаметром. Если нужно просверлить отверстие большего диаметра и нужное сверло
имеется, то прежде всего дрелью (в два приёма, подраздел III) просверливают отверстие вЮо. Затем, зажав крупное сверло в ручные тисочки (рис. 131, В), сверлят от руки, что, хотя с трудом, всё же осуществимо, но потребует много времени. За отсутствием крупного сверла отверстие в 10 мм может быть расширено
Рис. 157. Расширение отверстия посредством пропиливания круглым напильником
посредством пропиливания его тонким круглым напильником (рис. 157). Отверстия значительного диаметра (в несколько сантиметров) в листовом металле может быть выпилено лобзиком (§ 8, 3, IV., и § 8, 17, рис. 51) или осуществлено следующим способом. Дрелью высверливают ряд отверстий, расположенных внутри очерченной окружности, соответствующей отверстию (рис. 84), кружок посредством зубила выбивают и выступы опиливают полукруглым напильником. Подобным же образом может быть сделано отверстие любой формы (прямоугольной и т. п.). Воз
§ 11,9
235
можно также для вырубки отверстия воспользоваться зубилом (раздел 7, II) с последующей обработкой напильником.
' VI. Уменьшение и расширение небольших отверстий. Может случиться, что отверстие, просверленное в металлической пластинке, несколько широко. Его можно в известной мере сузить ударами молотка, расплющивающими пластинку (положенную на наковальню), что сравнительно легко удаётся для таких материалов, как алюминий и медь. Если основание имеющегося бородка (рис. 143, Е) больше, чем отверстие, то возможно, оперев это основание на края отверстия, посредством ударов молотка по бородку уменьшить диаметр отверстия, особенно для алюминия или меди. Материал при этом необходимо положить на наковальню и применить описанный приём сначала с одной, а потом с другой стороны пластинки.
Расширение отверстия в пластинке за отсутствием соответствующего сверла можно произвести, положив пластинку на торец полена или толстой доски и постепенно вбивая в отверстие бородок, имеющий, как известно, на конце коническую форму (рис. 153, С). Возможно также рассверлить небольшое отверстие с той и другой стороны концом трёхгранного напильника (рис. 139) или острым концом (служащим для держания ручек) любого напильника. Более крупные отверстия, как было указано в подразделе V, можно расширить, распиливая круглым напильником (рис. 157).
Если просверленное отверстие почему-либо является лишним, его запаивают в толстом материале «заподлицо» в тонком посредством наложения заплаты (§ 12, 10, и рис. 187) или заделывают посредством заклёпки (раздел 12).
VII. Особенности сверления плексигласса и мрамора. Сверление плексигласса производится при помощи цилиндрических свёрл (рис. 137 и 155, В). В отличие от сверления металла следует быть особенно осторожным (ослабить нажим!), когда сверление подходит к концу, во избежание выкрашивания материала у нижних краёв отверстия. Рационально, когда кончик сверла «наклюнется», на нижней стороне перевернуть материал и, соблюдая осторожность, докончить сверление. Плексигласе при сверлении необходимо класть на совершенно ровную деревянную поверхность, застеленную листом бумаги. Смазка сверла не нужна.
Мрамор и шифер (раздел 2, VI и VII) сверлятся свёрлами для металла при обязательном смачивании водой. Сверлить необходимо с лица, подложив под доску мрамора или шифера лучше всего плоский мешок с песком или, хуже, слой песка, или, что ещё хуже, лист фанеры. Высверлив отверстие примерно на % толщины доски, следует при дальнейшем сверлении всё ослаблять и ослаблять нажим на дрель или коловорот. В противном случае мрамор снизу отколется, образовав конусообразное углубление с крайне неровными краями, что искривит положение шайб
236
§ п,ю
Рис. 158. Правильное положение тела при работе напильником.
и гаек на контактах устанавливаемых деталей (рубильник и т. п.).
При разметке положений отверстий на мраморной доске, в особенности если число устанавливаемых деталей значительно, настоятельно рекомендуется заготовить из листа фанеры шаблон. На этом листе отверстия точно размечаются и просверливаются свёрлами соответствующего диаметра. Затем шаблон накладывается на мрамор и прочно закрепляется на нём с помощью струбцинок (рис. 64); отверстия в шаблоне будут служить направляющими при сверлении мрамора.
Края мраморной доски после распиловки могут быть выравнены напильником (старым, уже негодным для металла) при смачивании водой. Напильником же может быть снята с краёв по лицевой стороне фаска (рис. 90,Л).
10.	Опиливание металла
I. Основные приёмы опиливания. Работа• напильником (раздел 3, VII), или опиливание, — одна из необходимейших операций при работах по изготовлению самодельных приборов, в подавляющем большинстве которых применение металла неизбежно. В школьных условиях к опиливанию прибегают при изготовлении частей не только из металлов, но из изолирующих веществ (эбонит, плексигласе, мрамор и т. п.), а также из пробки, дерева и др. Безусловно, что в физическом кабинете нельзя обойтись без применения напильников, так как надобность в этом встречается не только при изготовлении приборов, но и почти при любом монтаже установок.
Кусок металла или другого материала, подлежащий опиливанию, должен быть зажат в тиски (раздел 3, 1, и рис. 132); без тисков придётся затратить очень много лишнего времени и
Рис. 159. Правильное исходное и конечное положения напильника при работе им (Д и В). Неправильное держание напильника (С). Опиливание тонкого материала (D).
238
§ И, 10
работа по своим качествам всегда будет, безусловно, хуже. При обработке напильником зажатого в тисках материала учителю надо стремиться к усвоению правильных приёмов опиливания. Это приведёт не только к выигрышу во времени, но позволит с наименьшей затратой сил получить наилучший результат. Положение тела, работающего по отношению к тискам, показано
Рис. 160. Схемы распределения усилий правильного нажима рук на напильник при опиливании
на рисунке 158, положение рук на напильнике в исходном положении— на рисунке 159, Л (ср. с рисунком 159, С). При движении напильника от себя до достижения им конечного положения руками производят нажим лёгкий (рис. 159, В). Затем, перестав нажимать руками, что всё равно бесполезно, так как напильник при обратном ходе резать не станет, перемещают его назад вновь в исходное положение (рис. 159, Л) и т. д. Обычно начинающий опиловщик, не ослабляя нажима при обратном ходе, даром тратит свою энергию. Другое основное правило опиливания соблюсти начинающему ещё труднее, так как такой навык даётся после длительных упражнений. Надо, чтобы напильник
§ 11,10
239
при своём движении как вперёд, так и назад двигался в одной плоскости. Это требует постепенного изменения нажима каждой из рук при движении вперёд (рис. 160, А—С), в противном случае от рукоятки конец напильника станет «заваливаться вниз», вследствие чего дальний от работающего край опиливаемой плоскости окажется закруглённым. Может случиться и обратное, т. е. заваленным окажется передний край, а иногда и оба
Рис. 161, Л. Прикладывание одной из сторон угольника для проверки правильности опиливаемой плоскости.
края вместе, и опиливаемая грань получится выпуклой.
Приёмы опиливания и поверки его (подраздел II) должны стать известными и для работающих в кружке учащихся. Однако совершенно неправильно требовать от учащихся при изготовлении ими приборов усвоения этих приёмов и достижения качеств обработки, характеризующих приемлемую для производства слесарную работу
Рис. 161, В и С. Вид неправильно опиленных прямого угла (В) и плоскости (С).
II.	Поверка опиливания углов и плоскостей. При опиливании прямоугольных пластинок, брусков и т. п. учителю надо
1	Повторяем, основная цель при изготовлении приборов — физика, а не слесарное делю. Но, конечно, изготовленная учащимися деталь не может быть «ни кривой», «ни косой» и должна быть сделана по мере сил и воз можностей, безусловно, аккуратно.
240
§ 11, Ю
стремиться к тому, чтобы по окончании работы углы их оказались прямыми, а грани получились в виде плоскостей, а не кривых поверхностей. Для проверки правильности углов и плоскостей служит поверочный угольник (раздел 3, X), прикладываемый так, как это соответственно показано на рисунке 161, А и В. Смотря на свет (рис. 161, Л) между краем угольника и плоскостью, очень легко обнаружить, где надо произвести дальнейшее опиливание для исправления допущенных погрешностей при опиловке (рис. 161, В и С).
III. Специальные приёмы опиливания. Тонкий материал следует зажимать в тиски так, чтобы его опиливаемый край выступал возможно меньше над губками тисков, иначе лист при опиливании вибрирует и сильно дребезжит. Если осуществление этого условия по причине значительной величины листа невозможно, то опиливание допустимо вести, действуя напильником не перпендикулярно к поверхности листа, а наискось (рис. 159, О). Такой приём, применяемый не всегда квалифицированными мастерами, используется иногда с успехом учителями
г» о гл	” для более лёгкого получение. 162. Опиливание плоскости у малой	„ J
детали (Д). Шлифование напильником (В). прямолинейного Края у пластинок не только самых тонких, но и толстых.
Если предмет мал, то возможно для получения плоской грани, положив напильник на стол, перемещать предмет взад и вперёд по насечке, тем самым опиливая грань (рис. 162, Л).
Закончив опиливание, нужно произвести шлифовку, т. е. лучшее выравнивание и удаление неизбежных царапин. Для этого напильник берут в руки, как указано на рисунке 162, В, и перемещают его взад и вперёд вдоль опиленной плоскости.
Окончательная отделка (шлифовка) изделия производится посредством наждачной бумаги (раздел 13).
§ 11,11 и 12
241
11. Сгибание металла под углом
Сгибание металла под прямым углом при изготовлении приборов приходится производить в подавляющем большинстве случаев для тонкого листового материала (жести) и проволоки, что описано в § 13, 8 и § 14, 7. Если нужно согнуть пластинку или пруток, то металл (алюминий, медь, железо и в особенности латунь и цинк) надо прогреть тем сильнее (200—300° С), чем толще материал. Изгибание производят в тисках (рис. 130), зажав в них материал по линии изгиба и нанося сбоку по выступающей грани удары молотком. Для придания углу более правильной формы после сгибания наносят сверху удары молотком по изгибу и затем, вынув уголки из тисков, зажимают теперь ту часть, по которой наносились удары, и молотком придают уголку окончательную форму.
12. Соединения металлических частей
I. Соединение на болтах. Соединение металлических частей производится при помощи болтов с гайками, что, например, типично для набора «Конструктор» (см. т. II, § 14, 6, рис. 93). Болты от этого набора могут быть использованы преподавателем и учащимися при изготовлении приборов. Ни изготовление болтов, ни нарезание винтов и гаек, как правило, для школьных условий рекомендовать нельзя — такие работы под силу лишь отдельным преподавателям — любителям слесарного дела.
Соединение металлических частей может быть произведено посредством пайки, что легко осуществимо для меди, латуни и отчасти железа (§ 12), цинк паять сложнее, а алюминий весьма трудно.
II. Склёпывание. Склёпывание, или склёпка, редко применяется при изготовлении приборов, однако всё же иногда тре^ буется именно склепать, а не спаять части между собой (см. t. II, § 36, 6, и рис. 257). В склёпываемых деталях, накладываемых друг на друга целиком или только своими концами (внахлестку), просверливают отверстия с диаметром, немного большим толщины заклёпки (раздел 9, III) (рис. 163, Л). В отверстия вставляется заклёпка (кусочки проволоки, части разрубленного гвоздя и т. п.) так, чтобы концы её выступали по ту и другую сторону на 1—3 мм (рис. 163, В). Затем, прочно оперев склёпываемые полоски на металлическую плиту или тяжёлый брусок призматическим концом молотка, постепенно расплющивают выступающий конец заклёпки в нечто, подобное шляпке гриба i
1 Для пр1идаяия головке заклёпки полусферической формы существует специальный инструмент—оправка, напоминающий собой пробойник (р!ис. 143), .в нижнем основании 1которого сделано углубление соответствую5-щей формы.
16. Е. Н. Горячкин, т. ш
242
§ 11, 12
(рис. 163, С). При этом в плите или в бруске должно быть заранее высверлено углубление, в которое входила бы и опиралась своим основанием вы
Рис. 163, Л—Е. Соединения заклёпками внахлёстку и внакладку.
Рис. 163, F—J. Соединения при помощи пистонов.
ступающая часть заклёпки. Затем, перевернув полоски, поступают точно так же со вторым концом заклёпки. Если нужно соединить концы двух полосок а и В так, чтобы их поверхности находились на одной плоскости (внакладку), то их приклёпывают к третьей вспомогательной полоске с (рис. 163,0). В том случае, когда соединяемые между собой заклёпками детали достаточно толсты, концы отверстий резенкуются (раздел 9, IV). Тогда головка заклёпки может поместиться в резенковке и её лишняя выступающая над поверхностью часть может быть спилена «заподлицо» (рис. 163, £). На рисунке 163, F — J показано склёпывание листового материала при помощи имеющихся в продаже «пистонов»,.
Склёпывать можно любые металлы, но заклёпки должны быть
из того же самого или лучше из более мягкого и, главное, вязкого металла. Для алюминия берут только алюминиевые заклёпки, для меди и латуни — алюминиевые и медные, для железа — медные или тоже из железа, но более мягкого (раздел 4).
$ 11, 13
243
13. Отделка поверхности металла
I. Окраска. Поверхность каждой изготовленной детали должна быть отделана не только для придания изделию аккуратного вида, что весьма важно в воспитательных целях, но и для предохранения металла от окисления.
Чёрное железо, или, другими словами, обыкновенное железо, за исключением некоторых частей приборов (части: нагреваемые, трущиеся и т. п.), которые того не допускают, проще всего окрашивать два раза масляной или эмалевой i краской, или же покрывать чёрным спиртовым или серебряным лаком (§ 9, 5, V). Окраску можно производить после обработки поверхности Драчёвым напильником, так как краска скроет следы, оставленные после напильника. То же следует указать по отношению к чёрному, а тем более серебряному лаку с той лишь разницей, что покрывание спиртовым лаком лучше делать три раза.
Если поверхность железа покрыта ржавчиной, последнюю надо удалить, прибегнув к механической очистке, описанной в разделе 14. Медь и латунь окрашивать краской нерационально, поверхность их можно отполировать и покрыть прозрачным лаком (подраздел II).
II. Полировка цветных металлов. Медь и латунь, отделав в той или иной мере их поверхность, следует защищать от окисления (потускнения), покрывая лаками: сапоновым или специальным цветным для металла (§ 9, 7 и 8). Для алюминия и цинка применять такие лаки, если не гнаться за приданием им красивого вида, не имеет смысла, так как поверхность их мгновенно окисляется и образовавшаяся плёнка окиси надёжно защищает от дальнейшего окисления. Под сапоновый и цветной лак для металла поверхность меди и латуни должна быть возможно более тщательно отшлифована и отполирована, однако с соблюдением чувства меры, чтобы эта отделка не поглотила слишком много времени. Для шлифовки, после отделки личным напильником (рис. 162, В), прибегают к обработке наждачной бумагой сначала со сравнительно крупным, а затем всё более и более мелким зерном (раздел 3, XI). Обычно применяемый при этом приём показан на рисунке 164, А; при отделке больших плоских поверхностей рационально также пользоваться гладкой дощечкой, обернув одну её сторону наждачной бумагой (рис. 99, В).
В отличие от шлифовки поверхности древесины наждачной бумаге не придают круговых движений (рис. 99, Л), а перемешают её, как напильник, лишь в одном направлении (рис. 164, Л). Шлифовка получается наиболее качественной, если наждачную бумагу и шлифуемую поверхность смочить минеральным маслом.
1 Эмалевые кратки плохо держатся wa металле, поэтому рекомендуется окрашивать сначала 1—2 раза масляной краской и затем покрывать 1 раз эмалевой.
16*
244
§ 11, 13
Вместо наждачной бумаги вполне возможно производить шлифовку порошком наждака, продаваемым в хозяйственных магазинах для чистки ножей. При полировке удобно пользоваться корковой пробкой, смачивая её основание водой или лучше маслом, слу-
Рис. 164. Приёмы полировки металлической
поверхности.
жащими как смазка, а также для того, чтобы при прикосновении к наждаку тонкий слой его прилипал к основанию пробки. Затем трут этой пробкой по поверхности металла, в каком-либо одном направлении, лучше вдоль1 следов шлифовки напильником (рис. 164, В).
Самая тонкая отделка поверхности — полировка — достигается трением куска войлока или шерстяной тряпки, смазанной специальной пастой для полировки металлических вещей. В результате полировки поверхность получает зеркальный вид.
Пасты для полировки продаются в готовом виде в хозяйственных магазинах. Приготовить пасту своими силами нетрудно из смеси тончайшего порошка окиси железа, называемого «крокусом» (получаемого прокаливанием железного купороса), и сала, стеарина или вазелина. Вполне возмож-
но также произвести
полировку посредством мелкоистолчённого мела. Составы для чистки металлических предметов приведены в разделе 14, IV.
Полировка цинка и алюминия бессмысленна, так как поверхность их тотчас становится тусклой. Отполированный металл
§ 11, 13
245
(за исключением никеля и серебра) следует тотчас же, не мешкая, покрыть, как указано выше, лаком (§ 9, 8), во избежание потери зеркального вида от прикосновения пальцами, действия воды и т. п.
III. Воронение и оксидирование стали (железа). Полировка стали (железа) — более трудоёмкий 'процесс, чем полировка латуни и меди. Для полировки стали лучше всего воспользоваться пастой, составленной из:
стеарина ............................. воска ................................ сала.................................. окиси свинца ......................... окиси хрома ..........................
32 части
6 частей
5	»
3 части
80 частей
Отполированную сталь и железо можно подвергнуть воронению, благодаря чему их поверхность покрывается красивым слоем окисла, стойким по отношению к влаге из воздуха. Для воронения поверхность протирают маслом (минеральным) и, положив на железный лист, нагревают на листе в пламени примуса до выгорания масла и почернения поверхности. Стальную деталь, не прибегая к смазыванию маслом, можно нагреть до появления того или иного побежалого цвета и затем для закрепления его опустить в расплавленный парафин (§ 10, 2, V) или льняное масло (§ 9, 2, VII). Нагревая стальную пластинку с одной из её сторон, можно получить и закрепить целую гамму побежалых цветов (рис. 145).
IV. Химические способы окраски поверхности. Приводим рецепты растворов, посредством обработки которыми поверхность металла покрывается красивым и стойким химическим соединением.
а)	Чернение железа и стали. Смесь 10 частей скипидара (§ 9, 2, XI) и 1 части серного цвета 1 смешивают в стеклянной или глиняной посуде и нагревают в водяной бане (рис. 65) до кипения2. Предмет опускают в смесь на 5—10 минут до почернения.
б)	Придание синего цвета стали. В смесь: медного купороса (§ 24, 3, VII) 4 части, азотной кислоты (§ 24, 3, III) & частей, спирта винного (§ 9, 2, X) 12 частей, воды 100 частей — погружают стальной предмет до появления синего цвета. Посуда необходима стеклянная или глиняная. Смесь подогревать не нужно.
в)	Окраска меди и’латуни.
Составляют отдельно два раствора (§ 24, 6 и 7):
1 Серный цвет (продаётся в аптеках) можно заменить мелкорастёртой серой.
12 Опасаться возможного воспламенения паров скипидара, почему операцию лучше производить на открытом воздухе, а не в доме.
246
§ 1Ц 14
во первых, гипосульфита или медного купороса ...	9 частей
воды дистиллированной.....................100	»
во-вторых, уксуснокислого свинца (§ 24, 3, XI) ...	3 части
воды дистиллированной.................... 100	частей
Растворы смешивают в глиняной или фарфоровой посуде перед погружением металла и нагревают до 80—90°. Время от времени вынимают металл, наблюдая, как происходит «окрашивание», изменяющееся по своему тону. Получив нравящийся оттенок, металл вынимают и, сполоснув водой, сушат.
14.	Удаление ржавчины и окислов у металлов
I. Механическая и химическая очистка. Случается, что железо, поступившее в распоряжение преподавателя, сильно покрыто ржавчиной; эту ржавчину перед слесарной обработкой железа во избежание загрязнения инструментов и рабочего места прежде всего необходимо удалить. Надобность в удалении ржавчины у железа и окислов у металлов возникает также при ремонте и реконструкции старых приборов или использовании частей от них. В последнем случае не редкость, что удалению подлежит лишь только одна плёнка окислов, но металл, не подвергнувшийся коррозии, должен остаться не повреждённым.
Удаление ржавчины у железа и окислов у других металлов может производиться двумя способами: механическим и химическим 1. При механическом способе пользуются старым напильником, металлической щёткой (рис. 141), наждачной бумагой (рис. 164) и т. п. При химическом травлении применяют погружение предмета в растворы кислот, щелочей или солей. Если при механической очистке металл, находящийся под окислами, в той или иной мере срезается, и притом у предметов с рельефной (неровной) поверхностью неравномерно, то при химических способах удаляются или одни окислы, или же поверхность металла если и стравливается, то равномерно. Таким образом, механическую очистку рациональнее всего применять для предметов с плоскими поверхностями, изделия же с рельефной поверхностью нужно подвергать травлению.
Очевидно, что если количество окислов на цветных металлах невелико, то следует воспользоваться для чистки специальными пастами, применяемыми для этой же цели в домашнем хозяйстве. Рецепты для изготовления простейших паст приведены в подразделе IV.
П. Удаление ржавчины. Общеизвестный способ состоит в смачивании или в погружении на некоторое время ржавого пред
1 В некоторых случаях окислы отчасти могут быть удалены посредством обжига.
§ и, 14
247
мета в керосин. Ржавчину затем приходится счищать механическим путём, т. е. с помощью тряпки, щётки, ножа и т. п., однако её трудно удалить из раковин, т. е. углублений на поверхности предмета. Значительно лучше применять вместо керосина насыщенный раствор парафина (§ 10, 2, V) в керосине. Для получения такого раствора в бутылку с керосином насыпают стружек или мелких кусочков парафина. Раствор бывает готов примерно через неделю. Этим раствором покрывают заржавленный предмет и, повторяя смазывания, оставляют его смазанным на несколько дней. После этого производят очистку металлической щёткой, причём ржавчину удаётся сравнительно легко удалить даже из глубоких раковин. Если же нужно удалить ржавчину целиком «до здорового места», не повреждая при этом железа, что рационально только для очистки особенно ответственных заржавевших частей приборов (например, валов, винтов и т. п.), то прибегают к химическому способу. Для этого железо, если налёт ржавчин велик, обрабатывают, как указано выше, в растворе керосина и парафина. Затем после удаления ржавчины тряпкой и щетинной щёткой предмет промывают в керосине и в заключение в бензине. Высушив, погружают предмет на несколько часов в раствор:
хлористого цинка	(§	12, 2, IV) ....	10	частей
виннокаменной	кислоты1 ................ 1	часть
воды ................................ 100	частей
Возможно применение раствора другого состава, именно:
квасцов1............................... 1	часть
уксуса .............................. 100	частей
Если налёт ржавчины был невелик, то, промыв в бензине, следует погрузить (на 10—12 часов) предмет в насыщенный раствор хлористого цинка (§ 24, 7).
После обработки одним из указанных растворов совершенно необходимы: тщательная промывка в проточной воде, вытирание досуха тряпкой или фильтровальной бумагой и высушивание предмета.
III.	Химическое травление. О травлении и составах растворов для него см. § 25, 4. После такого травления поверхность металла, становясь матовой, приобретает исключительно красивый вид, почему рекомендуется закрепить его, для чего после промывки покрыть металл сапоновым лаком (§ 9, 7).
IV.	Составы для чистки металлических частей. Как было указано в подразделе I, составы для чистки поверхности металлов можно приобрести в хозяйственных магазинах. Возможно также приготовить следующие составы своими силами. Так, на
1 Продаются в аптеках.
248
§ И. 15
пример, для чистки меди и латуни может служить паста, замешанная на керосине и составленная из 4 частей мела (зубного порошка) и 1 части отрубей, или состав из молочной сыворотки (10 частей) и соли поваренной (1 части). Пользуясь первым рецептом, покрывают посредством тряпки предмет тонким слоем, пасты, дают ей подсохнуть и полируют суконкой. Раствором второго рецепта пропитывают тряпку, трут ею до блеска и высушивают предмет. Алюминиевые части следует смочить раствором в 100 частях воды, 3 частей буры, куда добавляют 1—2 капли нашатырного спирта. Так оставляют предмет на 25—30 минут, после чего вытирают досуха и полируют суконкой.
V.	О защите от коррозии., Металлические части приборов для защиты от коррозии следует окрашивать или покрывать лаком. Если этого сделать, нельзя, то для защиты железных, а также медных, латунных и других частей надо производить натирание раствором парафина в керосине (подраздел 2). Железо и сталь при долговременном их хранении хорошо защищает от коррозии смазывание ружейным маслом, вазелином (отнюдь не борным) или в крайнем случае минеральным маслом. По отношению к алюминию важно не допускать во избежание коррозии соприкосновения его со щелочами (мыло, сода, зола и т. п.) и главное со ртутью. Капелька ртути, попавшая на алюминий, буквально в несколько часов превратит некоторую (иногда значительную) часть предмета в порошок.
Во избежание заржавления резьбы у винтов и гаек радикальным средством является смазывание смесью вазелина или, что хуже, керосина с порошком графита. В частности, гайка, смазанная таким образом, даже через долгие годы легко отвёртывается.
15.	Конструкции вращающихся валов у приборов
I. Общие требования к конструкциям. К числу часто встречающихся деталей механизмов у самодельных приборов относятся валы, способные ко вращению вокруг своей продольной оси. Вал поддерживается на опорах того или иного вида, снабжённых подшипниками. В настоящем и в последующих разделах 16 и 17 рассмотрены некоторые конструкции валов, подшипников и опор (стоек), осуществляемые наиболее простыми способами и средствами. На валах укрепляются те или иные части прибора, служащие или для приведения валов во вращение, или, наоборот, приводимые во вращение валами. Так, у электромоторов и динамо-машин на валу посажен якорь (см. т. II, § 49, 3, и § 50, 3 и рис.	379, 382, 384, 394 и 395), у турбин	— колёса с лопастями
(см.	т. II,	§ 14, 4, и	рис. 6, и § 87), у	трансмиссий — шкивы
(см.	т. II,	6, и рис.	92), у колёсных пар	для тележек — колёса
(см.	т. II,	рис. 237)	и т. п. В некоторых	приборах вал или ось
закрепляется неподвижно, вращающейся же является та или
§ В, 15
249
иная часть прибора. Такую конструкцию можно увидеть, например, у магнитных стрелок (см. т. II, § 47, 2, и рис. 343) и др.
Валы для самодельных приборов чаще всего делают из медных, латунных или железных проволок или стержней. При изготовлении вала необходимо соблюдение следующих требований:
а)	Вал при своёхМ вращении не должен «бить», для чего необходимо, чтобы его осевая линия совпадала с осью вращения, иначе говоря, необходимо, чтобы вал был безукоризненно прямым. Это требует его выпрямления 1 и проверки на плоской поверхности так, как это будет указано в § 14, 5, 1.
б)	Вал должен вращаться в подшипниках с наименьшим трением (раздел 17).
в)	Вал не должен смещаться ни в продольном (т. е. вдоль оси своего вращения), ни в поперечном направлении. Однако ввиду несовершенств конструкций и, главное, их изготовления в большинстве случаев приходится допускать люфт1 2 3 больший, чем у фабричных приборов.
II.	Горизонтальные валы для моделей. Горизонтальные валы для моделей чаще всего укрепляются на двух уголках с просверленными для вращения вала отверстиями (§ 13, 8, V, и рис. 197). Чтобы не допускать перемещения в продольном направлении, на валу приходится создавать упорные приспособления тем или иным простейшим способом з. Заточка же концов у вала (рис. 172), как это нередко устраивается у фабричных приборов без токарного станка, является сложной работой. Проще всего, если вал достаточно толст, выпилить на нём трёхгранным напильником (рис. 165, Л) кольцеобразное углубление а и обжать на этом месте колечко из проволоки, лучше медной (рис. 165, В). На тонком вале такое колечко, за невозможностью выпиливания углубления, приходится припаивать (§ 12), однако, только с одной стороны, противоположной подшипнику (рис. 165, С). То же рационально применить и на толстом вале, если пайка менее затруднительна, чем выпиливание углубления. Опыт показывает также, что упоры осуществимы посредством плотного наматывания на вал «спиральки» b из медной проволоки (d = 0,3—0,8 мм). Такая спиралька иногда удерживается на валу трением, но лучше её с одного края припаять (рис. 166, G). Край спиральки, обращённый к подшипнику, необходимо опилить, чтобы конец провода не только не царапал стойки вокруг отверстия для вала, но скользил с возможно меньшим трением. Если же вал тонок и в распоряже
1 Если вал изготовляют из гвоздя (который должен быть обязательно новым), отрубая или отрезая у него шляпку, то выпрямления не требуется.
2 От немецкого слова Luft — воздух, что обозначает небольшой зазор или щель, в данном случае позволяющий валу смещаться вдоль оси на доли миллиметра.
3 В наборе «Конструктор» для этой цели служат установочные кольца (см. т. II, § 14, 6, и рис. 93).
-250
§ П, 15
нии есть подходящие бусы, то упор делается из кружка жести Ь, спаянного с валом, бусинка, надевается для достижения наименьшего трения (рис. 165, D). Такая конструкция чаще всего •применяется для вала пропеллера у модели самолёта (рис. 213, С). Наиболее простой в отношении своего осуществления способ заключается в заточке обоих концов вала конусами (гвоздь) и
создании упора отогнутыми, как это показано на рисунке 165, верхними концами поддерживающих вал уголков. Вал при этом может быть сделан из деревянной палочки (писчая ручка), в центр торцов которой вбиты два тонких гвоздя без шляпок, две булавки или две иголки (рис. 165, F). Наконец, наиболее совершенным способом является применение шарикоподшипника, во внутреннее кольцо которого
Рис. 165. Различные конструкции вращающихся горизонтальных валов (осей) для самодельных приборов.
плотно вставляется вал (рис. 169, £).
III.	Вертикальные валы для моделей. Если у модели (сегнерово колесо, демонстрационный электромотор и т. п.) имеется вертикальный вал, то для поддержания нижнего конца этого
вала приходится устраивать подпятник с подшипником. При этом вал своей тяжестью и весом укреплённого на нём ротора давит на подпятник и тем самым способствует
увеличению трения, что заставляет обращать особое внимание на устройство подпятника. *
Наиболее рациональной и в то же время достаточно простой
для осуществления является следующая конструкция вертикального вала. Одному концу вала придают напильником коническую форму; форма другого конца безразлична, благодаря чему для вала может быть взят гвоздь с отрубленной шляпкой (§ 8, 2, XI, и рис. 43). Вал наверху удерживается в вертикальном направлении чаще всего посредством уголка с высверленным для прохода вала отверстием (рис. 166, Л), или П-образной стойки из скрученных проволок или металлической полоски (рис. 166, G), или иным «образом. Конусообразный конец опирается на подшипник, состоя
§ И, 15
251
щий из металлической пластинки (с отверстиями для закрепления её на дощечке посредством шурупов) с конусообразным углублением а, выбитым керном (раздел 9, III, и рис. 155, Л) или высверленным слегка сверлом (раздел 9, IV, и рис. 137) (рис. 166, В). Подпятник в самом простейшем случае может быть сделан даже из кусочка жести с углублением, выдавленным шилом или выбитым концом гвоздя. Такой вал удерживается в подшипнике своей тяжестью, а также весом укреплённого на валу того или иного ротора (якоря, колеса, сосуда и т. п.). Достоинство описанной конструкции заключается в исключительной простоте изготовления, а также в малом трении, возникающем при вращении вала. Недостаток конструкции состоит в том, что вал при наклоне прибора и от других причин может сравнительно легко выскочить из нижнего подпятника. Более прочное закрепление получается, если конец вала снабдить колечком (рис. 165, Л, В и G) и опереть на металлический кронштейн или пластинку с высверленным в ней отверстием (рис. 166, С),
Рис. 166, Е—G, Выкройка и изготовленная из неё П-образ-ная стойка.
Рис. 166, А—D. Различные конструкции укрепления вращающихся вертикальных валов (осей) для самодельных приборов
252
§ П, 15
или, наконец, на край штепсельного гнезда, укреплённого в деревянном основании (рис. 166, D). Для лёгких и тонких валон вместо колечка можно применить спиральку b из медной проволоки, лучше припаянную, чем держащуюся трением, а в качестве подпятника — полоску из жести су согнутую в виде буквы П и снабжённую отверстием для прохода конца вала. Такой подпятник на деревянной подставке закрепляют мелкими гвоздями или шурупами, а на металлической припаивают (§ 12). Самым совершенным способом является применение Шарикоподшипников (рис. 169, £).
IV.	Укрепление роторов и колёс на валах. Ко всякому диску (колесу), посаженному на вращающийся вал (за исключением специальных случаев), предъявляются два основных требования: а) перпен-дикулярность диска к оси вращения вала и б) концентричность по-отношению к той же оси. Поэтому при креплении дисков на валах следует производить тщательную проверку
перпендикулярности посредством угольника (рис. 144, D). Для осуществления второго требования отверстие в диске следует просверливать совершенно точно в центре диска (раздел 9, III). Однако последнее необязательно для деревянных дисков, укрепляемых по способу, описанному ниже. Окончательную проверку правильности посадки диска производят, вращая вал на каких-либо стойках и следя в двух плоскостях за изменением расстояний края диска от края какого-либо предмета, укреплённого неподвижно.
Металлический ротор у турбин, состоящий у простейших самодельных приборов из одного или двух дисков, приходится укреплять на валу посредством пайки (§ 12, 8) (рис. 167, А и В), поскольку иные способы малодоступны, требуя сравнительно сложных приёмов обработки металла. Для получения наиболее
§ И, 15
253
прочного закрепления, а также для лучшего центрирования деревянные диски b рациональнее всего укреплять на валах между двумя кружками а или квадратами из жести или более толстого листового металла, припаянными к валу (рис. 167, С). Деревянный диск во избежание его провёртывания на вале скрепля-
ют с направляющими кружками с помощью маленьких гвоздей или шурупов (рис. 167, D). Вращающиеся сосуды, укрепляемые обычно на вертикальном вале, приходится также припаивать в середине дна к валу, снабжая их наверху на открытом конце крес-
товиной или перекладиной d (рис. 167, £). Колёсную пару, т. е. вал с двумя колёсами, для тележек проще всего создавать из толстой проволоки, надевая на её концы деревянные розетки, применяемые при электромонтаже (§ 15, 2, VII), с напайкой на вал опи
Рис. 168. Устройство тележки из шарикоподшипников
санных выше жестяных кружков (рис. 167, D). Наиболее прочными и просто осуществимыми являются пары, собранные с помощью шарикоподшипников (раздел 16, I). Кроме того, такая конструкция позволяет достигнуть наименьшего трения. Вал проще всего взять деревянный, круглый или квадратный; подобрать же металлический вал нужного диаметра обычно трудно. Вал вставляется наглухо во внутренние кольца шарикоподшипника с соблюдением того непременнейшего условия, чтобы плоскости оснований шарикоподшипников были перпендикулярны к осевой линии оо± вала (рис. 168, Л). Для посадки концы четырёхгранных деревянных валов приходится делать круглыми; применение же именно таких валов более желательно, чем круглых, так как упрощает скрепление, например, с помощью шурупов с платформой тележки, изображённой на рисунке 168, С в перевёрнутом виде.
Металлические валы более тонкие, чем нужно, можно достаточно прочно посадить в шарикоподшипник, возможно более плотно обмотав концы бумажной лентой, пропитанной лаком
254
§ 11,16
или натуральной олифой, или изолирующей лентой (§ 15, 2, VI), или же надев на концы резиновые трубки а (рис. 168, В).
16. Подшипники
I. Шарикоподшипники. Надобность в применении шарико-
подшипников возникает, главным образом, для устройства всякого рода тележек, обладающих возможно меньшим трением (рис.
168). Использование же шарикоподшипников в таких примитивных моделях турбин электромоторов и др., которые только и доступны для осуществления в обычных школьных условиях, возможно (рис. 169, В), но нерационально, поскольку достаточно благоприятные результаты могут быть достигнуты более простыми средствами (раздел 15, II). Основное затруднение
при применении шарикоподшипников заключается в том, что их бывает трудно укрепить в стойках или в кронштейнах. Проще всего это осуществимо для дерева, в котором высверливаются
отверстия соответствующего диаметра, куда плотно вставляется наружное кольцо подшипника.
Шарикоподшипники в продаже1
имеются всевозможных размеров, на-
чиная со столь миниатюрных, что могут быть применены в часовых механизмах.
II. Конструкции самодельных под-
Рис. 169. Различные конст- шипников Наиболее просто осуществи-рукции подшипников. мыми и удовлетворительными по качеству являются подшипники в виде отверстий, сделанных в опорах для вала (рис. 165, В—F). Для получения наименьшего трения следует, чтобы а) концы вала яв-
лялись строго цилиндрическими и имели совершенно гладкую, отшлифованную (раздел 13, II) поверхность и б) отверстия были просверлены цилиндрическим сверлом (раздел 9, III, и рис. 137, С). Края кольца или спиральки Ь, препятствующие движению вала вдоль оси (рис. 165, В и С, и 166, G), должны быть, как уже указывалось, выравнены. Если применена конструкция вала с заделкой его концов на конус (рис. 165, Е), то важно, чтобы вершина конуса располагалась на осевой линии вала.
1 Продаются в магазинах швейных машин, киноаппаратов и велосипедов.
§ 11, 16
255
Подшипники для более ответственных конструкций могут быть созданы различным образом, например из припаянной к стойке латунной или медной трубочки (рис. 169, С), или штепсельного гнезда, укреплённого с помощью гаек (рис. 169, Д). Такие конструкции возможны, если удалось подобрать к трубочке или к гнезду валы соответствующего диаметра. Если же подшипники устраиваются для вала определённой толщины, то их можно создать из проволоки (рис. 169, В) или произвести соответствующую отливку (рис. 169, D).
Для изготовления проволочного подшипника голую медную проволоку (d—l—2,5 мм) наматывают в количестве 5—8 витков, в виде спирали (§14, 10, II), озаботившись при наматывании^ чтобы витки лежали вплотную друг к другу. Это наматывание производится на том вале, для которого изготовляются подшипники. Спираль опаивают с внешней поверхности и, двигая вдоль вала взад и вперёд, а также вращая, разрабатывают её настолько, чтобы вал мог вращаться внутри подшипника с возможно меньшим трением. Затем спираль, надетую на вал, припаивают к соответствующей подставке, служащей для поддержания вала (рис. 169, В). Отливку подшипника производят согласно общим указаниям, данным в § 10, 4, VII, воспользовавшись как формой доской с высверленным в ней углублением и вставив в середину отверстия кусок такой же проволоки или гвоздя, из которых
Рис. 170. Отливка подшипника.
256
§ В, 16
сделан вал (рис. 170, Д). При этом важно расположить эту проволоку так, чтобы её ось точно совпала с осью отливаемого подшипника, для чего лучше всего в середине основания углубления высверлить отверстие для вставки и удержания в нём гвоздя. Важно, чтобы эта проволока или гвоздь были покрыты окислами, для чего их следует нагреть на пламени, иначе они могут спаяться со сплавом. Лучшим сплавом для изготовления подшипника является баббит, но такую отливку можно произвести также из сплава гарта (§10, 2, II) или «третника» (§10, 4, III). После отливки (рис. 170, В) повёртывают гвоздь или проволоку, предварительно согнув их, до тех пор, пока возможно станет их вынуть (рис. 87, Е). Затем раскалывают ножом или стамеской фор-
Рис. 171. Валы для стрелок и других приборов.
му и вынимают отливку (рис. 170, С), после чего производится пришлифовка к валу так же, как и для описанного подшипника из проволоки. Сбоку в подшипнике тонким сверлом полезно просверлить отверстие для смазки.
III. Конструкции подшипников для стрелок.
При конструировании самодельных приборов иногда встречается надобность в изготовлении
«чувствительных» стрелок (электростатика, магнетизм — см. т. II, §42, 2, и §47, 1, и рис. 294 и 343), способных вращаться
на вертикальном или горизонтальном валу при возможно наименьшем трении. Такие же условия предъявляются при изготовлении некоторых вертушек (см. т. II, § 37, 4, и § 42, 2, и рис. 263 и 295), рычажных весов и т. п.
Оси рациональнее всего устраивать из швейных иголок или булавок, а поддерживающие приспособления, для горизонтальных осей — из проволоки, заделанной на концах петелькой (§ 14, 7, II, и рис. 214). Так, например, чаще всего конструируют подвес для рычажных весов (рис. 171, Д), при этом рационально, во избежание сдвига коромысла до соприкосновения с подвесом, надевать на вал две бусинки (рис. 171, В). Для получения весьма малого трения большего внимания заслуживает вал из швейной иголки, пропущенной в отверстия двух бусинок или отрезков стеклянных трубочек, укреплённых на поддерживающих при
§ П, 17
257
способлениях с помощью менделеевской замазки (§ 10, 7, IV) или сургуча (рис. 171, С и D).
Для стрелок, способных вращаться около вертикальной оси, весьма малое трение получается при использовании оттянутой на конце стеклянной трубочки, опёртой на конец иголки или заострённой проволоки (рис. 277, С). Для горизонтальных лёгких металлических стрелок и бумажных вертушек (см. т. II, § 37, 4, и рис. 263) в качестве поддерживающих приспособлений также используются иголки или проволока. В центре тяжести стрелки или вертушки, если они металлические, то керном (рис. 155, Д) или гвоздём, если бумажные, то концом карандаща р»ли заострённой палочки выдавливают углубление, служащее для опоры на остриё.
17. Смазка
I. Назначение смазки. Смазывание маслами, как известно, производится в приборах, аппаратах и моделях для уменьшения трения скольжения или качения. Кроме того, жиры, а иногда даже вода, применяются для создания воздухонепроницаемости у таких деталей, как поршни и клапаны воздушных и водяных насосов (см. т. II, § 14, 5; § 31, 2, и рис. 89, 90, 206), тарелки и колокола вакуумприбора (см. т. II, § 31, 2, и рис. 210) и т. п. Наконец, следует упомянуть, что. смазывание практикуется при долговременном хранении стальных и железных частей во избежание их ржавления.
Смазывание требует правильного выбора масла или жира, а также некоторых знаний, иначе детали прибора или аппарата иногда можно испортить или во всяком случае повредить им. Особо внимательной смазки требует школьный киноаппарат (§ 22, и рис. 384) и вращающийся преобразователь (см. т. II, § 7, 6, и § 17, 10, и рис. 25 и 26).
К смазывающим маслам предъявляются в основном два требования: 1) хорошей липкости, чтобы, масло надёжно прилипало и обволакивало трущиеся поверхности, и 2) определённой вязкости (густоты), чтобы оно под давлением не выдавливалось из трущихся частей, а тем более не вытекало под действием собственной тяжести. Специальным требованием для смазки двигателя внутреннего сгорания является устойчивость масла по отношению к возгоранию при высоких температурах.
II. Смазочные материалы. Животный жир или сало (говяжье, баранье, свиное) применяется для смазывания кожаных поршней насосов и клапанов, так как минеральные масла в известной степени уменьшают срок службы кожи, делая её ломкой. Согласно указаниям, данным в т. II, § 31, 2, и там же на рисунке 210, сало возможно, но необязательно использовать при опытах с вакуумколоколом и тарелкой. Применять же сало для смазки металлических частей не следует, так как входящие в его
17 Е. Н. Горячкин, т. ПГ
258
§ Н, 17
состав органические кислоты могут вызывать окисление не только железа, но и меди.
Растительные масла (льняное, конопляное и др.) возможно применять только в самых крайних случаях, за отсутствием минеральных масел и притом только для самоделок, но отнюдь не ценных технических моделей и, в частности, киноаппарата. Помимо некоторого окисляющего действия на металлы, эти масла через известное время затвердевают, склеивая между собой трущиеся части. Основное применение в школе растительных масел — приготовление из них олифы (§ 9, 2, VII).
Тавот — минеральное масло, имеющее при комнатной температуре примерно такую же густоту, как застывшее сливочное масло (режется ножом).
Солидол — минеральное масло, применяемое для смазки машин и, в частности, автомобилей, имеет густоту слегка подогретого сливочного масла; солидол можно подцепить на конец ножа. Тавот может быть применён взамен животного жира для смазки колокола воздушного насоса. Для смазки шарикоподшипников, из которых обычное жидкое масло быстро вытекает, следует применять солидол. Достать тавот и солидол нетрудно в любом гараже или на производстве.
Вазелин — общеизвестное густое минеральное масло. С успехом применяется в тех же случаях, что солидол и тавот. Приобрести вазелин можно в аптеке; однако косметический вазелин, в том числе и борный, совершенно не пригоден. Ланолин, продаваемый в аптеках (более вязкий, чем вазелин),— лучший смазочный материал для колоколов воздушных насосов, кранов (рис. 296) и шлифов.
Минеральные масла, выделывающиеся различной густоты и свойств в зависимости от назначения, известны под разнообразными названиями и обозначениями. Наиболее распространённым является автол, применяемый для смазки автомобильных двигателей. Автол бывает различной вязкости, наименее вязок автол 6 !.
В школьных условиях в сравнительно значительном количестве минеральное масло требуется для заливки насоса Комов-ского (см. т. II, § 31, 2, и рис. 208, 209) и гидравлического пресса (рис. 24, А и 25). Такое масло 1 2 обычно прилагается при покупке этих приборов; в случае, если же оно почему-либо отсутствует или требует замены, то возможно воспользоваться любым минеральным (но не растительным) достаточно жидким маслом, например автомобильным «автол 6». Перед заливкой настоятельно рекомендуется масло проверить на кислотность, для чего поль
1 Чем большую величину имеет цифра, тем большей вязкостью обладает автол.
2 Главучтехпром обычно прилагает для пресса масло с вязкостью, по Энглеру, от 5 до 8 при 50°, для насоса масло турбинное вязкостью 3,0—3,2.
§ 11, 17
559
зуются синей лакмусовой бумажкой. Только при условии, такая бумажка после смачивания маслом не изменит цвета, т. е. не порозовеет, масло годится для заливки насоса.
Минеральное масло применяется для заливки подшипников у мотор-генератора (см. т. II, § 7, 6, и рис. 25); для смазки эйе киноаппарата или часовых механизмов нужно применять минеральное масло высшей очистки, продаваемое в магазинах для швейных машин.
Костяное масло, продаваемое в магазинах кинопринадлежностей и швейных машин, является наилучшим для смазки всех наиболее ответственных и дорогих механизмов.
Керн
Подпятник (агат)
Контргайка
Рис. 172. Различные виды подшипников у школьных приборов и машин.

Dh ' 
III. Виды подшипников у приборов и школьных машин. Наиболее примитивным подшипником служит поддерживающее приспособление с просверленным в нём отверстием для вала, с заточкой на конце (рис. 172, Л). Такие подшипники имеются, например, у магнитоэлектрической машины (см. т. II, § 50, 3, и рис. 394), (т. II, § 49, 3, и рис. 379, 382 и 391),
моделей электромоторов
у электростатической машины (см. т. II, § 42, 2, и рис. 296), у различных моделей машин (см. т. II, § 14, 2 и 3, и рис. 80—85) и др. В малых технических электромоторах подшипники состоят или из бронзовых сплошных втулок а, запрессованных наглухо в поддерживающих приспособлениях (рис. 172, В) (см. т. II, § 49, 3, и рис. 385), или из шарикоподшипников
17»
260
§ П, 17
(раздел 16, 1, и рис. 168). У мотор-генераторов и электромоторов трёхфазного тока применялись иногда подшипники с кольцевой смазкой (рис. 172, С).
Наиболее же часто в школьных механизмах с вращающимися валами, которые должны иметь возможно меньшее трение, применяются конусные подшипники. Концы вала Ь, имея конусообразную форму, опираются в вершины сферических или конусообразных выточек в подпятниках (рис. 172, D). Подпятники снабжены обычно винтовой резьбой, позволяющей подпятнику при его вращении перемещаться в направлении оси, что нужно как для вынимания вала, так и регулировки подшипника. Для поворачивания в головках подпятников сделаны грани или прорезы-шлицы для отвёртки. Подпятники завёртывают только до
Рис. 173. Маслёнки.
тех пор, пока вал потеряет способность к смещению как в продольном, так и в поперечном направлении. Если же вал вращается туго, то следует слегка отвернуть подпятник. Такие конусные подшипники применены, например, у блоков (рис. 172, £>, см. т. II, §34,4, и рис. 242), у модели водяной турбины Пельтона (рис. 172, Е) (см. т. II, § 14, 4, и рис. 87) и др. Для достижения наименьшего трения конусные подшипники устраиваются с агатовым вкладышем-подпятником, как, например, в электрических измерительных приборах (см. т. II, § 15, 11, и рис. 108, ПО—113), электрометре Брауна (см. т. II, § 42, 2, и рис. 293, 294) и др.
IV. Несмазываемые механизмы. Следует предостеречь преподавателя от смазывания механизмов у некоторых приборов. К числу таких механизмов принадлежит демонстрационный гальванометр и другие электрические измерительные приборы (см. г. II, § 15, 9—12, и рис. 108, ПО—113), в том числе электрометр Брауна (см. т. II, § 42, 2, и рис. 293—294), а также всякого рода весы (см. т. II, § 5, 2—5, и рис. 95, 97, 98, 99). Если же трение в подшипниках или шарнирах у таких приборов
§ 12, 1
261
ощутительным образом возрастает, то оси, подшипники, призмы и опоры следует промыть бензином или протереть чистой мягкой кисточкой, но не смазывать.
V. Промывка механизмов и смазывание. Даже высококачественные масла, смазывающие трущиеся части, с течением времени густеют по причине загрязнения, главным образом, пылью, а также в известной мере частичками металла, срабатывающегося при трении. Растительные масла, окисляясь в воздухе, сгущаются в плотную массу, склеивая подшипники. Поэтому механизмы перед смазкой приходится через ивестное время промывать. Такая промывка производится бензином или, что хуже, керосином; удаление же сгустившегося, растительного масла сложнее, так как требует растворения его едкой щёлочью (§ 24, 9). После промывки части вытирают досуха и затем тотчас же смазывают костяным или лучшими сортами минеральных масел. Для удобства смазывания в кабинете полезно завести маслёнку, применяемую для смазки швейных машин В или киноаппарата А (рис. 173). Масло у таких маслёнок выдавливается из носика при нажиме на стенки или донышко коробки. Для смазки шарикоподшипников надо применять вазелин, солидол, тавот.
§ 12. ПАЯНИЕ
1. Значение паяния
Умение паять имеет исключительно важное значение для учителя, так как избавляет его от весьма многих затруднений как при ремонте испорченных приборов, так особенно при изготовлении новых — самодельных. Кроме того, при спаивании деталей, конструкция приборов во многих случаях упрощается, что ведёт при их изготовлении к экономии времени и сил.
Особенно важное значение имеет паяние при ряде электромонтажных работ; сборка же некоторых электрических схем и, в частности, радиоприёмников из деталей без применения пайки невозможна.
Здесь мы описываем паяние легкоплавкими, так называемыми мягкими припоями; пайка же твёрдыми припоями (сплавом серебра и др.) является много более сложной, требуя, в частности, нагревателя с высокой температурой и, вообще говоря, вряд ли нужна для учителя.
В практике школы приходится чаще всего спаивать медь, латунь, лужёную жесть и реже чёрное железо. Паяние цинка требует некоторых предосторожностей; много сложнее паяние свинца и алюминия. Пайка 'свинца (свинцом же), что бывает нужно для кислотных аккумуляторов (§ 23 и рис. 391), неосуществима, требуя применения пламени гремучего газа Ч
1 В некоторых 'Случаях с большим трудом всё же удаётся сильно перегретым паяльником сплавить разрыв на свинце.
262
§ 12, 2
2. Инструменты и материалы
I. Паяльники и их изготовление. Паяльник состоит из круг-
Ого или чаще прямоугольного бруска красной меди, укреплён-
ного на железной скрученной
Рис. 174. Паяльники молотковые (Л и В) и торцовый (С).
проволоке
(рис. 174, В) или на стержне (рис. 174, А и С). В зависимости от способа укрепления головки, т. е. рабочего тела паяльника на стержне, различают типы: молотковый (рис. 174, А и В) и торцовый (рис. 174, С). Торцо-зый паяльник особенно удобен для электромонтажных работ (пайка проводов), а также для пайки на внутренней поверхности сосудов.
Для изготовления паяльника нужна именно красная медь, а не другой металл, так как
медь менее других металлов выгорает при
нагревании, и, главное, она обладает хорошей теплопроводностью и значительной удельной теплоёмкостью. Чем массивнее спаивание части, тем больше потребуется теплоты для прогрева места спайки и тем большей по массе должна быть взята головка паяльника. Для школы учителю надо завести два паяльника: один весом 300—350 г и другой 50—80 г — для. спаивания тонких проводов при монтаже
различных электрических приборов.
Изготовление паяльника, если преподавателю удастся достать кусок медного бруска или медной шины, труда не представляет. В частности, для паяльника рационально пожертвовать медным цилиндром из набора тел равного объёма (см. т. II, рис. 174). Концу головки
паяльника надо Придать Рис. 175. Устройство головки паяльника.
§ 12, 2
263
форму трёхгранной призмы с углом примерно равным 50°. Красная медь, после отжига (§11, 4) в печи, сравнительно легко куётся, в особенности нагретая. Вместо расковывания нужную форму концу головки паяльника можно придать посредством опиливания напильником, что займёт, однако, много больше времени. Обычно, изготовляя паяльник, медь сначала отковывают по форме головки, а затем опиливают (§ 11, 10). Форма рабочего конца головки показана на рисунке 175. Важно, чтобы конец аа не являлся совершенно острым и представлял собой плоскую

Рис. 176. Изготовление паяльника из медной шины.
грань, а не кривую поверхность, имеющую ширину, примерно равную 1—2 мм. На другом конце головки просверливается отверстие е для укрепления рукоятки из толстой железной проволоки или выпиливается круглым напильником (рис. 139) желобок с для изготовления рукоятки из скрученной железной проволоки (рис. 174). Если медная шина недостаточно толста, то для изготовления паяльника её надо согнуть вдвое (рис. 176). В нижеследующей табличке приведены данные для трёх различных по весу паяльников, причём последний вид паяльников нужен для пайки весьма массивных деталей. Все размеры даны в миллиметрах.
Размеры паяльников
Таблица XI
№ п п.	Стержень (рис. 174, С)		Рукоятка (рис. 140, В)		Головка (рис. 175)				
	длина!	1 толщина	длина	| толщина	h2	1 ь	1 8	1 k	1 “
1	220	3,5—4	80	20	40	12	10	8	55°
2	270	5	100	20	45	18	16	10	55°
3	320	7	100	20	75	25	20	10	50°
1 Длина стержня соответствует общей длине) паяльника; при насадке на рукоятку стержень надо соответствующим образом укоротить.
2 Длина головки взята с запасом в расчёте на постепенное укорочение при опиливаниях её рабочего конца для залуживаний.
264
§12,2
Нагрев паяльника производится в пламени примуса (см. т. Пу § 18, 3 и рис. 128), газовой горелки (см. т. II, § 18, 2, и рис. 127) или на угольях в печи или в жаровне. Для нагрева паяльника удобно также пользоваться «сухим спиртом», для чего рационально изготовить из проволоки подставку, показанную на рисунке 177. Таблетки сухого спирта 1 следует сжигать в крышке от какой-либо жестяной коробки, подложив под неё кусочек асбеста (§21, 2, IV).
Рис. 177. Проволочная подставка для прогрева паяльника на пламени сухого спирта (Л).
Много удобнее пользоваться при работе электрическими паяльниками, имеющимися в продаже (рис. 178). Паяльник молоткового типа нужен для спайки тех или иных деталей самодельных приборов (рис. 178, Д). Его же приходится применять для электромонтажных шнуров и проводов от электрического освещения и вообще пайки сравнительно толстых проводов. Для радиомонтажных работ и пайки тонких обмоточных проводов ПВО,
Рис. 178. Электрические паяльники: молотковый (Л) и торцовый для радиомонтажа (В).
ПБД, ПЭ и др. (рис. 239 и 248) исключительно удобен малый торцовый электрический паяльник, потребляющий мощность 70— 80 вт (рис. 178, В). Устройство такого паяльника показано на
1 Продаются в нефтелавках, хозяйственных аптекарских магазинах.
§ 12, 2
265*
рисунке 179. Обмотка d из нихромовой проволоки (§ 15, 2, V) нанесена на медный стержень е с изоляцией его листочками слюды; концы обмотки присоединены к медным проводам /, подводящим ток. Обмотка сверху защищена намотанным асбестовым шнуром с (§21, 2, IV) и металлическим чехлом а, состоящим из двух половин и скрепляемым при помощи двух колечек 6, надевающихся на их края.
Во избежание порчи при пайке крышки стола, а также для удобства работы весьма важно сделать две дощечки (20—25 сл/Х X 15—20 см) из клеёной фа-	0 а 6
неры с бортиками из тонкого	/7 —/ z
брусочка (рис. 180). Желатель-но, но не обязательно поверх-	\
ность дощечек покрыть листо-	е
вым асбестом (§ 21, 2, IV). До- ___-
щечки служат для помещения на них нашатыря, олова, а так-же как место для залуживания	с
паяльника и некоторых мелких	Л
паек. Одна из дощечек пред-	'sssri
назначается для пайки с наша-	‘
тырём и «кислотой», другая с t' d канифолью. Для помещения ГО- рис 179. Устройство электрического рячего паяльника весьма по-	паяльника,
лезно устройство на той же или особой дощечке подставки из проволоки.
II.	Оловянно-свинцовый припой. Пайка железа, латуни, меди, цинка производится при помощи сплавов слова и свинца. В § 10, 4, III и V, указаны составы и способы изготовления таких сплавов и отливки из них палочек (рис. 118 и 181, В). Каждый из
Рис. 180. Дощечка для залуживания паяльника и некоторых паек.
сплавов, указанных в таблице (см. стр. 188), предназначен для пайки определённых металлов, однако в условиях школы как универсальным припоем можно пользоваться сплавом из 6 частей свинца и из 4 частей олова или же имеющимся в продаже сплавом третником из 2 частей свинца и 1 части олова.
266
12, 2
В послевоенное время в продаже появился припой в виде тонкой трубки, заполненной внутри канифолью (рис. 181, Л). Припой предназначен для пайки тонких электрических проводов и радиодеталей и не требует применения «флюса», что сильно упрощает пайку.
Рис. 181. Палочки обыкновенного припоя и трубчатого, содержащего внутри канифоль.
III.	Тиноль. Весьма полезной для спайки проводов в школьной практике оказывается особая масса, носящая название тиноля или паяноля и продаваемая в жестяных коробочках с плотно закрывающимися крышками. Как это описано в § 15, 10, IV, при пользовании тинолем надобность в паяльнике отпадает (рис. 249).
Тиноль состоит из раствора 1 части измельчённой канифоли (§ 10, 2, VII) в 4 частях спирта (денатурата); в этот раствор до получения сметанообразной массы подмешен мелкий порошок припоя. Для приготовления порошка берут сплав лучше всего из 2 частей олова и 3 частей свинца и расплавляют его. После расплавления прекращают нагревание и производят энергичное помешивание лучинкой до появления признаков загустения. Затем, не мешкая, выливают или, вернее, вываливают массу на куски (лучше льняных) тряпок, постеленных в 3—4 слоя на стол. Собрав края тряпок для образования мешка и плотню сжав их. начинают мять припой, время от времени ударяя мешком о крышку стола. Подобная операция, если совершать её быстро и энергично, вполне безопасна, однако производить её должен сам преподаватель, но не ученики. Образовавшийся порошок припоя перед смешиванием с раствором канифоли необходимо просеять через сито.
Хранить тиноль, безусловно, следует в плотно закрывающейся посуде (например, в коробке из-под эмалевой краски, — рис. 102), иначе он, ввиду испарения спирта, затвердеет. Чересчур загустевший тиноль следует разбавлять денатурированным спиртом. Перед употреблением, т. е. накладыванием на спаиваемые провода, тиноль необходимо тщательно перемешивать.
IV.	Флюсы или плавни. Назначение так называемых флюсов, или плавней, заключается в предохранении (при пайке)
§ 12, 2
267
от окисления очищенных от окислов спаиваемых поверхностей металлов. Флюс, нанесённый на место спая, при пайке плавится, покрывая его воздухонепроницаемой плёнкой, защищающей от действия кислорода (из атмосферы) нагретый спаиваемый металл и припой Ч Некоторые из флюсов (нашатырь) способствуют также окончательной очистке поверхности от неизбежно оставшихся неудалёнными жиров и окислов.
Весьма важно обращать внимание на правильный выбор флюса не только в зависимости от вещества спаиваемых металлов, но и температуры плавления взятого припоя 1 2. Последнее важно потому, что флюс должен иметь температуру плавления меньшую, чем применяемый припой. В нижеследующей таблице приведены некоторые данные о флюсах, надобность в которых встречается в школьной практике.
Флюсы для пайки оловянно-свинцовыми припоями
Таблица XII
Флюс или плавень	Для пайкн	Температура плавления в °C	Растворитель
Канифоль (§ 10, 2, VII)	Медных и алюминиевых проводов	60—120 (аморфное вещество)	Спирт (денатурированный)
Нашатырь или хлористый аммоний (NH4C!)	Железа (чёрного и лужёного), меди и латуни	—	Вода
Хлористый цинк (ZnCl2)	То же	263	Вода
Хлористый цинк-аммоний (3 части ZnCl2 и 1 часть NH4CI)	»	175	Вода
Стеарин	Свинца	69	—
Соляная кислота (НС!)	Цинка	—	Вода
Для удаления окислов с рабочего конца паяльника после его нагрева обычно пользуются нашатырём (хлористый аммоний NFUCl) (§ 24, 2, XIII), лучше всего в виде куска (кристалла) (рис. 183, С). Однако возможно также брать нашатырь в nopojm-ке, который чаще встречается в продаже.
В качестве флюса, или плавня, при пайке чаще всего применяют «травленую кислоту» или хлористый цинк (ZnCl), получаемый посредством реакции между соляной кислотой (НС1) (§ 24, 2, II) и металлическим цинком. Для этого, налив в стеклянную
1 Если флюс отсутствует, то при нагревании металла паяльником образуется плёнка окисла, препятствующая молекулярному сцеплению припоя и металла.
2 См. таблицу на стр. 188.
268
§ 12, 3
или фарфоровую баночку 10—20 см? соляной кислоты (можно технической) и столько же воды, бросают туда кусочки цинка и ждут, пока он не перестанет «растворяться» и прекратится выделение водорода Ч Полученный таким образом раствор хлористого цинка пригоден для употребления; для хранения его сливают в стеклянный пузырёк, закрываемый резиновой пробкой. Удобно пропустить сквозь пробку стеклянную или деревянную палочку, тогда её концом можно смазывать место спая. Вместо травления кислоты можно также воспользоваться солью — хлористым цинком, растворив 1 часть этой соли в 3 частях воды (§ 24, 6, 1). Как это видно из приведённой таблицы, хлористый цинк в качестве флюса применяется при пайке железа (и чёрного, и белого), стали, меди, латуни и сплавов. Однако применение этого флюса возможно только для тех припоев, температура плавления которых меньше 260°, т. е. для № 1—5 припоев, приведённых в таблице на стр. 188. Поэтому самый тугоплавкий оловянно-свинцо-вый припой (№ 6) при флюсе — хлористый цинк, — если и станет спаивать, то плохо. Для таких припоев надо применять флюс, имеющий температуру плавления около 175° и составленный в виде раствора в 12 частях воды, 3 частей хлористого цинка и 1 части нашатыря. Для школьных условий этот флюс как более универсальный, чем хлористый цинк, заслуживает наибольшей рекомендации.
Весьма крупным недостатком флюсов: нашатыря, хлористого цинка и хлористого цинка-аммония1 2 — является необходимость самой тщательной промывки места спайки во избежание коррозии металлов (медь и латунь около спайки зеленеют, железо и сталь ржавеют). Поэтому при пайке электрических проводов совершенно необходимо в качестве флюса применять только канифоль 3, при которой коррозия не возникает.
О пайке с канифолью см. § 15, 10.
3.	Подготовка предмета к паянию
Первым основным залогом для получения «чистой» и, главное, надёжной спайки, безусловно, является самая тщательная очистка спаиваемых поверхностей от окислов и грязи, в том числе и жира. Лужёная жесть (например, от консервных банок) и лужёная проволока при условии, что полуда нигде не проржавела, нуждаются лишь в удалении жира промывкой в воде с содой или мылом и
1 Цинк берётся с избытком, чтобы после реакции не осталось свободной соляной кислоты.
2 Спаянный металл и припой в присутствии остатков хлористого цинка или нашатыря образуют гальваническую пару, и поэтому разрушение их идёт весьма интенсивно.
3 Техническими правилами электромонтажа применение травленой кислоты нашатыря и др. запрещено; требуется обязательное пользование канифолью.
§ 12, 4
269
протирке тряпкой. Медь, латунь и железо имеют на поверхности слой окислов, подлежащих удалению. Эти окислы удаляют механическим путём, используя напильник, нож или наждачную бумагу (§ 11, 14, 1). Весьма важно, чтобы в результате очистки на поверхности не осталось ни малейших остатков окислов, что сравнительно легко получить для ровных поверхностей. Нельзя допу
скать, чтобы грязь и окислы очень малых вкраплений, заполняющих раковинки или впадины. Грязь и окислы надо оттуда удалить, выковыривая или выцарапывая остриём ножа или шила. Бели этого не сделать, то в этих местах припой не пристанет, что придаст пайке, помимо неряшливого вида, недостаточную прочность (рис. 182, А и В). Очевидно, что такая очистка производится только на тех участках предметов, где должен лечь припой. После механической очистки необходима промывка водой.
Очистку, в особенности железа, в её окончательном виде следует производить непосредственно перед спаиванием или, если это почему-либо невозможно, места будущих спаев надо тотчас же залудить, т. е. покрыть тонким слоем припоя (раздел 5).
остались хотя бы в виде отдельных
Рис. 182. Образцы пайки: при совершенно небрежной очистке от окислов и грязи (Л), при недостаточной очистке (В) и нормальной (С).
4.	Подготовка паяльника
Вторым непременнейшим условием для успешного паяния является необходимость иметь тщательно залужённый рабочий конец паяльника. Для залуживания этот конец очищают напильником от грязи и окислов и- затем нагревают. Нагрев паяльника (рис. 183, В) следует вести до тех пор, пока пламя не станет окрашиваться в своей верхней части в зеленовато-голубой цвет. Однако малоопытный работник может легко ошибиться — надёжнее судить не по окраске пламени, а по действию нагретого паяльника на нашатырь, взятый в виде куска или в порошке (рис. 183, С и D). Если нашатырь при прикосновении к нему
Рис. 183. Процесс пайки в последовательном изображении.
§ 12, 5
271
паяльника вовсе не «задымится» или задымится только слегка, следует продолжить нагревание. Когда же нашатырь не только задымится, но и слегка зашипит, то паяльник нагрет достаточно. При трении конца паяльника о кусок нашатыря или о его порошок очищаются образовавшиеся при нагревании окислы, благодаря чему обнажится чистый слой меди. При прикосновении очищенным концом к палочке припоя (рис. 183, Е) последний быстро расплавится и капельками пристанет к поверхности. Эти капельки быстро разойдутся и лягут ровным слоем (рис. 183, F), если рабочий конец паяльника вновь потереть о нашатырь. В случае, если припой пристанет не везде (рис. 183, G), то следует, поскоблив ножом не залудившиеся места, вновь нагреть паяльник и повторить залуживание. Необходимо добиться, чтобы конец паяльника с той и другой стороны оказался покрытым слоем припоя, как это показано на рисунке 183, F. Паять плохо залужённым паяльником исключительно трудно, и никак нельзя добиться чистой работы. Паяльник не следует перегревать, так как полуда быстро сойдёт, окисляясь и перегорая от жара !. Поэтому если при пайке наступает некоторый перерыв, лучше остудить паяльник и затем нагревать его вновь, чем держать на пламени и сжечь полуду.
С течением времени, и тем скорее, чем небрежнее обращение с паяльником и, главное, чем значительней его перегревают, медь выгорает и на рабочем конце образуются раковины. Пока эти раковины неглубоки, их удаётся залуживать, предварительно выскабливая ножом. Через некоторое время, когда это окажется невозможным, приходится прибегать к помощи напильника, опиливая им конец паяльника до получения совершенно ровных рабочих поверхностей (рис 175), после чего паяльник заслуживается.
Если паяльник недостаточно нагрет (при нагреве приходится учитывать температуру плавления взятого припоя — см. таблицу на стр. 188), то припой плохо пристаёт к спаиваемому металлу и как бы размазывается, а не растекается.
5.	Залуживание места спая
Третьим основным условием для облегчения пайки является предварительное залуживание места будущего спая, что нужно сделать для себя непременным правилом (рис. 184). Залуживание особенно важно для чёрного железа. Нет надобности лудить белую жесть (от консервных банок) или электрические провода (например, шнур), так как они покрыты полудой. Чем тоньше и ровнее слой сделанной полуды, тем лучше; излишнее её количество, пока припой не отвердел, легко удалить, стерев тампоном из тряпки. Приёмы залуживания подобны описанным в следующем разделе 6.
1 Рекомендуется нагревать вообще только пятку паяльника.
Рис. 184. Спаивание листового металла: шва, впритык, внахлёстку и под углом.
§ 12, 6
273
6.	Паяние
Чтобы овладеть техникой или навыком паяния, следует сначала пользоваться белой жестью и в качестве флюса применять хлористый цинк или хлористый цинк-аммоний (раздел 2, IV). Так как жесть лужёная, то её не надо подвергать механической очистке (раздел 3), но удалить грязь и жир необходимо. При наличии жира раствор хлористого цинка!, не смачивая поверхности жести, станет стягиваться на ней в округлые лужицы.
Пусть, например, требуется спаять два листочка жести, из которых один наложен на другой. Концом деревянной палочки смазывают то место, где должен будет лечь припой (рис. 183, Д). Чтобы пайка вышла достаточно аккуратной, надо раствор нанести ровной дорожкой, чтобы не было лужиц, тогда дорожкой же ляжет и припой. В противном случар припой может далеко растечься в стороны, много его уйдёт зря и работа выйдет неряшливой. Нагрев (рис. 183, В) заранее залужённый паяльник (раздел 4), следует удалить окислы с залужённого конца трением о кусок нашатыря (рис. 183, С) или его порошок. Далее прикасаются очищенным концом к палочке припоя (рис. 183, Е) и убеждаются, что| припой не только покрывает нижний край ровной полоской (рис. 183, У7), но и пристал к нему небольшой каплей. Если же припой расположится на конце паяльника так, как это показано на рисунке 183, G, то паяльник необходимо вновь очищать и за-луживать до получения нужных результатов (рис. 183 F). Когда приходится затаивать шов или длинное соединение двух листов, то паяльником ведут вдоль них так, чтобы всё остриё паяльника шло, соприкасаясь с местом соединения.
Нельзя ожидать, что при первом же прикосновении паяльника произойдёт спайка. Для этого необходимо прогревать спаиваемые поверхности до температуры плавления припоя. Жар от паяльника передаётся на спаиваемое место не сразу. Жесть, проволоки и другие тонкие части прогреваются довольно быстро, но не моментально. На прогрев толстых материалов нужно сравнительно много времени. Для спайки тонких частей надо довольно медленно вести паяльником, передвигая его дальше, когда припой растечётся и зальёт шов. При спайке толстых предметов приходится относительно долго держать паяльник на одном месте и ждать, пока прогреются спаиваемые поверхности и припой растечётся по шву.
Обыкновенно, проведя паяльником на некоторое расстояние, двигают его немного назад, затем снова вперёд и опять назад, до тех пор, пака припой не разольётся ровной и чистой дорожкой. По мере израсходования припоя, его набирают с палочки (рис. 183, Е). Набирать много припоя не следует, особенно если спаиваемые поверхности ровно и плотно соединены; избыток припоя приведёт к образованию натёков, которые потом придётся уда-18 Е. Н. Горячкин, т. III
274
§ 12, 7 и 8
лять или ножом, или напильником. Во время спайки листов их следует, во избежание сдвига, придерживать палочкой или концом какого-нибудь инструмента (рис. 183,7). Удалить эту придержку можно тогда, когда припой сверху слегка потускнеет, что указывает на его отвердевание. После спайки предмет следует обязательно хорошо промыть в воде (рис. 183, К), иначе остатки хлористого цинка вызовут окисление металла (раздел 2, IV).
После овладения навыками пайки белой жести нетрудно' научиться паять медь, латунь и железо, соблюдая условие, чтобы место спая было заранее ровно залужено.
7.	Спаивание листового металла
Если кровельный шов (§ 13, 12, и рис. 200) сделан правильно, то он не пропускает через себя воду. Однако керосин, а тем более воздух будут через него просачиваться, поэтому шов приходится пропаивать (рис. 184, Л).
Спаивание листов, когда не требуется механической прочности на разрыв, может производиться впритык (рис. 184, В); много прочнее пайка внахлёстку (рис. 184, CnD). Как в том, такие другом случае с|чень важно произвести предварительно1 залу-живание, тогда наложенные друг на друга участки ab окажутся тоже спаяйными (рис. 184, С и О).
Соединение пайкой листов под углом показано на рисунке 184, Е и более прочное, для чего один край у листа с отогнут, изображено на рисунке 184, F. Соединение пайкой под углом краёв двух листов производится теми же способами (рис. 184,Си Я).
8.	Спаивание проволоки и листового металла
При постройке самодельных приборов часто встречается необходимость скрепления пайкой листов и проволок (стержней) под прямым углом. Пайка впритык оказывается очень непрочной (рис. 185, Д). Поэтому, если возможно, чтобы конец проволоки выступал по ту сторону листа, то прибегают к способу, показанному на рисунках 185, В и С. Когда же это недопустимо или лист недостаточно толст, тогда, пользуясь каким-либо конусообразным инструментом, например керном (рис. 143), концом круглогубцев и т. п., предварительно выдавливают около отверстия возвышение а наподобие усечённого конуса (рис. 185, D) и спайку производят не только сверху (рис. 185, £), но и снизу (рис. 185, Я). Возможно также при некоторых конструкциях пользоваться способом, показанным на рисунке 185, G, предварительно согнув конец проволоки. Перед пайкой необходимо залуживание мест соединения.
§ 12, 9
275
Рис. 185. Спаивание проволоки и листового материала
9.	Спаивание проволок
Соединение пайкой проволок применяется при изготовлении из них каркасов и других изделий (§ 14, 1), а также при радио,-монтаже (§ 15, 14, и рис. 248). Перед спаиванием концы проволок необходимо прежде всего залудить (раздел 5). Для соединения проволок в простейшем случае их спаивают указанным на рисунке 186, А образом, приложив (внахлёстку) концы друг к другу. Если нужно, чтобы спаянные концы имели общую ось ось то проволоки изгибают — толстые перед пайкой, тонкие — после пайки (рис. 186, В и С). При необходимости соединения концов двух стержней сгибают из самого тонкого залужённого металла, например фольги (§ 13, 2, VII), полуцилиндр или корытце а. В него вкладывают залужённые концы стержней и, хорошо) прогревая, пропаивают (рис, 186,2)). Соединение проволок под углом пока-lb*
>276
§ 12, 10
Х7
0 ч	. Q;
Рис. 186. Спаивание проволок.
зано на рисунке 186, Е и F) *. Соединение трёх проволок, например в вершине куба, обычно де. лается посредством вспомогательного уголка d из проволоки (рис. 186, G), впаиваемого внутрь или снаружи каркаса.
Во избежание усложнений всегда необходимо место соединения до спайки скреплять, чтобы проволоки не расходились. Для этого проволоки временно укрепляют на фанерке с помощью гвоздиков (рис. 186, Н) или связывают тонкой проволокой.
10.	Запаивание отверстий
Отверстие малого размера обычно легко удаётся запаять (рис. 187, А и В), Для запаивания крупных дыр надо изготовить заплату а и залудить её (рис. 187, С). Залуживают также место- вокруг дыры, после чего, наложив заплату полудой вниз, прогревают заплату сверху паяльником, придерживая её палочкой (рис. 187, D).
1 Для большей прочности конец про-волоки b отогнут под прямым углом (рис. 186, Е)\ ещё большая прочность достигается при помощи вспомогательного уголка с из проволоки (рис. 186, F).
§ 12, И
277
11.	Особенности пайки цинка, свинца, алюминия
I. Пайка цинка. Спаивание цинка имеет прежде всего ту особенность, что в качестве флюса следует брать соляную кислоту (разведённую в 2—3 частях воды), а не хлористый цинк (раздел 2, IV). Вторая особенность обусловливается сравнительно низкой температурой плавления цинка, вследствие чего перегретый паяльник, приложенный к тонкому листу цинка, может проплавить дыру. Поэтому цинковые предметы нельзя Паять очень сильно нагретым паяльником и отчасти поэтому нужно брать легкоплавкий припой (см. таблицу на стр. 188). При пайке более или менее массивных частей из цинка сказанное не имеет большого значения.
Рис. 187. Запаивание отверстий.
И. Пайка алюминия. Пайка алюминия производится теми же способами, как описано в разделах 3—6. Однако, безусловно, необходимо прежде всего удалить, скобля ножом, окислы и пользоваться следующим припоем из сплава: олова (30%) и цинка (70%), так как оловянно-свинцовый припой непригоден (раздел 2, II). При пайке электрических про}водов в качестве флюса необходима канифоль (§ 10, 2, VII).
Паять алюминий много труднее, чем медь, латунь и железо. Припой сцепляется плохо как при залуживании им паяльника, так и при самой пайке .Кроме того, припой не растекается, а скорее размазывается. Нагревать паяльник следует сильнее, чем при обычной пайке. Вообще говоря, если в конструкции приходится прибегать для соединений к пайке и алюминий как таковой не обязателен, следует заменять его другим металлом.
III. Пайка свинца. Спаивание свинцовых частей в условиях школы не менее затруднительно, чем пайка алюминия. Так как свинец обладает в известной мере пластическими свойствами, то в случае необходимости отверстия в нём легче заделать посред.
278
§ 13, 1
ством свинцовой же заклёпки или «затянуть» посредством ударов молотка, чем запаивать. Кроме того, например, проще отлить, согласно указаниям, данным в § 10, 4, VII, пластинку, чем спаивать её из отдельных кусочков.
Приёмы паяния свинца те же, что применяемые при обычной пайке (разделы 3—6), однако ввиду сравнительно низкой температуры плавления свинца необходимо не допускать сильного нагрева пяльника. Состав сплава — припоя для свинца — указан в таблице на стр. 188. Лучшим флюсом является стеарин, возможно применять также топлёное сало (животное) и канифоль Флюс следует наносить тотчас же после отчистки от окислов поверхности свинца.
§ 13. РАБОТЫ ИЗ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА (ЖЕСТЬ)
1. Назначение работ
Изделия из жести или другого листового металла имеют большое значение при изготовлении многих самодельных приборов. Наиболее сложными изделиями являются цилиндры с одним (банка) или обоими (котёл) закрытыми основаниями. Однако надобность в изготовлении таких цилиндров в подавляющем большинстве Случаев отпадает, так как преподаватель и учащиеся могут воспользоваться жестяными консервными банками, имеющими, как известно, много разнообразных форм и размеров. Всегда можно подыскать такую банку, чтобы она оказалась вполне пригодной для тех или иных целей. Изготовление же банки из жести со вставкой дна, как это описано в разделе 14 (рис. 202), требует далеко не простых навыков, которые создаются только в результате значительного опыта или специального обучения жестяному делу. В физическом кабинете, кроме круглых сосудов в их разнообразнейших вариантах, встречается настоятельная надобность в четырёхгранных сосудах с низкими бортиками в виде противней (см. т. II, рис. 203) и корытцев для плавки пластических и изолирующих веществ (рис. 199). Изготовление их из жести особых затруднений не представляет (раздел 10).
Особо важное значение имеют работы из жести или другого листового металла при изготовлении отдельных частей самодельных приборов. Рациональные конструкции из жести некоторых деталей, изготовляемых притом самыми простыми средствами и приёмами, позволяют нередко избегнуть работ, требующих сравнительно большой квалификации по столярному или слесарному делу. Так, например, применение жести при соединениях деревянных планок под углом позволяет достигнуть механической прочности (§ 8, 14, III, и рис. 94), не уступающей сложным соединениям на косых шипах (рис. 91). Так, при конструировании электромото-
§ 13, 1
279
ров сердечники якорей и индукторов собираются из стопок полосок жести, что избавляет от сложных работ слесарного характера (рис. 259). Так, согнутые под углом или под фасонное железо (рис. 166, Е — F и 197) полоски жести, снабжённые иногда для прочности откосами, служат кронштейнами и другими поддержи-
Рис. 188. Прибор из жестяной полоски для наблюдения отражения лучей от зеркал. (На полоску нанесены чёрным лаком полосы. Полоску освешают параллельными лучами. / — отражение от плоского зеркала. // — отражение от цилиндрического выпуклого зеркала. III — отражение от вогнутого зеркала
вающими приспособлениями, в частности для вращающихся в них валов (раздел 8, V, и рис. 197). Кроме упрощения в работе, созда-
ние некоторых конструкций из жести, просто, и остроумно осуще-
ствлённых (рис. 188 и 189), иногда и составляет тот творческий акт, который В. Франклин охарактеризовал своими замечательными словами (§ 1, 5) Ч
Как пример остроумного и простого решения следует указать также на типичное устройство роторов паровой (см. т. II, рис. 6) активной турбины (рис. 6, Л, и 190).
Важнейшее значение имеет применение жести для изготовления сердечников трансформаторов, однако эта работа весьма трудоёмка, так что! в школе-семилетке
рациональнее конструировать проволоч- Рис 189 Прибор Дуб. ные сердечники (§ 15, 16, VI, и рис. 2о1 рОВ(ского для изучения и 262) или приобретать готовые сердечни- видов равновесия, соб-ки от старых дросселей и трансформа- ранный из гзоздяипо-торов.	лоски жести’
Работы из жести по большей части требуют применения пайки, так как соединения швом (раздел 12, рис. 200) и склёпыванием
1 См. сггр. 19.
280
§ 13, 2
Рис. 190. Типичные устройства роторов у моделей паровой турбины.
иногда сильно усложняют и самую конструкцию, и её осуществление. Отсюда следует значимость овладения навыками пайки, на что уже указывалось в § 12, 1.
2. Материалы
I. Белая жесть. Тонкие железные листы (Ь = 0,18 — 0,6 мм), покрытые с той и другой стороны (для защиты эт ржавления) тонким слоем полуды (олова), называются белой жестью. Основной источник для получения белой жести—всякого рода консервные банки. Жесть имеется также в продаже в виде небольших листов размером около 70 см X 70 см. Белая жесть не терпит сильного нагревания, так как олово расплавляется и отчасти испаряется, а главное сгорает. Поэтому сосуды из белой жести годны только для кипячения в них воды, но без неё не выдерживают непосредственного нагревания на пламени и теряют полуду.
Так как белая жесть имеет блестящий красивый вид, на воздухе в сухом месте не ржавеет, очень легко режется, сгибается и спаивается, то для работы её следует предпочесть чёрной жести, а тем более кровельному железу.
II. Консервные банки. Как было уже указано, консервные банки в некоторых случаях—важнейший полуфабрикат (сосуды, котлы) (рис. 6), а также источник для получения белой жести.
§ 13, 2
281
Консервные банки следует собирать, тем более что их тотчас же можно использовать хотя бы для хранения различных мелочей. Банку следует прежде всего вымыть горячей водой с содой для удаления остатков содержавшихся в ней пищевых веществ и только в таком виде хранить.
Учителю, вскрывающему консервы для своего использования, рекомендуется иметь в виду возможное применение банки. Так, если банка пригодна для устройства закрытого сосуда или котла, то, вырезая донышко, надо оставить закраины, которые позволили бы впоследствии припаять к ним кружок, образующий крышку
Рис. 191. Подготовка консервной банки к её различным использованиям.
(рис. 191, Л). Наоборот, если банка используется в качестве открытого сосуда, то следует обрезать её возможно ровнее, оставляя наименьшие закраины с тем, чтобы впоследствии пригнуть их молотком к стенкам внутри сосуда (рис. 191, В). У большинства типов консервных банок донышки привальцованы к стенкам (с тончайшей прокладкой из резины), почему их нельзя отпаять. Поэтому, если банка служит источником для получения жести, то крышку и донышко надо отрезать и оставшийся цилиндр разрезать около шва по образующей и развернуть (рис. 191, С).
III/ Кровельное железо. Общеизвестный материал находит себё применение в школе в самых небольших количествах для изготовления тех деталей приборов, для которых белая жесть оказывается чересчур тонкой, а другого металла (латунь, алюминий) нет. Рационально также использовать кровельное железо для устройства противня, применяемого при демонстрациях во избежание проливания на стол жидкостей (ртути) (см. т. II, §4). Кровельное железо используется в качестве электродов для содового выпрямителя (см. т. II, §49, 8, и рис. 309) и водяного реюстата (см. т. II, § 51, 6, и рис. 414) как наиболее дешёвый и распространённый материал. За неименением специального сорта железо может быть применено для изготовления сердечников у трансформаторов (§ 15, 16, VII). В этом случае железо для придания
282
§ 13, 2
«мягкости», что нужна для уменьшения потерь на гистерезис \ требует отжига (§ 11, 4).
Режется, сгибается с большим трудом, чем жесть; подвергнутое отжигу, обрабатывается легче. Ржавое, а тем более старое железо для работ не годится. Достать обрезки нового кровельного железа (лучше оцинкованного) не трудно.
IV.	Листовая латунь и медь (см. также § 11, 2, II — IV). обрабатываются (режутся, сгибаются, полируются и т. д.) легко, паяются прекрасно. Латунь — наилучший материал для устройства различного рода деталей не только по причине относительной лёгкости обработки, но и благодаря простоте своей окончательной отделки, придающей изделию красивый вид. Медь менее жёстка и упруга, чем латунь, поэтому круг её применения более ограничен. Основное достоинство латуни и меди заключается в неокисляе-мости их водой, почему эти материалы находят себе самое широкое применение для изготовления различного рода сосудов (калориметры, котлы и т. п.), предназначенных для пользования водой.
Медь незаменима для устройства электродов: у электролитических ванн (§ 25, 2, III), у некоторого типа элементов (Вольта, Даниэля) и у приборов для изучения явлений электролиза (см. т. II, § 44, 2, и рис. 310).
V.	Листовой алюминий (см. также § 11, 2, IV). Основным недостатком алюминия является трудность его пайки (§ 12, II, II), что ограничивает область его применения для изготовления деталей самодельных приборов. Обрабатывается так же легко, как медь. Значительно большей твёрдостью и упругостью обладают его сплавы — кольчугалюминий и дюралюминий. Алюминий как незаменимое вещества нужен для электродов содового выпрямителя (см. т. II, § 1, 6, и рис. 413) .
VI.	Листовой свинец (см. также § 10, 2, II). Очень мягок и тягуч, обрабатывается легко; спайка в школьных условиях трудна (§ 12, 11, III). Достать листовой свинец нелегко, однаиотонкие пластины вполне возможно отлить из свинцового утиля (§ 10, 4, VII). Нужен для изготовления кислотоупорных электродов, незаменим в приборе для изучения принципа действия аккумулятора (см. т. II, § 44, 9, и рис. 317).
VII.	Фольга. Фольгой называют самые тонкие листы (Ь <С 0,1 мм) меди, латуни и алюминия. Применяется при изготовлении приборов сравнительно редко, нужна для специальных целей, например для изготовления коллекторных пластинок у электромотора (см. т. II, § 49, 3, и рис 381), стрелок для электрических измерительных приборов (см. т. II, § 15, и рис. 108 и 294, III) и т. п.
. Режется фольга обыкновенными ножницами почти с таким же незначительным усилием, как толстая бумага, сгибается рука-
1 Потери электрической энергии на- перемагничивание сердечника.
§ 13, 2
283
ми без применения молотка (например, на карандаше или другом шаблоне) и хорошо спаивается (кроме алюминия). Поэтому весьма ценна для изготовления металлических трубочек, особенно, если у них должен быть сделан оттянутый конец (раздел 15). Небольшие количества (которые вообще и нужны в школе) фольги могут быть получены со старых трубок Бергмана, употребляемых при прокладке электрических проводов к счётчикам Ч
VIII.	Станиоль. Специальный вид фольги из оловянного сплава или алюминия, употребляемый, в частности, для обёртывания чая и шоколада и называемый иногда «станиолем», незаменим при устройстве конденсаторов; для лейденской банки (см. т. II, рис. 298), для радиприёмников и т. п. Источником для получения станиоля могут служить старые конденсаторы от радиоприёмников.
IX.	Сусальное золото. Самая тончайшая фольга из специального сплава, носящая название «сусального золота» и применяемая обычно для золочения дерева, гипса и др., является лучшим материалом для устройства листочков чувствительных электроскопов (см. т. II, § 42, 2, и рис. 292). Подобный материал (сусальное серебро) имеется также из алюминия. Сусальное золото интересно также в том физическом отношении, что служит для демонстрации, что тончайшие слои металла проницаемы для света. Сусальное золото и алюминий настолько тонки, что не допускают непосредственно прикосновения руками и, в частности, прилипают к пальцам. Поэтому сусальное золото продают в виде бумажных книжечек, страницы которых переложены его листами (рис. 192 Л). Разрезание производят обыкновенными ножницами, имея сусальное золото обязательно заложенным между двумя листами бумаги (рис. 192, В).
X.	«Канитель». Тонкая фольга, нарезанная в виде очень узких полосок (рис. 192, С) и известная в продаже под названием «канители», или же «золотого и серебряного дождя» для ёлок, важна для устройства гибких проводников (см. т. II, § 49, 2, и рис. 376), щёток для электростатической машины (см. т. II, § 42, 2, и рис. 296) и т. п.
XI.	Металлическая сетка. Металлическая сетка1 2 нужна прежде всего для просеивания разного рюда веществ, например мела (§ 69, 4, 1, и§ 10, 7, III), песка, железных опилок и т. п. Для такого рода просеивания нужно иметь две сетки: одну самую мелкую для отсеивания пыли и другую более крупную для отделения чересчур крупных частиц. Для удобства в работе рекомендуется согнуть сетки в виде корытцев (рис. 199), что возможно сделать непосредственно руками. Медная сетка как незаменимый материал нужна лишь для устройства лампы Дэви (см. т. II, § 37, 9, и рис. 272). Сетку возможно резать ножницами. Во избежание «распускания» сетки края сетки следует завернуть или лучше опаять.
1 См. «Проводка», § 26.
2 Приобрести сетку можно в магазинах стройматериалов.
284
§ 13, 3
XII.	Металлические трубки. Трубки сравнительно редко нужны при ивготовлении самодельных приборов (прибор для демонстрации преобразования механической работы в теплоту — см. т. II, § 40, и рис. 287), однако они оказываются весьма полезными для таких моделей, как паровые и водяные турбины.
Рис. 192. Сусальное золото (А и В). Канитель (С).
Лучшие трубки, благодаря своей гибкости, — медные, применяемые в технике для масло- и бензопроводов. Латунные трубки более жёстки, чем медные; алюминиевые неудобны тем, что их припаивание трудно.
3.	Инструмент
I.	Молоток и киянка. Существуют типы специальных молотков для жестяного дела. Одна сторона у одного из этих типов, заострена клином, другая является плоской (рис. 134,0); у другого типа взамен клина сделано закругление полушарием. Однако для работ по жести можно использовать слесарный или даже столярный молоток (рис. 134, Л, В и С). Важно лишь, чтобы их бойки, как плоский, так и клинообразный, не были сбиты, т. е. искривлены, выщерблены и т. п. Наиболее подходящий вес молотка 200—250 г.
Киянку применяют в школьных условиях в основном для распрямления листов жести (рис. 62, Л). Её можно сделать своими силами из отрезка берёзового бруска и рукоятки, вставленной в отверстие, просверленное в бруске, и закреплённой там посред
§ 13, з
285
ством расклинивания (§ 11, 3, Ш, и рис. 135). Для утяжеления киянки полезно произвести заливку свинцом и высверленные на боковых сторонах отверстия.
II.	Ножницы. Резание жести можно производить обыкновенными ножницами, однако они при этом в известной мере тупятся и без натачивания станут плохо» резать бумагу. Для вырезания круглых отверстий или малых криволинейных фигур весьма полезны оказываются малые ножницы с кривыми лезвиями, служащие в быту для стрижки ногтей. Наиболее рационально приобрести так называемые портняжные ножницы. Такими ножницами учителю работать удобнее и легче, чем специальными «кровельными» (рис. 193). Кровельные ножницы необходимы для резания кровельного железа, так как оно много толще, чем жесть.
Рис. 193. Ножницы для резания листового металла.
При пользовании ножницами важно резание производить участками лезвий, расположенными возможно ближе к оси вращения, но не концами их. Если ножницы при резании станут мять один из краёв, то это указывает, что лезвия не плотно прижаты друг к другу и что между ними образуется зазор. Для устранения зазора необходимо расклепать концы заклёпки (оси) или затянуть заменяющий её винт.
III.	Опорные приспособления. Опорные приспособления различной формы являются совершенно необходимыми при сгибании жести, соединения швом (рис. 200), изготовлении баночек (рис. 202), корытца (рис. 199) и т. п. Для сгибания под прямым углом небольших кусочков могут быть использованы тиски (рис. 130), утюг (рис. 133), наковальня; для сгибания крупных листов необходимо на краю слесарного стола укрепить раз и навсегда «уголок» — отрезок (/ = 80—100 см) углового железа (рис. 194, А). Для его укрепления лучше всего воспользоваться шурупами, для чего придётся просверлить на концах «уголка» отверстия и резенковать их (рис. 89).
Для изготовления баночек и круглых деталей необходимы будут отрезки газовых труб (/ = 50—100 см, dx — 2b мм и d2 — = 50 мм) и железных четырёхгранных брусков прямоугольного сечения (рис. 194, В{ и В2). Поверхность взятых труб должна быть совершенно ровной и один конец их опилен под прямым углом к образующим поверхности и иметь сравнительно острые краешки. То же требование должно быть выполнено и для четсярёх-
286
§ 13, 4
Рис. 194. Опоры или шаблоны, необходимые при жестяничес-ких работах (Л, Вь В2). Приёмы выпрямления листового металла (С—Е).
гранных брусков. Трубы и бруски при работе очень удобно зажимать в больших настольных тисках (рис. 130). За отсутствием
тисков их приходится
прочно укреплять на отрезке тяжёлого полена. Для этого забивают в полено 3—4 возможно более крупных гвоздя, ударами молотка огибают их около бруска и шляпку каждого из этих гвоздей закрепляют согнутыми скобками и забитыми более мелкими гвоздями. Тогда при ударах по бруску большие гвозди, удерживаемые за свои шляпки малыми, не станут разгибаться.
4.	Предохранение жести от ржавления
Белая жесть не ржавеет — даже при действии на неё воды — до тех пор, пока полуда покрывает всю её поверхность без исключения. Если же полуда сойдёт хотя бы на сколь угодно малом участие, то на данном месте влага и кислоты, обычно попадающие сюда, например, при прикосновении пальцами, создают гальваническую пару (гальванический элемент) из олова и железа. Здесь появляется сначала очень малое пятно ржавчины, затем быстро увеличивающееся. Поэтому жесть не
§ 13, 5 и 6
28?
ржавеет даже при долговременном воздействии веды, пока не нанесена первая царапина, разрушившая полуду. Отсюда следует» что для сохранения жести от заржавенйя: а) места обреза жеста следует обязательно залуживать (§ 12, 4); б) при появлении первого ржавого пятнышка надо удалять ржавчину выскабливанием и данное место залуживать и в) если в дальнейшем не производится залуживание, не прибегать к применению шкурки, наждачной бумаги, а тем более напильника. Очевидно, что эти указания могут быть не соблюдаемы для деталей приборов, не подвергающихся непосредственному действию воды.
5.	Выпрямление жести, фольги и станиоля
Для работ следует использовать только ровную, не смятую* жесть или другой листовой материал. Однако это не всегда возможно и поэтому приходится всё же использовать не очень смятую жесть, выпрямляя её. Важно, чтобы поверхность опоры, на которой производится работа, представляла собой плоскость, (ровно выструганная доска, утюг, наковальня и т. п.), иначе жесть трудно выправить. Железным молотком пользоваться возможно только для выпрямления небольших кусочков; при этом следует избегать сколько-нибудь сильных ударов, в противном случае жесть и особенно медь и алюминий растянутся в этих местах и примут волнистый вид. Крупные листы следует выпрямлять только деревянным молотком-киянкой (раздел 3, 1, и рис. 62, А и 194, С). Удары киянкой, даже сильные, не вытягивают жесть. Другой листовой' материал выпрямляется тем же способом, что и жесть. Следует учитывать, что выпрямление жести сопровождается сильным громом, почему такую работу лучше выполнять вне физического кабинета и других школьных помещений.
Кусочки фольги (раздел 2, VII) можно хорошо распрямлять, положив их на очень гладкую металлическую поверхность (утюг) и двигая вдоль по фольге плоским бойком молотка, т. е. как бы гладя им (рис. 194,0). Станиоль (раздел 2, VIII) распрямляют на стекле пальцем, разглаживая поверхность ст середины к концам сначала вчерне (рис. 194, Е), а затем второй раз начисто поверхностью ногтя. Так постепенно проглаживают (сильно не нажимать!) сначала с одной стороны, а затеям с другой, иногда перевернув станиоль несколько раз, иначе он принимает выпуклую форму.
6.	Резание жести
Резание жести, а также листовой латуни, меди и алюминия производится ножницами (раздел 3, II, и рис. 193). Для отрезания сравнительно толстого материала следует пользоваться портняжными или кровельными ножницами, тонкого — обыкновен-
288
§ 13, 6
ними. Трудности, возникающие при резании, зависят прежде всего от необходимости прикладывать к ножницам тем большую силу, чем толще и жёстче металл. Наконец, край, отрезаемый у бумаги, обладает значительной гибкостью, самостоятельно отгибается нужным образом и не мешает резанию. У жести же этот край приходится по большей части отгибать рукой. Поэтому при
Рис. 195. Приёмы обрезания жести (обрезание края у листа — А„ отрезание полосы от листа — В, резание жесги в тисках? — С).
отрезании полосы от листа нужно, несколько отгибая полосу, располагать её указанным на рисунке 195, В образом. Только очень узкая отрезаемая полоска самостоятельно без посторонней помощи изгибается и не препятствует дальнейшему движению ножниц (рис. 195, А). Резание значительно облегчается, если ножницы зажать в тиски указанным на рисунке 195, С образом. Резание усложняется также, когда лезвия ножниц недостаточно плотно сжаты заклёпкой или винтом, вследствие чего один из отрезаемых краёв оказывается смятым. Об устранении этого дефекта было сказано в разделе 3, II.
§ 13, 7 и 8	289
Следует взять себе за непременное правило — сначала ясно начертить чертилкой (§ 11, 3, X) границы детали и только потом производить по ним резание. При этом рекомендуется, по крайней мере для мелких деталей, отрезать от листа жести кусочек, больший по величине, чем деталь, и затем обрезать на нём краешки, руководствуясь начерченными линиями. Так, например, вырезать кружочек сразу из большого листа много труднее, чем из малого, почему от листа отрезают сначала квадрат, несколько больший очерченного, и уже от этого квадрата отрезают излишние краешки. Чем меньший диаметр имеет кружок, тем сложнее его вырезать и тем больше сказывается надобность при окончательном обрезании применять (если материал не толст) кривые ножницы (для ногтей) !.
При обрезании жести преподаватель должен сам иметь в виду и осведомить о том учащихся, что края отрезанной жести остры, как нож, а концы обрезков подобны острию иголки, почему обрезками можно очень сильно поранить руки.
7.	Проделывание отверстий
Небольшие отверстия (d < 1 см) лучше всего сверлить свёрлами для металла посредством дрели (§ 11, 9, III, и рис. 155, В); можно также пробивать их пробойником соответствующего диаметра (§ 11, 9, 1, и рис. 153), положив пробиваемый лист на торец полена. При прокалывании отверстий шилом или пробивании их гвоздём образовавшиеся заусенцы приходится удалять приёмами, описанными в § 11, 9, 1, (рис. 153).
Крупные отверстия (окна), круглые и прямоугольной формы возможно вырезать (кривыми ножницами) только в тонком материале. Если нет специальных кривых ножниц, то сначала прокалывают отверстие для ножниц, отступя внутрь от начерченной границы круга. Затем производят обрезание сначала грубо, оставляя закраину, и, наконец, ножницами для ногтей, начисто. В некоторых случаях рационально для упрощения работы разрезать лист по прямой линии и вырезать на каждой из половин полукруги и затем произвести спайку впритык или внахлёстку (§ 12, 7, и рис. 184).
Если изготовляются цилиндр, куб и т. п., в которых должны иметься отверстия, последние прорезают или просверливают до свёртывания и спаивания изготовляемых тел, так как проделать отверстия на готовых предметах много труднее.
8.	Сгибание жести под углом
I. Назначение изгибания. Сгибание жести или другого листового металла при изготовлении самодельных приборов прихо-
1 В продаже есть специальные кривые ножницы для жести
19 Е. Н. Горячкин, т. [II
§ 13, 8
дится чаще всего производить под прямым углом, например, при изготовлении: уголков двугранного и трёхгранного (рис. 196), стоек с откосами (рис. 197), скоб (рис. 198), швов (рис. 200), сосудов прямоугольной формы и т. п. Встречается также надобность в изгибании: по цилиндрической поверхности для сосудов (рис. 201) и много реже по конусообразной поверхности для воронок. Сгибание жести хотя простой и легко усваиваемый приём, но в то же время настолько важный, что на его приобретение надо обратить самое серьёзное внимание. Неправильно или недостаточно аккуратно выполненные изгибы, как правило, не только портят внешний вид изготовленного прибора, но часто настолько сильно осложняют его изготовление, что иногда приходится производить изгибание заново, взяв новый материал.
Здесь мы рассмотрим приёмы сгибания под углом применительно к часто встречающимся деталям самодельных приборов. Свёртывание жести по цилиндрической поверхности рассмотрено в разделах 13 и 15. Описываемые в последующих подразделах операции применимы не только для жести и другого листового металла, но и для нетолстых пластинок, требующих слесарной обработки, например, в частности, для обручного железа (§11, 2, 1).
II.	Последовательность операций. Следует взять себе за непременное правило прежде всего нанести чертилкой (§ 11, 3, X) на жесть, согласно чертежу, границы детали и линии изгиба и, кроме того, наметить керном (§ 11, 9, III, и рис. 155, Л) центры отверстий, подлежащих сверлению. После этого производится вырезание детали (раздел 6), сверлятся, пробиваются или прорезаются отверстия (раздел 7), и только после этого» производится изгибание до получения нужной формы у детали.
III.	Двугранный уголок. Уголок из жести оказывается весьма полезным для значительного увеличения механической прочности скрепляемых деревянных планок и устанавливаемых стоек (как это было описано в § 8, 14, III, и рис. 94). Уголки применяются также и при скреплениях на шурупах или гвоздиках деревянных частей с металлическими. Согнутая под прямым углом полоска служит одновременно и поддерживающим приспособлением (стойкой), и подшипником для вращающихся валов (§ 11, 15, II и III, и рис. 165 и 166).
Сгибание необходимо производить, предварительно отчётливо наметив, лучше с той и другой стороны, линию сгиба на шаблоне или опорном приспособлении, имеющих совершенно правильный край в виде прямого угла. Такими шаблонами могут служить прямой край утюга (рис. 133), ребро железного четырёхгранного бруска или угловое железо (раздел 3, III, и рис. 194). Наиболее же удобно и просто для сгибания использовать тиски настольные (рис. 130, 131, Л, и 196, £>), а для тонких и малых деталей ручные тиски (рис. 131, В) или даже плоскогубцы
§ 13, 8
991
(рис. 206, Си/)). Для получения наибольшей прочности в результате изгиба ребро угла должно получиться отнюдь не закруглённым (рис. 196, Л), а в виде прямой линии, образованной плоскостями отогнутых частей (рис. 196, В). Достигается это посредством простукивания молотком по месту изгиба, тем более осторожного, чем тоньше (материал и чем он мягче (медь, алюми-
Рис. 196. Сгибание жести под прямым углом (Д—D). Изготовление трёхгранного угла (Е и F).
ний). При изгибании на железном бруске удары молотком наносят с той и с другой стороны изгиба (рис. 196, С). Вместо молотка лучше пользоваться киянкой, так как при неосторожной работе с молотком материал вытягивается и сгиб может получиться неровным. Подобным же образом производятся сгибания кровельного и обручного и более толстого железа, требуя лишь тем более сильных ударов молотком, чем толще металл.
Сгибание длинной узкой полоски угольником, например для
19!
292
§ 13, 8
отливки палочек припоя (§ 10, 4, V), производится в тисках с несколько раздвинутыми губками (рис. 118, Л). Удары наносятся клинообразной частью молотка. В данном случае место изгиба получается округлённым.
IV.	Трёхгранный уголок. Трёхгранные углы приходится сгибать из соответствующе сделанной выкройки (рис. 196, Е), а иногда составлять низ отдельных листов, спаивая их между собой. Д ня сгибания необходим шаблон с возможно более ровным опи
Рис. 197. Различные вй-ды стоек для вращающихся валов (простейшая стойка для горизонтального вала — Л, стойка со впаянным откосом — В, стойка с двумя откосами и её выкройка — С, D, различные виды прочих стоек — Е, F).
ленным трёхгранным углом (рис. 196, F). Процесс сгибания, для чего прибегают к помощи молотка, ясен из рисунка 196, £, причём наибольшую трудность представит получение правильной вершины угла. Изгибание упрощается, если на выкройке детали до её вырезания просверлить отверстие а (рис. 196, £*), благодаря чему вершина угла окажется неполной. Стык листов b (рис. 196, F) и отверстие а на вершине угла должны быть пропаяны (§ 12, 7, и рис. 184).
V.	Г- и П-образные стойки. Такие стойки нужны для крепления в них горизонтальных и вертикальных валов (§ 11, 15,
§ 13, 9
293
II—III, и рис. 165, 166). Наиболее простая стойка в виде уголка, согнутого из листового металла, показана на рис. 197, А. Стойки с откосами хорошо сопротивляются усилиям, направленным вдоль оси вращения вала. Это важно во всех тех случаях, когда стойки сделаны сравнительно высокими и притом из жести или другого подобного тонкого материала. Откосы одинарные могут быть укреплены посредством припаивания треугольников к уголкам (рис. 197, В), двойные проще всего получить посредством сгибания соответствующих выкроек (рис.
197, C — F).
Прочная П-обра-зная стойка может быть согнута из жести по - выкройке, показанной на рисунке 166, Е — G. Для получения наибольшей прочности требуется пайка тех частей стойки, которые подходят друг к другу впритык или накладываются внахлёстку.
VI. Скобы. Скобы бывают круглые и прямоугольные (рис. 198, А и В). Для ’ изготовления круглых приходится
пользоваться как шаблонами круглым и четырёхгранным прутком, для прямоугольных — только четырёхгранным. Для удержания стёкол в металлических футлярах и кожухах могут служить скобки а из жести, припаиваемые, как указано на рисунке 198, С.
9. Отгибание края и завёртывание
Завёртывание краёв у листа производится для придания жёсткости. Край (Ь = 3—5 мм) листа на уголке, утюге и т. п. сначала отгибают под прямым, углом на ширину 3—5 мм, а затем завёртывают, отчего он становится двойным. Завёртывание краёв рационально применять, например, при изготовлении корытца, однако только в том случае, когда его делают из очень Тонкого материала. Описание приёмов отгибания края как у плоской, так и цилиндрической поверхности дано в разделах 12—14 (рис. 200 и 202).
294
§ 13, 10
10.	Свёртывание корытца или противня
Корытца нужны как сосуды для расплавления парафина, воска и различных легкоплавких металлов (§ 10, 5, II). Противни применяют, как это указывалось в т. II, § 4, и на рисунке 203, при работах со ртутью и различными жидкостями. Корытца и противни по форме одинаковы, различаясь лишь своими разме-
Рис. 199. Изготовление корытца или противня.
§13, 11 и 12
295
рами. Они могут быть изготовлены без шва и пайки посредством отгибания краёв у листа (рис. 199).
Выкройка корытца или противня делается в виде прямоугольника, ширина которого равна ширине корытца + двойная высота его бортика и высота равна длине корытца 4- двойная высота бортика (рис. 199, Л). Отгибания бортика у корытца производятся отнюдь не до краёв, а не выходя из грани донышка, т. е. в центральных частях, для чего придётся пользоваться как шаблоном краем четырёхгранного бруска (рис. 199, С). Перед отгибанием весьма полезно простукать клинообразной частью молотка участки диагонального изгиба на уголках (рис. 199, В), тогда лист несколько выгнется, облегчая последующую операцию (рис. 199, С). В результате последовательного отгибания краёв получается форма, показанная на рисунке 199, С и D. Далее, выправив бортики до перпендикулярности к донышку, придают форму углам корытца попеременными ударами молотка сверху и сбоку, пользуясь как шаблоном трёхгранным углом опоры (рис. 199, В). Затем сплющиваются треугольные придатки, образовавшиеся на каждом из трёх углов (рис. 199, Г), и завёртываются (рис. 199, G). Четвёртый угол оставляют без завёртывания и придают ему форму носика, что нужно для удобного выливания жидкости из корытца (рис. 199, Н).
Ориентированные размеры выкроек для противня 60—80 см X X 35—55 см и для корытца 30—40 см X 25—35 см при высоте бортика 4—5 см.
11.	Соединение листов пайкой
Этот способ заключается в спаивании краёв двух листов жести, приложенных друг к другу (впритык) или наложенных друг на друга (внахлёстку). Указания о выполнении такой работы см. § 12, 7, и рис. 184.
12.	Соединение листов швом
Соединение швом по большей части (для получения непроницаемости) не требует спайки и является более прочным, чем соединение пайкой впритык и внахлёстку. На рисунке 200, А показано соединение швом. Огиб а делается с той целью, чтобы при боковых давлениях, указанных стрелками, шов не мог разойтись: загиб b упирается при этом в огиб а, который, таким образом, предохраняет шов от расхождения. Если огиб отсутствует или он недостаточен, то шов’при указанных давлениях разойдётся (рис. 200, В). Ширина загиба делается обычно равной трём, но не более чем пяти миллиметрам. Широкий шов некрасив и не так прочен.
Загиб шва делается в следующем порядке: один край листа загибается под прямым углом на ширину загиба b (рис. 200, С),
296
§ 13. 12
для чего лист кладётся на край четырёхгранного стержня, уголка или какого-либо другого подобного предмета. Нужно иметь в виду, что при загибе тыловая часть листа с слегка приподнимается, так что молотком нужно бить попеременно то по участку а, то по с, пока не получится приблизительно прямой угол. Удары молотка не должны быть очень сильными: от сильных ударов жесть расклёпывается и работа выходит нечистой и непроч-
Рис. 200. Последовательные операции при соединении швом.
ной. Загиб другого края делается равным двойной ширине первого загиба плюс излишек на огиб а (рис. 200, Л), равный учетверённой толщине листа. Сделав этот загиб по всей длине другого края, лист ставят вертикально и загибают новый малый загиб на ширину шва, как видно на рисунке 200, D, затем, положив; лист сначала загибом вверх, а потом вниз, второй загиб пригибают к первому так, чтобы между ними могла свободно поместиться толщина листа; ход этой работы можно проследить по* рисункам 200, Е и F. Окончив загибы, приступают к соединению. Первый лист кладётся загибом вверх, на него накладывается вто-
13, 13
297
рой лист так, чтобы загиб первого листа вошёл в зазор двойного загиба, и лёгкими ударами молотка вертикально стоящий шов-пригибается к плоскости первого листа (рис. 200, Си/).
Указания о спайке шва даны в § 12, 7 (рис. 184, Л).
13. Изготовление цилиндра
Прежде всего чертят на листе жести прямоугольник с высо-
той, равной высоте цилиндра, и основанием, равным длине окружности заданного диаметра плюс излишек или на спайку стеною внахлёстку (рис. 184, С)
или на изготовление шва (рис. 201, Л). После этого прямоугольник вырезается ножницами и края его загибаются по правилам, изложенным в предыдущем разделе 12, обязательно имея в виду, что малый загиб а и двойной загиб Ь должны быть обращены в одну стороцу (рис. 201, Л). Закрепив на столе в тисках отрезок железной трубы, лист руками свёртывают в цилиндр, малый загиб вставляют в зазор двойного (рис. 201, В) и ударами молотка шов пригибают к поверхности (рис. 201, С и D). Полученные на поверхности цилиндра при свёртывании некоторые перегибы и неправильности выправляют лёгкими ударами молотка, поворачивая цилиндр на трубе. Если на цилиндре долж-
Рис. 201. Последовательные операции при ’ изготовлении цилиндра со швом.
ны иметься отверстия, то
для упрощения работы их следует пробить, просверлить или вырезать заранее на выкройке (раздел 7). Для придания цилиндру большей жёсткости возможно края (Ь = 3—6 мм) оснований завернуть, что прежде всего надо выполнить на выкройке до свёр-
тывания, сделав вырезки для шва.
298
§ 13, 14
14.	Изготовление баночки
Как это указывалось в разделе I, изготовление из жести баночки по большей части нерационально, поскольку можно подобрать подходящую банку от консервов. Однако может встретиться надобность в банке из нержавеющего металла (медь, латунь); тогда её придётся делать.
I.	Впайка дна. Проще всего, сделав стенки, т. е. свернув цилиндр (раздел 13) (рис. 201, С), впаять дно, для чего вырезают кружок соответствующего диаметра. Кружок несколько большего размера очерчивают циркулем и отгибают у него край под прямым углом. Такой отгиб производится посредством молотка на каком-нибудь круглом шаблоне (рис. 194, В и 202, С). Такой кружок вставляют внутрь цилиндра на некоторую глубину, чтобы край цилиндра образовал бортик, что облегчит пайку (§ 12, 7) и сделает её более прочной.
II.	Вставка дна со швом. Описываем коротко приёмы вставки дна со швом, как это делается жестянщиками. Однако, как это было уже указано (раздел I), работа требует значительных навыков и при отсутствии их в лучшем случае выйдет «косо и криво». Описание же приводим для тех любителей-преподавателей, которые найдут время и, главное, имеют охоту поремесленничать.
Края достаточно выправленного и округленного цилиндра огибают наружу под прямым углом, так же как и края прямого листа, на прямоугольном ребре какого-либо железного предмета (рис. 202, Л). Разница заключается лишь в том, что при загибе прямого листа ударяют бойком молотка; в данном случае приходится действовать клинообразной стороной, стараясь немного расклёпывать кнаружи край ударами молотка в радиальном направлении. Так делается потому, что металл должен растянуться, переходя от меньшей окружности — внутренней, к большей — наружной. Растяжение это может привести к тому, что металл разрывается, если не помочь растягиванию лёгким расклёпыванием края. Кружок для дна очерчивают по отогнутому краю цилиндра, который ставят на лист жести и обводят кругом чертилкой (рис. 202, В). Нужно заметить, что при отгибе краёв правильность цилиндра часто нарушается. Поэтому для чистоты работы, прежде чем очерчивать дно, отогнутый край цилиндра необходимо выправить в возможно более правильный круг. Ещё лучше — начертить дню циркулем. Края дна загибаются клинообразным бойком молотка по внутренней окружности под прямым углом на конце круглого стержня или трубы (рис. 202, С). Подготовленное таким образом дно надевают, как крышку, на цилиндр и примерно местах в четырёх загиб дна подгибают к загибу цилиндра, поддерживая дно левой рукой (на рисунке 202, D не показанной); затем уже, не опасаясь, что дно соскочит с цилиндра, подгибают край по всей окружности. Оканчивают загиб,
§ 13, 15
299
поставив, цилиндр вертикально, дном вниз (рис. 202, D), сглаживая лёгкими ударами образовавшиеся складки. На этом можно ограничиться в работе. Если от дна требуется большая прочность и непроницаемость, то шов пригибают к стенкам цилиндра. Это много сложнее и требует от работающего много большего опыта и сноровки. Пригиб делается в два приёма. Шов сначала подгибают слегка по всей окружности на вертикально стоящем
Рис. 202. Последовательные операции при вставке в баночку дна.
заострённом предмете (рис. 202, Е) и затем окончательно пригибают к цилиндру, надевши последний на конец горизонтально расположенного круглого стержня (рис. 202, F). Вертикально стоящее остриё можно приготовить из самого толстого гвоздя, обрубив с него шляпку. Обрубленный конец кладётся на наковальню или обух топора и расплющивается лопаточкой (§ 11, 5. II). Приготовленный вчерне гвоздь укрепляют в тисках или забивают в полено; верхний затянутый лопаточкой конец подправляется напильником так, чтобы образовалось остриё, вернее клин, приблизительно с углом от 40 до 60° и слегка закруглённой вершиной.
15.	Об изготовлении конуса
Свёртывание конуса — тем более сложная работа, чем меньше его размеры и чем толще материал. При изготовлении самодельных приборов надобность в конусе встречается сравнительно
300
§ 13, 16
редко; такие же подсобные приборы, как воронка, бидончик и т. п., рациональнее покупать, чем делать самому.
Соединение конуса швом, а тем более присоединение его таким же образом к цилиндру — дело сложное, доступное лишь мастеру, поэтому ограничиваемся указаниями о простейшем способе скрепления конуса с применением пайки. Конус выкраивается из жести так же, как из бумаги или картона, т. е. согласно указаниям, данным в § 20, 5, и рисунке 332, G. Необходимо оставить закраинки (лишек), служащие для спайки внахлёстку. Так как при свёртывании наибольшая трудность заключается в получении правильной вершины, tq рекомендуется для упрощения работы на месте вершины сделать малый круглый вырез. Тогда выкройка станет соответствовать как бы усечённому конусу и после его свёртывания на вершине окажется малое отверстие, которое в случае надобности нетрудно запаять. Для изготовления конусоборазных концов сопел для турбин настоятельно рекомендуется брать возможно более тонкий материал, например, латунную или медную фольгу (раздел 2, VII). Сгибание столь малого конуса, который нужен для сопла, необходимо производить на шаблоне, воспользовавшись для этого подходящей деталью от какого-либо физического прибора, или если такую подобрать не удастся, то придётся сделать шаблон из крепкого дерева или металлического прутка.
16.	Обработка металлических трубок
I. Разрезание трубок. Резание трубок лучше всего производить лобзиком с пилкой для металла (§ 8, 3, IV, и рис. 51). Возможно также пользоваться ножовкой (§ 11, 3, VIII, и рис. 151). За неимением пил следует применять трёхгранный напильник, выпиливая им по окружности на месте разреза канавку или углубление и затем изламывая трубку.
II. Сгибание трубок. Легче всего сгибаются медные и алюминиевые трубки, труднее латунные (раздел 2, XII). При изгибах под прямым углом трубка обычно сплющивается, а то и изламывается. Во избежание этого прежде всего следует изгиб делать плавным по дуге окружности, воспользовавшись для изгибания каким-либо цилиндром как шаблоном. Кроме того, изгибаемую трубку необходимо туго набить песком и плотно закрыть отверстия на её концах деревянными пробками или, сплющив, заклепать. Наконец, что особенно важно для латунных трубок, весьма полезно нагреть трубку (с песком) на месте изгиба на пламени примуса, хотя это несколько усложнит последующую работу, ибо придётся трубку брать в руки через тряпки. Так как изгибание длинной трубки произвести легче, чем короткой, то, если это возможно, надо сначала выгнуть трубку и затем отрезать от неё лишние концы.
$ 13, 17
301
1П. Заделка концов трубок. Нередко встречается надобность сделать на конце трубки малое отверстие, чтобы получать, например, интенсивную струю пара или воды. Для этого на конец трубки можно напаять конус из фольги (раздел 15) или проще всего сплющить конец. При сплющивании надо обязательно воспользоваться шаблоном, например гвоздём, имеющим поперечное сечение таких же размеров, как нужное отверстие. Прежде всего конец трубки, положив его на металлическую опору, несколько сплющивают молотком. Затем в щель вводят гвоздь и соответствующими ударами осаживают трубку вокруг него. Наконец, гвоздь вытаскивают, освобождая сделанное отверстие. Весьма полезно перед сплющиванием конец трубки посредством отжигания (§ 11, 4) сделать более мягким.
Медные трубки малого диаметра, располагая на металлической опоре и вставив внутрь заострённый конец гвоздя, можно осадить и оттянуть ударами молотка, что, вообще говоря, удаётся только после некоторой практики.
IV. Свёртывание трубок из жести. Свёртывание трубок из листового материала иногда приходится производить, например, для получения коротких трубок, нужных как горлышко к сосудам и служащих для удержания пробок. Чем меньше диаметр трубки и жёстче взятый металл, тем сложнее изготовление трубки. Самые тонкие трубки (для пара и воды), если их не удаётся достать готовыми, лучше всего изготовлять из фольги. Для более широких трубок лучшим материалом является медь, и только за £ё неимением возможно брать жесть.
Для свёртывания трубок нужен цилиндрический шаблон ^толстый гвозд, круглый пруток и т. п.), вокруг которого сначала с помощью плоскогубцев или лучше пассатижей (рис. 233, В), а затем молотка производится изгибание металлического листа. Размер выкройки по ширине берётся в расчёте на спайку и нахлёстку, т. е. с некоторым излишком. Коротким трубкам (патрубкам), предназначенным для закрывания их пробками, лучше всего придать слегка конусообразную форму.
17. Наклеивание станиоли на стекло
Наклеивание станиоли нужно чаще всего для изготовления «плоских конденсаторов и лейденских банок. Не редкость, когда приходится подклеивать отвалившиеся или содранные щётками .станиолевые наклейки на кругах электростатической машины (см. т. II, § 42, 2, и рис. 276). Стекло, подлежащее оклеиванию, должно быть совершенно чистым, для чего его прежде всего моют и высушивают. Станиоль распрямляют согласно указаниям, данным в разделе 5. «Клеем» может служить лучше всего яичный белок или спиртовой шеллачный лак (§ 9, 2, IX). Затвердевают »они через некоторое, сравнительно продолжительное время, но,
302
§ 14, 1
затвердев, дают прочное склеивание. Станиоль для канденсаторов> не рассчитанных на хранение, можно подклеивать также салом и вазелином.
Стекло смазывается яичным белком возможно ровнее или несколько раз лаком, после этого накладывают станиоль, обязательно прибегая к приёму как при наклеивании бумаги (§ 20, 12, и рис. 333, D — F) и, в частности, разглаживают пальцами, нажимая отнюдь не сильно, от середины к концам. Если образовался пузырь воздуха, то станиоль необходимо в середине пузыря проколоть иголкой и только тогда разгладить от краёв пузыря к середине. Сало и отчасти вазелин требуют предварительного нагрева стекла.
§ 14. РАБОТЫ ИЗ ПРОВОЛОКИ
1. Назначение работ
Значение работ из проволоки, так же как из бумаги и картона, в подавляющем большинстве случаев недооценивается'преподавателем при изготовлении как им самим, так и учащимися самодельных приборов. Работы из проволоки не нуждаются в применении дорогих инструментов и сложных приёмов, однако требуют большой аккуратности и терпения. Многие из работ с проволокой нуждаются в пайке (§ 12); даже в тех случаях, когда можно обойтись вовсе без пайки, её применение обычно упрощает конструкцию и сокращает время изготовления.
Количество самодельных приборов, которые могут быть сделаны целиком из проволоки, сравнительно невелико. При этом большая часть таких приборов является подсобными, как, например, всякого рода подставки, таганы (рис. 216, ZT), подвесы (рис. 213, D) и т. п., и только меньшая часть из них служит непосредственно для демонстрации физических явлений, как, например, каркасы для получения мыльных плёнок, прибор для сравнения теплопроводности металлов (см. т. II, § 37, 6, и рис. 3) и др.
Важное значение для повышения эффективности преподавания имеют проволочные модели, как, например, модель кубического дециметра, модели кристаллических решёток, каркас для пояснения измерения столбика жидкости давления на дно сосуда (см. т. II, § 28, 4, и рис. 166), модель витков или контуров для разъяснения устройства электромотора и динамо-машины (см. т. II, § 49, 7, и § 50, 7, и рис 40, 389).
Огромное значение имеет изготовление проволочных пружин, нужных для устройства динамометров (см. т. II, § 15, 7, и рис. 104). Пружины также нужны в некоторых приборах как механизмы, создающие растягивающее или сжимающее усилие. Заслуживает значительного внимания применение пружин взамен круглых ремней для передачи движения с одних вращающихся
§ 14, 2	зоа
шкивов на другие, что, например, практикуется при сборке моделей из деталей «Конструктора» (см. т. II, § 14, 6, и рис. 92) и в кинопроекционных аппаратах (§ 22, 11 и 12, и рис. 376). Намотка из медной проволоки цилиндрических спиралей — весьма часто встречающаяся работа при изготовлении электрических приборов, например соленоида для демонстрации магнитного поля (см. т. II, § 48, 3, и рис. 361), патронов для лампочек (см. т. II, § 67, 2, и рис. 438), электродов для измерения электрохимического эквивалента (см. т. II, § 68, 2, и рис. 497) и т. п. В виде цилиндрических спиралей также наматываются из никелина или нихрома разного рода «электрические сопротивления», например для реостатов (см. т. II, § 43, 5, и рис. 307), для электроплиток (см. т. II, § 18, 5, и рис. 130) и для разного рода лабораторных приборов (см. т. II, рис. 496, 498 и 499). Из проволоки же приходится часто изготовлять различные петельки, крючочки, колечки и т. п., которые бывают нужны чуть ли не для каждого прибора.
В заключение следует упомянуть также об изготовлении из проволоки некоторых головоломок, весьма полезных для развития сообразительности у учащихся в часы их досуга.
2. Материалы
Материалами для работ служит проволока различных сечений. Только в некоторых случаях металл, из которого состоит проволока, безразличен, чаще же требования в механическом или электрическом отношении заставляют прибегать к строго определённым металлам. Так, пружину нельзя сделать иначе, как из стальной проволоки, и спираль для электроплитки — из какого-либо сплава за исключением нихрома или фехраля. Для работ в основном нужна проволока медная, стальная и из специальных сплавов: нихрома и никелина. Алюминиевая проволока требуется иногда при устройстве выпрямителя (см. т. II, § 51, 6, и рис. 413).
I. Медная проволока. Медная проволока для работ особенно хороша тем, что легко режется, скручивается и спаивается, однако она непригодна в тех случаях, когда нужно сравнительно большое сопротивление изгибу, скручиванию или растяжению. Вернее, для самодельных приборов медную проволоку пришлось бы брать много толще, чем латунную, а тем более стальную.
Основным источником для получения медной проволоки могут служить в школе электрические провода. Редко удаётся достать голые провода, чаще в распоряжение учителя попадают изолированные провода, покрытые бумажной изоляцией (ПВО или ПБД) и резиной (ПР) (§ 15, 2, III, и рис 230) L Так как резиновую изоляцию с одножильных проводников ПР удалить нелегко, то наибольший интерес представляют многопроволочные провода
1 Значение обозначений проводов см. § 15, 2, III, и рис. 230.
.304
§ 14, 2
(рис. 203 и 204) или, как их иногда неправильно называют, электрические кабели крупного сечения в 35, 50 и более квадратных
миллиметров.
Изоляцию, состоящую из бумажной оплётки и слоя резины, для удаления разрезают ножом вдоль провода (рис. 203) и затем сдирают (рис. 204). Проволоки, имеющие обычно толщину около 1 мм, расплетают и распрямляют.
Бумажную изоляцию на проводах ПВО или ПБД, состоящую из одного или двух слоёв ниток, можно срезать очень острым ножом или лучше бритвой (перемещая лез-
не их вдоль провода), или, что дольше, размотать (рис. 239, Е), Однако такой способ применим лишь для сравнительно небольших кусочков провода. При удалении изоляции с большого количества провода рекомендуется смочить провод р аствором каустической соды (§ 24, 3, VI) и затем
•Рис. 203 и 204. Удаление изоляции с мио-гопроволочного электрического провода.
на другой день смыть водой изоляцию, разрушенную едкой щёло-•чью. Обжигание проводов для удаления изоляции рекомендовать
нельзя, особенно покрытых резиной, так как поверхность их сильно загрязняется, а медь теряет упругость, становясь мягкой.
II.	Железная проволока. Обычное железо всегда содержит в <себе то или иное количество углерода и поэтому, строго говоря, является сталью. Поэтому железная проволока, обычно попадающая в школу из случайных источников, обладает различной степенью упругости. Чем мягче железная проволока, тем легче она тянется или расплющивается, режется и сгибается. Для придания проволоке мягкости, её следует подвергнуть отжигу, руководствуясь указаниями, данными в § 11, 4. Железная проволока спаивается сравнительно просто, но требует перед пайкой иногда утомительного удаления со своей поверхности окислов (§ 11, 14). Очень часто железная проволока оказывается покрытой ржавчиной, настолько интенсивной, что после удаления ржавчины на поверхности обнаруживаются раковины (углубления), что сильно усложняет очистку, нужную для её залуживания.
Наиболее нужным для поделок является телеграфный железный провод, тем более оцинкованный. Кроме того, для изготовле
§ И, 2
305
ния сердечников у трансформаторов (§ 15, 17, VI, и рис. 262), якорей электромоторов и некоторых мелких поделок весьма полезна железная отожжённая проволока (d = 1—2 мм), продаваемая в магазинах стройматериалов под названием «печной» Ч В магазинах «Электросбыта» можно приобрести тонкую оцинкованную проволоку, служащую обычно для привязи проводок к роликам. Такая проволока оказывается весьма подходящей для некоторых мелких деталей.
III.	Стальная проволока. Стальную проволоку, нужную для изготовления пружин, приобрести в магазинах труднее, чем проволоку из других металлов, её. обычно приходится доставать, обращаясь в шефствующую над школой производственную организацию, в МТС и т. п. Проволока, предназначаемая для пружин, имеет торговую марку ПК; её иногда называют также рояльной.
В музыкальных магазинах продаются струны различной толщины для балалайки, рояля и т. п., которые могут быть использованы для намотки высококачественных пружин. В некоторых случаях для самодельных приборов можно использовать пружины, продаваемые как запасные части (подраздел VII).
IV.	Алюминиевая проволока. Единственным источником алюминиевой проволоки в школе могут служить электрические провода. Поскольку же такая проволока, во-первых, отличается мягкостью, самой незначительной упругостью и, во-вторых, обычным припоем не спаивается, постольку её избегают применять при изготовлении самодельных приборов. Для содовых проволочных выпрямителей (см. т. II, § 51, 6, и рис. 413) алюминиевой проволоки требуется самое незначительное количество, причём за отсутствием её легко можно заменить узкой полоской, отрезанной от листа алюминия.
V.	Латунная проволока. Латунная проволока более упруга, чем медная, а тем более алюминиевая, обрабатывается и спаивается легко, почему является наилучшей для выполнения работ из проволоки. Однако достать её .трудно, в особенности малых сечений, поэтому в школе приходится для работ пользоваться медной и железной проволокой.
VI.	Никелин и нихром. О составах специальных сплавов (никелин, нихром и др.) со значительным удельным сопротивлением и о их электрических свойствах см. § 15, 2, V. Здесь же упомянем, что нихром обладает сравнительно значительной упругостью, почему части спиральки для электроплитки могут быть использованы в самодельных приборах как пружины, уступающие, однако, в своих качествах стальным. Части отработавшей и перегоревшей в плитке спирали обычно оказываются хрупкими, почему они для механической нагрузки непригодны.
1 Применяется при печных работах.
20 Е. Н. Горячкин, т. III
306
§ 14,
VII. Проволочные пружины. Изготовление в школе цилиндрических пружин (раздел 9) вполне возможно. Однако в некоторых случаях рациональнее приобретать готовые подходящие пружины от швейной машины, киноаппаратов (рис. 205, С). Полезными также оказываются пружины от матрацев или мебели, работающие на сжатие (рис. 205, Л), и дверные пружины, работающие на растяжение (рис. 205, В).
Рис. 205. Пружины: от мебели (Л), от киноаппарата (С) и для закрывания двери (В). Пружина, используемая взамен приводного ремня (D).
Значительный интерес представляют собой пружины, применяемые взамен приводных ремней в школьных киноаппаратах (рис. 205, D), а также входящие в состав набора «Конструктор» (см. т. II, § 14, 6, и рис. 93) (рис. 205, D). Части такого приводного ремня можно использовать, помимо прямого назначения, ещё как пружины в самодельных конструкциях.
3.	Инструменты
Набор инструментов для работ из проволоки не велик, и не сложен, состоя из молотка (§ 11, 3, III, и рис. 134), кусачек (рис. 206, А и В), плоскогубцев (рис. 206, С и О) и круглогубцев (рис. 206, £).
I.	Кусачки. Кусачки, или острогубцы, — общеизвестный инструмент, применяемый для резания проводов и проволоки (рис. 206, Л). Плоские остро отточенные «Субки» или края при нажиме на рукоятки кусачек должны сходиться вплотную (без щели), иначе они не станут резать тонкую проволоку совсем, а толстую до конца. Качество закалки режущих частей очень важно, так как при недостаточной твёрдости эти части при резании стальной проволоки будут сминаться, а при излишней твёрдости выкалываться кусочками. Поэтому при покупке кусачек выгоднее приобрести лучший сорт, заплатив дороже. Существуют кусачки
5 14, 4
307
с двойными рычагами, позволяющие разрезать проволоку с самыми минимальными усилиями (рис. 206, В).
II.	Плоскогубцы. Плоскогубцы — необходимейший и наиболее часто применяемый инструмент при работе из проволоки и служащий, главным образом, для её изгибания (рис. 206, С). При покупке следует обращать внимание на то, чтобы губки, во-первых, содержали на себе насечку и, во-вторых, при нажиме на рукоятки сходились совершенно вплотную. Плоскогубцы используются иногда для завёртывания небольших гаек; в этом случае удобнее применять особые плоскогубцы, у которых губки, расхо-
4	В	С D	е
Рис. 206. Кусачки обычные (Л) и с механизмом в виде двойных рычагов (С).
Плоскогубцы обычные (С) и с параллельно расходящимися губками (D). Круглогубцы (Е).
дясь при растворе, остаются параллельными друг другу (рис. 206, D). Такие плоскогубцы крепче удерживают и гайку и не так портят её (оставляя следы), как обыкновенные.
III.	Круглогубцы. Круглогубцы, т. е. щипцы с несколько коническими губками, — мало распространённый в школах, но важнейший инструмент при работе с проволокой и при электромонтаже (рис. 206, Е). Служат они в основном для изгибания проволоки колечком, т. е. для изготовления одной из часто встречающихся деталей у проволочных изделий.
4.	Измерение толщины проволоки
I.	Штангенциркуль. Для измерения с точностью до десятых долей миллиметра листов, пластинок, проволоки и т. д. может служить штангенциркуль Ч На рисунке 207 показано применение
I Бывают штангенциркули с точностью измерения до ОДО и 0,05 мм. 20*
308
§ 14, 4
штангенциркуля по его прямому назначению, т. е. для измерений: а) размеров отверстий (Л), б) толщины какого-нибудь предмета, например диаметра шарика (В), в) глубины выточки в предмете (С).
Отсчёт целых единиц миллиметров измеряемого размера производится на шкале с миллиметровыми делениями, нанесёнными
на штанге по первому штриху, нанесённому на рамке штангенциркуля, несущей подвижную ножку. Так, например, как показано на рисунке 208, измеряемая длина будет равна 77 мм и ещё некоторой доле миллиметра. Какая это доля милли
метра, можно узнать при помощи второй шкалы, сделанной на подвижной рамке и называемой нониусом, который устраивают так. Длину в 9 мм делят на десять частей (рис. 209, Л). Тогда каждое полученное деление будет равно 9 мм : 10 = = 0,9 мм. Эти-то1 деления и нанесены на нониус, благодаря чему каждое его
Рис. 208. Отсчёт 77,6 мм по штанген- деление меньше деления циркулю.	масштабной линейки на
0,1 мм. Если нониус сдвинуть так, чтобы чёрточка его первого деления совпадала с чёрточкой первого деления масштаба (рис. 209, В), тогда расстояние между началом масштабной линейки и началом нониуса равно 0,1 мм. Если сдвинуть ещё нониус, чтобы совместить чёрточ^ ки, соответствующие второму делению (рис. 209, С), то длина будет при этом равна 0,2 мм. Если совместить седьмые деления,
§ И, 4
309
то длина равна 0,7 мм (рис. 209, D). Чтобы получить на нониусе штангенциркуля деления более крупные и, следовательно, более заметные и удобные для отсчёта, 19 делений масштаба делят на 10 частей.
На штангенциркуле сначала определяют число целых миллиметров, а затем ищут, какое деление нониуса совпадает с одним из делений на линейке штангенциркуля. Так, например (рис. 208), если совмещено одно из делений с шестым делением нониуса, то искомая часть миллиметра равна 0,6 мм, а вся длина предмета будет равна 77 мм + 0,6 мм — 77,6 мм. Для измерений диаметра проволоки её помещают между подвижной и неподвижной ножками штангенциркуля (рис. 207, В).
Масштаб
Рис. 209. Нониус.
II.	Винтовой микрометр. Для измерения с точностью до сотой доли миллиметра диаметра проволоки, толщины листов металла и др. может служить кроме штангенциркуля винтовой микрометр (рис. 210, ЛиВ). Он сотоит из прочной стальной скобы а и микровинта (шпинделя) d, имеющего винтовую резьбу. Резьба современных микрометров делается такой, что при одном полном обороте винта шпиндель продвигается на расстояние % мм. Однако в физических кабинетах и мастерских можно встретить винтовые микрометры дореволюционного изготовления, у которых полный оборот винта соответствует продвижению шпинделя на 1 мм. Расстояние, на которое продвигается шпиндель при одном полном обороте, называется шагом винтового микрометра. Следовательно, шаг у современных винтовых микрометров бывает % мм. Шпиндель снабжён головкой, называемой нониусным барабаном Ь, край которого разделён на 50 частей.
Эти деления позволяют узнать, на какую долю оборота повёрнут винт. Так, например, если против чёрточки О, сделанной
310
§ 14, 4
на стебле k, находится деление 45, то, следовательно, винт со-
45
вершил — частей оборота.
На стебле k нанесены также деления,
позволяющие узнать, сколько полных оборотов сделал микровинт. Деления, помещённые ниже продольной черты на стебле, соответствуют двум оборотам микровинта, что при шаге в мм соответствует смещению шпинделя на 1 мм. Деления, лежащие выше этой черты, отмечают половины нижних делений и, следовательно, позволяют производить отсчёт нечётного числа полных
оборотов микровинта. Так, например, в случае, изображённом на рисунке 210, В, отсчёт будет соответствовать 6,69 мм.
Измерение винтовым микрометром производят так: между пяткой с и концом d микровинта (рис. 210, А) вкладывают измеряемый предмет и затем завинчивают винт до отказа. Чтобы не сплющить проволоку и тем самым не сделать неправильного измерения, у микровинтов (рис. 210, А и В) на головке шпинделя сделана трещотка е. Винт надо обязательно вращать не за головку, а за трещотку. Когда пятка d шпинделя упрётся в материал, трещотка будет вращаться «вхолостую», не продвигая шпиндель вперёд, благодаря чему сплющивания материала не происходит и, кроме того, обеспечивается всегда одинаковое давление на материал в момент его измерения. После этого поворачивают за-
§ и, 5
311
жимнойвинт/ (рис. 210, Л) или зажимное кольцо g (рис. 210, В), благодаря чему микровинт закрепляется неподвижно и поэтому не сможет повернуться при несторожном движении.
Для установки перед отсчётом микровинта на 0, если это требуется, на нониусном барабане имеется установочная гайка.
III.	Косвенные способы измерения. Общеизвестный способ
‘Определения толщины проволоки состоит в измерении длины вит-
Рис. 211. Клинообразный вырез и клин для измерения малых толщин и отверстий.
Легко изготовить самодельный измеритель толщин проволок или пластинок из полоски клетчатой чертёжной бумаги, наклеив её на тонкий и плотный картон и сделав в ней бритвой клинообразный вырез (рис. 211, Д). Если основание выреза взято равным 10 мм, то диаметры проволок, помещённых до упора в вырез, будут соответственно равны 3,2 мм. и 6,8 мм. Ясно, что при основании выреза в 5 мм диаметры проволок (других), вставленных подобным же образом в вырез, оказались бы равными соответственно 1,6 мм. и 3,4 мм.
Клин, изготовленный из такой же бумаги, может служить для измерения диаметров отверстий (рис. 211, В).
5.	Выпрямление проволоки
I.	Выпрямление молотком. Небольшие кусочки проволоки можно выпрямить, положив их на совершенно гладкую плоскую поверхность деревянной доски или лучше утюга. Повёртывая проволоку, ударяют молотком по тем частям, которые, не совпа
312
8 И, 5
дая с плоскостью, оказываются расположенными выше опоры (рис. 212, Xi). В результате выпрямления проволока при её повёртывании вокруг своей продольной оси должна совпадать без просветов с плоскостью опоры (рис. 212, Аъ). Чем мягче металл и чем тоньше проволока, тем удары молотка должны быть слабее, во избежание расплющивания. Для выпрямления медной и
Рис. 212. Различные приёмы выпрямления проволоки.
особенно алюминиевой проволоки лучше всего взамен молотка пользоваться киянкой, т е. деревянным молотком (рис. 62).
II.	Выпрямление протягиванием. Смятую длинную железную, медную, алюминиевую проволоку проще всего выпрямить, пользуясь следующими приёмами. На такой проволоке прежде всего все наиболее крупные изгибы выпрямляют по взоможности руками. Затем зажимают в тиски какой-либо круглый стержень, огибают его проволокой, подлежащей выпрямлению (рис. 212, В).
§ 14, 6 и 7
313*
За один конец проволоки тянут правой рукой, другой её конец придерживают левой, препятствуя в известной мере протягиванию проволоки. Для большего удобства, а также выпрямления до самых концов рекомендуется захватывать концы плоскогубцами. Чем тоньше и мягче проволока, тем меньшим должно быть натяжение при протягивании. Для распрямления толстой проволоки диаметр цилиндра следует брать тем значительней, чем она толще. Выпрямление в этом случае приходится производить двум человекам, из которых один тянет, а другой придерживает. Важно, чтобы поверхность цилиндра, вокруг которого производится протягивание, была совершенно гладкой. Если поверхность имеет раковины или выступы, то они станут выцарапывать на проволоке продольные следы, портя проволоку.
Для выпрямления небольших кусков тонкой проволоки можно воспользоваться рукояткой от двери (рис. 212, С). Хорошо* выпрямляется также проволока, если протягивать её между гвоздями, вбитыми (тем ближе, чем тоньше проволока) в тяжёлую доску (рис. 212, D).
6.	Резание проволоки
Резание толстой проволоки (d > 3 мм) и кабеля (рис. 204} лучше всего производить лобзиком (§ 83, IV, и рис. 51) или ножовкой (§ 11, 3, VIII, и рис. 142). Толстую проволоку можно сначала надпилить трёхгранным напильником (рис. 139), надсечь зубилом (рис. 143) или выбить на ней клинообразные углубления посредством молотка на краю четырёхгранного бруска, т. е. прибегнуть к приёмам, применяемым для разделения стержней на части (§ 11, 7, I, и рис. 147). Затем проволоку на месте напила или надруба легко изломать.
Тонкую проволоку режут, помещая её между острыми губками кусачек и нажимая на рукоятки (рис. 206, Д). Как правило, стальную проволоку на месте разреза перед резанием следует отпускать (§ 11, 5), стараясь нагревать её на возможно меньшем по длине участке. Если же отпуск не произведён, то её следует располагать на самом краю режущих губок; в таком случае, если даже губки здесь выкрошатся, то это испортит острогубцы в меньшей степени, чем выкалывание в середине. Стальные вязальные спицы удаётся изламывать, зажимая их в тиски или, что труднее, удерживая плоскогубцами.
7.	Сгиб’ание проволоки
I.	Сгибание под прямым углом. Сгибание тонкой медной, алюминиевой, железной, латунной проволоки производится посредством плоскогубцев, более толстой в ручных или настольных тисках с подложенными между губками деревянными прокладками (рис. 132, В, и рис. 213, Д). Чтобы вершина угла у толстой
314
14. 7
проволоки получилась не закруглённой, а острой, прибегают к помощи молотка, т. е. поступают так же, как при изгибании стержней и листового металла (§ 13, 8, и рис. 196). Придание вершине угла острой формы нужно для получения большей сопротивляемости угла усилиям, стремящимся его развернуть. Вообще не всякую стальную проволоку можно согнуть под прямым углом — есть сорта стали, проволока (вязальные спицы) из кото-
Рис. 213. Сгибание проволоки под углом (Л). Коленчатый вал (В). Крепление пропеллера на вале (Ci—Q). Подвес для магнитов (D).
рых при таком сгибании ломается. Такую проволоку приходится сначала отпускать на пламени и затем для восстановления твёрдости и упругости, если это нужно, закалить (§ 11, 5).
Вообще же при работах со стальной проволокой (например, марки ПК — см. раздел 2, III) следует помнйть, что если согнуть её до прямого угла, то при освобождении этот угол разойдётся и окажется тупым (рис. 213, Xi). Прямой же угол получится в результате большего перегиба до некоторого острого угла (рис. 213, А2). Поэтому, согнув проволоку с помощью плоскогубцев (рис. 213, Xt), надо руками, или лучше воспользовавшись двумя плоскогубцами, произвести изгиб до острого угла (рис. 213, А2). Этот угол а должен быть тем меньшим по своей
§ Н, 7
315
величине, чем большей упругостью обладает проволока. На сколько при этом приходится перегибать данный сорт проволоки, нетрудно выяснить, потренировавшись на изгибании кусочка её.
Сгибание под прямым углом — один из обязательно применяемых приёмов при изготовлении почти любой конструкции из проволоки, позволяющий, в частности, осуществлять такие детали, как, например, рукоятки у валов (рис. 223) и ещё более сложные, например, коленчатые валы (рис. 213, В), специальные валы для «резинового» мотора у моделей самолётов (рис. 213, С), подвесы для магнитов (рис. 213, D) и т. п.
II.	Изготовление крючков и колечек. Концы проволоки, из которой изготовлена та или иная деталь, часто приходится заделывать колечками или крючками, служащими для подвешивания детали и для привязи к ней нитки или бечёвки/Такие крючки и колечки устраиваются, например, у набора тел для определения удельного веса (см. т. II, § 63, 1, и рис. 474), у грузов (§ 10, 4 VII, и рис. 111), динамометров (раздел 10, 3, и рис. 13 и 225) и т. п. Кроме того, колечки нередко служат для поддержания валов, выполняя в то же время функции подшипника, как, например, в подвесах у самодельных весов и т. п. (рис. 171 и 214, М и V).
Как колечки, так и крючки (рис. 214, С и К) изготовляются при помощи круглогубцев (раздел 2, III). Для этого конец провода захватывают круглогубцами и обёртывают его вокруг одной из губок, до полного оборота или примерно % оборота (рис. 214, А—С). Так как губки круглогубцев имеют коническую форму, то это позволяет получать колечки различного диаметра. Часть проволоки, оставшуюся прямой, отгибают так, чтобы её осевая линия 001 совпала с центром крючка или колечка (рис. 214, С).
Если проволока тонка, то для того чтобы колечко при натяжении не разгибалось, конец провода обкручивают так, как это показано на рисунке 214, D. Колечко или крючок можно согнуть также при помощи плоскогубцев; почему они получают четырёхугольную форму (рис. 213, С4), что, например, нужно при устройстве «резиновых» моторов для вращения пропеллера, а также крючков-подвесов для наэлектризованных палочек (рис. 213, D и 214). Изгибание концов проволок крючком или колечком не представит затруднений для алюминиевой, медной и железной проволок. Для стальной проволоки колечко следует гнуть на таком участке губок круглогубцев, который имеет диаметр примерно в 114 раза меньший нужного. В частности, из стальной проволоки можно согнуть зажим для резиновых трубок (рис. 214, F), однако такая работа станет под силу только после приобретения навыков по изгибанию стальной проволоки.
III.	Сгибание колец крупного диаметра. Кольца сравнительно крупного диаметра в несколько сантиметров являются деталями отдельных проволочных конструкций, например основания
316
§ 14, 8
цилиндра и конуса, или имеют самостоятельное значение, как, например, для опытов с мыльными плёнками. В большинстве случаев их приходится изготовлять из медной или железной сравнительно тонкой проволоки толщиной 0,5—2 мм, реже нужны кольца из толстой проволоки. Как те, так и другие кольца требуют для своего сгибания шаблона цилиндрической формы точно такого же диаметра, как диаметр нужного кольца. Такими шаблонами для мягкой тонкой проволоки могут служить цилиндры металлические, деревянные или даже стеклянные (бутылки, банки) ; для толстой проволоки можно использовать только металлические цилиндры (трубы).
При изготовлении колец из толстой проволоки необходимо предварительно её отрезать нужной длины, а затем, положив на разведённые губки тисков (рис. 214, О) или, ещё лучше, на наковальню, имеющуюся на передней губке, как показано на рисунке 214, Р, ударами молотка произвести изгибание проволоки до образования замкнутого кольца.
Если кольцо, а тем более несколько колец из сравнительно толстой проволоки не должны иметь рукояток или отростков, то их изготовляют, намотав на шаблоне несколько витков спиралью (раздел 9). Затем проволоку разрезают лобзиком (рис. 51), ножовкой (рис. 142) по пунктирной линии, показанной на рисунке 214, £*1. Тогда спираль окажется разрезанной на кольца, у которых концы сводят вместе (впритык) ударами молотка (рис. 214, Е2 и затем спаивают (рис. 214, £з).
8.	О скручивании проволок
Скручивание двух проволок между собой предпринимается чаще всего для достижения достаточной прочности и жёсткости (рис. 216, £). Так, стойка из двух нескрученных проволок будет менее жёсткой, а следовательно, и прочной, чем из скрученных. Кроме того, скручивание в проволочных конструкциях позволяет иногда избегнуть спаивания для соединения проволок или же для закрепления концов проволоки.
Следует различать обкручивание одной проволоки вокруг другой (рис. 215, Ai и А2) и скручивание проволок между собой (рис. 215, Bi и В2). При обкручивании одна из проволок во время производимой операции остаётся неподвижной, другую же, расположив перпендикулярно (рис. 215, А), вращательными движениями обкручивают около первой, укладывая виток к витку (рис. 215, А2). При этом надо как можно сильнее натягивать поворачиваемую проволоку, иначе полученная обкрута (в особенности если она состоит из небольшого числа витков) может за недостаточностью трения, скользя, перемешаться вдоль проволоки, оставшейся прямой. Такое обкручивание предпринимается, например, при отращивании электрических проволок (§ 15, 9,
lO
Ю
F
Рис. 214. Сгибание крючков или колечек (Л—С). Изготовление колец (fi—Е3). Различные детали из проволоки (М я N — подвесы о,ля рычагов и весов. L — подвес для наэлектризованных палочек. К — ушки для подвешивания на нитке. F — зажим для резиновых трубок из стальной проволоки. О,Р — сгибание кольца из толстой проволоки).
318
§ И, 9
III,	и рис. 240), для укрепления свободного конца у колечка (рис. 214, D) и т. п.
На приобретение правильного приёма скручивания проводов преподавателю надо обратить самое серьёзное внимание, поскольку это оказывается особо важным при работах из проволоки и по электромонтажу (§ 15, 9, I и II). Неправильно сделанная скрутка, помимо неряшливого вида, выйдет непрочной в механическом отношении и при растягивании обычно распускается. Для получения правильной скрутки необходимо соблюдать следующие положения:
а)	Концы сращиваемых проволок должны быть совершенно прямыми и не должны содержать ни малейших изгибов.
б)	Концы накладывают (рис. 215, С) друг на друга под углом 90°, чтобы они симметрично перекрещивались друг с другом. Взявшись пальцами правой и левой руки около перекрещивания проволок, поворачивают ту и другую руку одновременно в противоположные стороны, делая без перехватывания примерно по *4 оборота, что создаёт скрутку на небольшом участке. После этого, перехватив начатую скрутку прежним образом, пальцы одной руки, например левой, оставляют неподвижными, а пальцами правой производят скручивание. При этом весь секрет получения правильной скрутки заключается в том, чтобы осью вращения являлась ось линии оо1у по отношению к которой скручиваемые концы а и b обязательно должны быть расположены под одинаковыми углами а, равными примерно 30—40° (рис. 215, D). Распространённейшая ошибка заключается в том, что провод &, сползая, располагается по оси вращения оох и вокруг него начинает обкручиваться провод а (рис. 215, £*). Если это было допущено, то скрутка получается неправильной (рис. 215, F). Следует обратить внимание на то, что провод b будет при скрутке стремиться сползти на осевую линию ооь почему, выполняя скрутку, время от времени приходится поправлять её положение.
в)	От величины углов а (одинаковых между собой) между скручиваемыми проволоками и осью вращения оох зависит, насколько скрутка получается крутой или отлогой (ср. рис. 215, и 215, В2).
Примерами рациональности применения скручивания являются (изготовление тагана из проволоки медной или железной (рис. 216, Е) и из железной рукоятки у паяльника (рис. 174, В} и др.
9.	Связывание
Связывание тех или иных частей приборов или предметов проволокой — широко применяемый приём при изготовлении самодельных приборов, а также при электромонтаже. Рассмотрим некоторые типичные случаи связывания.
§ И, 9
319
I.	Связывание проволокой предметов. Общеизвестный способ связывания предметов посредством верёвки с завязкой её концов узлом или посредством проволоки со скручиванием концов. В этом случае концы скручивают между собой сначала рукой, а затем, для большего натяжения проволоки, плоскогубцами. Однако для получения прочной скрутки необходимо принять во внимание сказанное в разделе 8 (рис. 215, С). При скручивании
Рис. 215. Обкручивание и скручивание проволоки.
плоскогубцами надо быть осторожным и сделать ими не больше, как два-три оборота, в противном случае скрутка лопнет у своего основания и потеряет свою прочность.
П. Соединение деталей обкручиванием. Для прочного связывания деталей из толстой проволоки между собой рационально применять способ, показанный на рисунке 216, F и Н, и заключающийся в обматывании тонкой проволокой. Так, например, очень прочный таган может быть создан из трёх П-образных деталей, согнутых на шаблоне из толстой проволоки (d == 2—3 мм) (рис. 216, В). Эти детали соединяются между собой наглухо посредством обкручивания целиком или частично (поясками) двой-
320
§ 14, 9
Рис. 216. Устройство простейших подставок для пробироь (Л—D). Устройство таганов (Е—Н).
ных ножек тонким голым проводом, например медным (d = 0,8— 1 мм) или железным вязальным (раздел 2, II).
III.	Сращивание проволок. Для сращивания проволок можно использовать применяемую при электромонтаже однопроволочных проводников: для тонких — шотландскую вязку и для более •толстых — британскую вязку. При шотландской вязке провода
§ 14, 10
321
сначала отгибаются, как показано на рисунке 217, Л, а затем концы их обкручиваются (рис. 217, В и С). При британской вязке концы сращиваемых проводов отгибаются под прямым углом и затем после отрубания излишних частей соединяются посредством обкручивания тонкой медной или железной вязальной проволокой (рис. 218, A — D),
IV.	Привязь к роликам. Поскольку при
Рис. 217. Шотландская вязка.
вязь электрических проводов выполняется голой проволокой, по-
стольку рассмотрим её в настоящем параграфе. Этот способ показан на рисунке 219. Привязь лучше всего производить вязальной железной проволокой (раздел 2, II).
Рис. 218. Британская вязка.
10.	Изготовление спиралей и спиральных пружин
I.	Назначение спиралей и пружин. Из проволоки приходится изготовлять спирали для различных целей. Так, например, длинные провода для экономии занимаемого ими места наматывают в виде спиралей: для электродов в приборе Бакушинского (см. т. II, § 68, 3, и рис. 497) в реостатах (см. т. II, § 43, 5, и рис. 307), в лабораторных приборах по изучению закона Ома (см. т. II, § 68, 3, и рис. 496) и т. п. Материал проволоки во всех этих случаях берётся согласно электрическим требованиям (медь, нике-21 F. Н. Горячкин, т. III
322
§ 14, 10
лин, нихром и т. п.). В других случаях, например при изготовлении катушки для демонстрации явления электромагнитной индукции (см. т. II, § 50, 5, и рис. 40, II и 402) и схематизированных моделей обмоток (см. т. II, § 49, 7, и рис. 40, 1, и 389), только| с целью показать направления витков обмотки, следовательно, материал проволоки безразличен. Спирали из 3—4 витков из
Рис. 219. Последовательные операции привязывания провода к ролику.
из мягкой проволоки, т. е. алюм
железной.
медной проволоки позволяют создать: крепление для пробирок (рис. 220, Л), указатель высоты (рис. 220, В), патроны для низковольтных ламп 12 Ь-и 46 (рис. 220, С и D). Такие спирали обладают известной эластичностью, возникающей
за счет сопротивления спирали раскручиванию. Так, если несколько развести концы спирали а и &, то диаметр её увеличится, после своего освобождения спираль плотно охватит вставленную в неё пробирку или стойку. Для более удобного использования спирали рекомендуется её кончик а сделать отогнутым, как показано на рисунке 220, А и В.
II.	Наматывание спиралей. Наматывание спиралей приходится производить иногда из таких жёстких или упругих металлов, как никелин и нихром (спирали для реостатов и электроплиток), тогда должны быть применены приёмы намотки, как и для пружин (подраздел III). Здесь же мы рассмотрим наматывание спиралей шиевой, медной и отожженной
Намотку спиралей производят на цилиндрическом шаблоне, диаметр которого равняется внутреннему диаметру изготовляемой спирали. Такими шаблонами могут служить металлические цилиндры, например крупные стержни, газовые (водопроводные) трубы, тела для определения удельного веса (см. т. II, рис. 474), стеклянные толстостенные бутылки из-под виноградного вина, металлические и деревянные части различных приборов и т. п. Чтобы намотанная спираль после своего снятия с шаблона со
§ 14, 10
323
хранила свою форму не распускаясь, проволока должна быть достаточно толста сравнительно с диаметром спирали. Так, например, проволока 0,8 мм, навитая на карандаш, после снимания с него сохранит свою форму спирали, навитая же на бутылку при снимании распустится. Рекомендуется для решения вопроса о том, годится ли проволока для спирали заданного диаметра, делать пробу, навивая два-три витка на шаблон.
Рис. 220. Применение проволочных спиралей для поддержания пробирки (Л), для отметки высоты (В) и для изготовления примитивных патронов, низковольтных ламп (12 в и 4 в) (С и£>).
Наматываемая проволока не должна содержать ни малейших перегибов, в противном случае её необходимо самым тщательным образом выпрямить (раздел 5, II). Шаблон можно держать в руках, лучше же закрепить неподвижно. Если же число витков спирали велико, то рациональнее всего сделать шаблон вращающимся. Укладка витков производится на шаблоне вплотную, без щелей или зазоров между ними; в случае надобности спираль после её восстановления можно в той или иной мере растянуть.
II	I. Намотка пружины. Намотка пружины, как и спиралей из проволоки, производится на шаблон, имеющий цилиндрическую форму. Существенная разница заключается, однако, в том, что 21*
324
§ И, 10
диаметр шаблона, или, как его более принято называть, оправки, при намотке спиралей из мягкой проволоки (медь, алюминий) берётся обычно; равным диаметру изготовляемой спирали, при наматывании же пружины из стальной и, следовательно, упругой проволоки диаметр оправки (при прочих равных условиях) под-
бирается тем меньшим по сравнению с нужным диаметром пружины, чем большей упру-
гостью обладает данный сорт стали. Действительно, если намотать из стальной проволоки пружину на какой-либо стержень, то при освобождении концов обмотки окажется, что пружина начнёт вращаться, раскру-
мотки малых пружин и катушек.
чиваться и примет диаметр больший, чем толщина стержня. Поэтому рекомендуется преподавателю, желающему намотать пружину того или иного диаметра экспериментальным путём, подобрать диаметр оправки, для чего надо испробовать намотку на круглых стержнях различного диаметра; проще же воспользоваться данными, приведёнными в таблице (раздел 11, III).
При наматывании пру-
жин, предназначенных для работы как на растяжение,
так и на сжатие, витки лучше укладывать вплотную друг к другу без малейшего зазора между ними. Если даже нужно, чтобы витки в пружине находились друг от друга на некотором расстоянии !, то плотно намотанную пружину затем растягивают (подраздел IV).
Для облегчения работы важно, чтобы оправка была способна к вращению вокруг своей оси, иначе намотку даже вдвоём осуществить весьма трудно. Если диаметр оправки не превышает 7—8 мм, то для намотки коротких пружин возможно воспользоваться дрелью (рис. 137). В этом случае корпус дрели зажимают в тисках или прочно укрепляют иным способом и ведут намотку на оправку (стержень), вставленную на место сверла так, как это показано на рисунке 221, А. При этом, согласно указаниям, дан-
1 При намотке витки трудно уложить на одинаковом расстоянии друг от друга.
§ 14, 10
325
ным ниже, совершенно необходимо, чтобы наматываемая проволока находилась под сильным натяжением. Рациональнее всего
для намотки пружины использовать тиски (рис. 130 и 131), зажав между губками деревянный брусок и планку (рис. 222). На конце куска толстой проволоки или стержня, имеющих нужный диаметр (см. таблицу разд. 11, III), отгибают рукоятку. Изготов
ленное таким образом мотовило вставляют в ушки, прочно укреплённые в бруске, а проволоку пропускают между планкой и бруском в канавку, процарапанную шилом или пропиленную пилой так, чтобы она могла продёргиваться, однако со значительным трением. При отсутствии
Рис. 222. Намотка пружины в тисках.
тисков вполне возмож-
но сделать специальный станочек для намотки пружины, состоящий из деревянной подставки (доска с двумя стойками из многослойной клеёной фанеры) и мотовила, согнутого из толстой проволоки (d=4—5 мм) (рис. 223, Л). Пружину можно навивать непосредственно на эту проволоку или же для пружин сравнительно крупного диаметра надевать на мотовило деревянный валик или металическую трубку нужного диаметра. Однако закрепление такого валика на мотовиле представляет сложную задачу для преподавателя.
На валу мотовила необходимо просверлить два отверстия а и Ь, которые используются для закрепления конца про-локи соответственно при правых и левых намотках (рис. 223, Л). Конец проволоки, отогнув его под прямым углом, вставляют в отверстие и тем самым закрепляют его (рис. 223, В). Трудно, но возможно при отсутствии отверстия привязать конец проволоки, отогнув его под прямым углом и плотно обмотав сверху более тонкой проволокой (рис. 223, С). Не исключена возможность временной припайки конца провода к стержню мотовила с последующей после намотки отпайкой и отрезанием испорченного конца.
Для получения натяжения наматываемой проволоки её нужно пропустить в отверстие или щель, сделанные в основании подставки, и затем зажать между двумя кусочками фанеры в губках ручных тисков. Тогда при наматывании тиски повиснут, упираясь снизу в подставку, а проволока станет придерживаться с трением между фанерками (рис. 223, D). Рекомендуют также оправку, снабдив её для вращения ручкой, зажать между двумя деревян-
326
§ И, 10
Рис. 223. Станочек для намотки пружины (Л). Закрепление конца проволоки (В и С). Использование ручных тисков для создания натяжения проволоки (D). Устройство для намотки пружины в ти-
сках (iE).
ными планками, вложенными между губками тисков (рис. 223, £). Тогда отпадает надобность в создании натяжения наматываемой проволоки. Наконец, возможно вести намотку вдвоём, причём один должен вращать мотовило, а другой должен взамен тисков через тряпку или сложенные дощечки придавать проволоке нужное натяжение.
Закрепив совершенно надёжно конец, начинают отмотку, медленно вращая мотовило. При этом,
как уже указывалось, очень важно получить достаточное натяжение проволоки, чтобы витки очень плотно ложились на оправку, располагаясь при этом вплотную друг к другу. По-
§14, 10
327
следнее обычно получается автоматически, так как мотовило само смещается вдоль своей оси нужным образом.
При наматывании мотовило нельзя освобождать из рук ни на одно мгновение, иначе оно сделает несколько оборотов назад и начатая обмотка распустится.
Пружину можно намотать левой (против часовой стрелки) или правой (по часовой стрелке), что зависит от направления вращения мотовила. Для намотки длинных спиралей из нихрома и никелина, нужных для электроплиток и реостатов, приходится пользоваться теми же приспособлениями, согнув мотовило длиной 40—50 см из железной проволоки. Подобным же образом наматываются пружины, служащие приводными ремнями в школьных кинопроекторах (рис. 205, D).
Изложенные в последующем разделе 11 сведения позволят преподавателю произвести расчёт пружины, отправляясь от заданных пределов нагрузки (сила) и величины растяжения, и, таким образом, решить вопрос о нужных диаметрах проволоки и пружины, числе витков и диаметре оправки на основе соответствующей таблицы (раздел 11,111).
IV.	Изменение шага у витков пружины. Пружину, как правило, наматывают так, чтобы ее витки располагались вплотную друг к другу, поэтому после изготовления иногда её приходится растягивать. Для этого пружину берут за её конец непосредственно руками или, если она очень упруга, при помощи плоскогубцев или ручных тисок и растягивают, превосходя предел упругости сначала сравнительно немного. Только убедившись, что пружина после своего освобождения удлинилась недостаточно, повторяют операцию, растягивая её сильнее до получения нужной длины. При растягивании пружины не всей целиком, а по частям, что иногда практикуется, трудно получить одинаковые расстояния между витками.
V.	Распрямление спиралей и пружин. В школьных условиях иногда встречается надобность в распрямлении спирали или пружины для использования полученной из неё прямой проволоки. Так же приходится поступать при заделке концов пружины.
Распространённый приём, заключающийся в вытягивании пружины, совершенно неправилен (см. § 15, 4) (рис. 224, At и Л2). Так, если и удаётся распрямить, то только тонкую проволоку из самых мягких металлов, как медь и алюминий, причём проволока после выправления «барашков» окажется всё же перекрученной в продольном направлении. Более упругие металлы и толстую проволоку распрямить вытягивание^м нельзя. Правильно, когда конец спирали поворачивают так, чтобы совершалась операция, противоположная применённой при скручивании (рис. 224, В). Если раскручивание надо произвести не у конца, а где-то в середине спирали, то одну из половин раскручивают, заставляя поворачиваться вокруг своей продольной оси оох
328
§ 14, 10
(рис. 224, С). Можно также каждую из половин надеть на два стержня и, держа их в руках, растягивать (рис. 224, D), позволяя этим половинам вращаться на стержнях, как на осях.
VI.	Заделка концов у пружин и устройство указателей. Чаще всего концы пружин заделывают в виде петелек, крючков для подвешивания или сцепления с другими приборами. Для пружин, работающих на сжатие, лишние концы обрезают кусачками.
Рио. 224. Приёмы раскручивания спирали.
Для подвешивания или сцепления концам пружины посредством круглогубцев и плоскогубцев (рис. 213 и 214) придают вид, изображённый на рисунке 225, А, или, что более правильно, делают изгиб, чтобы прямые концы а лежали на осевой линии 001 пружины (рис. 225,5 раздел 7). Для пружин, служащих тормозом или используемых как движущая сила, один из концов заделывается петелькой для удержания головкой шурупа или болтика (рис. 225, С).
У пружин, служащих для абсолютных (динамометр, см. т. II, § 15, 7, и рис. 104) или для относительных (ведёрко Архимеда) (см. т. II, § 29, 8, и рис. 183) измерений, свободный конец пружины кроме петельки или крючка снабжают указателем, нужным для отсчёта по шкале. Этот указатель может быть сделан из заострённого на одном конце кусочка проволоки, согнутого под прямым углом и прикреплённого пайкой (§ 12, 4) так, как это
§ 14, 1'1
329
Jo
Рис. 225. Заделка концов пружины (Л—С). Устройство указателей (D и £)-
показано на рисунке 225, D. Поскольку же при растяжении пружины её свободный конец поворачивается вокруг продольной оси, а следовательно, вместе с ним станет вращаться и указатель, приближаясь к шкале или удаляясь от неё, постольку иногда применяют дисковые указатели. Дисковый указатель состоит из кружка жести, надетого на конец пружины (до загибания петельки) и припаянного к ней (рис. 225, Е).
11. Расчёт цилиндрических пружин с круглым сечением проволоки
I. Основные формулы для расчёта пружины. Пружина, показанная на рисунке 226, А и изготовленная посредством наматывания стальной прцволоки на цилиндрическую оправку (рис. 226, В), называется цилиндрической. Такая пружина при действии на неё силы Р, направленной по осевой линии ооь будет удлиняться или, наоборот, укорачиваться в зависимости от направления силы Р. Удлинение или укорачивание происходит за счёт изменения расстояний между отдельными витками пружины. Нетрудно сообразить, что проволока, образующая витки,.
330
§ 14, И
подвергается при этом скручиванию. В этом можно убедиться на опыте, свернув из полоски бумаги спираль и растягивая или, наоборот, укорачивая её. Тогда станет ясным, что полоска подвергается скручиванию тем большему, чем значительней удлинение пружины. Таким образом, основной деформацией *
Рис. 226. Обозначения для расчётов пружины и оправки для её намотки.
Р — допустимая
при работе цилиндрической пружины является кручение.
Введём следующие обозначения (рис. 226, Л):
Dq — наружный диаметр пружины; d — диаметр проволоки;
D — «средний» (расчётный) диаметр пружины, равный
D = Dq — d;
п — число витков в пружине;
ка для пружины в кГ (в пределах упругости);
f — удлинение одного витка при действии силы Р;
F — удлинение пружины, состоящей из п витков, равное:
F=nf.
Тогда, как показывает теория, формулами для расчёта будут:
Р = ^(кр)
SD
И
, _ 8Р3Р ~ (PG '
где /?(кр) — допустимое напряжение на скручивание и G — модуль скольжения.
1 Деформация растяжения проволоки настолько невелика по сравнению •с деформацией кручения, что её при расчётах во внимание принимать не нужно.
14, 11
331
40nd8 5rcd8
----- = ---- и
Принимая для стальной проволоки, называемой пружинной или рояльной (марка ПК),
Я(кр) = 40 — и G = 7 500 —, мм2	мм2
получим соотношения:
8D8 Р _ 2PD8
7500d4	1875d< ’
служащие для расчёта.
Эти формулы при заданных диаметре проволоки (d) и диаметре пружины (D) позволяют вычислить величины допустимой нагрузки (Р) и получаемое при этом удлинение (/) (подраздел IV).
И. Определение данных пружины по таблице. Взамен расчёта по формулам можно воспользоваться нижеприведёнными таблицами i, в которых указаны величины: Р — допустимой (в пределах упругости) нагрузки в килограммах и f — удлинение в мм одного витка при действии на неё силы Р для различных диаметров (d) (в мм) проволоки (марки ПК) и диаметра DQ (в мм) пружины.
Одна из таблиц даёт возможность выяснить искомые величины для сравнительно толстых стальных проволок диаметром 1; 1,5; 2 и 2,5 мм, другая — для 0,1 —0,9 мм.
Цилиндрические пружины из проволоки ПК
Таблица XIII
Наружный диаметр пружины Do, мм	Диаметр проволоки d в мм			
	‘ 1	1	1	1	2	1	2,5
	Р 	дзпустимая нагрузка в кГ				
	f	удлинение (в мм) едного витка пружины при действии на неё силы Р			
10	1,570 1,36	6,200 0,8	15,2 0,35	32 0,38
12	1,400 2,02	5,00 1,22	12,2 0,85	25 0,6
15	1,100 3,3	39,9 2,05	9,5	19
			1,4	1,05
20	0,830 6	2,8	6,8	14
		3,8	2,7	2,1
1 Одна из таблиц (для проволок d = 1 — 2,5 мм) заимствована из книги «Спр1авочник металлиста», т. I, изд. 7, 1937, стр. 668—669, другая составлена А. Г. Дубовым (ИМО АПН).
332
§ 14, 11
(Продолжение)
Наружный диаметр пружины Do, мм	Диаметр проволоки в d мм			
	1	1,5	|	2 i	2,5
	Р	допустимая нагрузка в кГ				
	f	удлинение (в льи) одного витка пружины при действии на неё силы Р			
25	0,630 9,6	2,25 6,2	5,3	10
			4,4	3,5
30	0,540 14	1,85 9	4,4	8,5
			6,6	5
35	0,460 19,5	1,55 11,6	3,7	7,5
			9	7
40	0,400 25,5	1,35 16,5	3,2	6,5
			12	9,5
Цилиндрические пружины из проволоки ПК
Таблица XIV
й диа-кины			Диаметр проволоки d в мм						
	0,1	|	0,2	|	0,3	| 0,4	| 0,5	| 0,6	| 0,7	| 0,8	| 0,9
Наружны: метр пру>: Dq, мм	р			допустимая нагрузка в кГ					
	f	удлинение (в мм) одного витка пружины при действии на неё силы Р							
4	0,004 2,53	0,035 1,26	0,14 0,77	0,28 0,53	0,57 0,42	0,99 0,32	1,62 0,26		
5		0,003 2,12	0,09 1,25	0,22 0,89	0,43 0,68	0,77 0,54	1,22 0,43	1,92 0,37	
6			0,074 1,73	0,17 1,30	0,35 1,00	0,63 0,82	1,02 0,67	1,55 0,57	2,24 0,49
8				0,13	0,28	0,42	0,74	1,11	1,61
				2,41	1,84	1,39	1,28	1,08	0,79
10					0,21	0,36	0,58	0,87	1,26
					3,02	2,47	2,08	1,77	1,55
12						0,32 3,72	0,47 3,00	0,72 2,63	1,03 1 2,30
15						0,25 6,08	0,37 4,77	0,57 4,22	0,81 3,69
18									0,67 5,43
§ 14, 11
333
Рассмотрим пример использования таблицы.
Задание. Требуется рассчитать пружину для динамометра до 1 кГ. Какой диаметр d проволоки ПК следует взять, какой диаметр D нужно придать пружине, из скольких витков необходимо её навить для получения удлинения i, равного не менее 10 см, при силе в 1 кГ?
Решение. Допустим, что у преподавателя есть проволоки только толщиной в 1 и 1,5 мм. Тогда из таблицы находим, что для получения наибольшего из возможных удлинений, не превосходя пределов упругости, можно взять:
во-первых: d' — 1 мм; D'q = 15.юи при f' = 3,3 мм (Р=1,1 кГ); во-вторых: d"=l,5 мм; £)/,о=4О мм при ]"= 16,5 мм (Р=\,ЗЗкГ).
Таким образом, задание решено в отношении выбора диаметра проволоки и диаметра пружины.
Остаётся выяснить количество нужных витков (п), чтобы, согласно заданию, при РкГ удлинение было не менее F = 100 мм. Произведём на основании закона Гука перерасчёты удлинений для силы, равной 1 кГ.
Для пружин будем иметь:
во-первых, /' =	= 3 мм;
Iff 16,5*1	1 л н
во-вторых, j =------= 12,2 мм.
1,35
Отсюда определяем искомые числа витков:
F	100	Q
п = — =-------« 8 витков.
/"	12,2
Таким образом, нами найдено два решения для динамометра в 1 кГ с удлинением, не меньшим 10 см\
d'=\ мм; Г)'о=15 мм\ п'= 34 витка;
d" = 1,5 мм; D"q = 40 мм; п" = 8 витков.
Очевидно, что возможны ещё другие решения задания для проволок 1 и 1,5 мм, но они являлись бы менее рациональными в отношении использования материала.
1 Величина удлинения пружйны устанавливается 'преподавателем перед расчётом, исходя из назначения динамометра. Так, например, такой динамометр позволил бы устроить шкалу с минимальной ценой каждого деления, равной 1 000 : 50 = 20 Г, что соответствовало бы величине деления в 2 мм (деления меньше 2 мм нанести, во-первых, трудно и, во-вторых, бессмысленно, ввиду ошибок -на параллакс). Если же преподавателю нужно производить отсчёты до 10 Г при Р макс. = 1 кГ, то ему следует задаться удлинением, по крайней мере в 2 раза большим, т. е. в 20 см.
334
§ 14, П
Если же преподаватель располагает проволоками более тонкими, чем 1 мм, то ему следует обратиться ко второй таблице и произвести определение данных пружины описанным выше образом.
III. Оправки для навивания цилиндрических пружин. Выясним теперь вопрос о том, какого же диаметра следует взять оправку, чтобы навитая на неё стальная проволока (ПК) образовывала пружину нужного диаметра, требуемого по расчёту. Такие данные являются эмпирическими, т. е. выясненными на опытах; они приведены в нижеследующей таблице.
Оправки для навивания цилиндрических пружин из проволоки ПК
Пример. Выяснить величину диаметров оправок, нужных для навивания двух пружин; одной из проволоки d' = 1 мм диаметром Z),,o= 15 мм и другой из проволоки d" = 1,5 мм диаметром Z)"o = 4O мм (см. задание в подразделе II).
Решение. Из таблицы видим, что для первой пружины (df = 1 мм и D'q— 15 мм) следует взять оправку с диаметром,, равным 11,4 мм. Для второй пружины (d" =1,5 мм и D"q — = 40 мм) данных в таблице нет по той причине, что в технике пружина с такими данными, как правило, не применяется. Вопрос о подборе диаметра оправки в этом случае преподавателю придётся решать на опыте, попробовав, например, оправку с диаметром 30 мм.
IV. Расчёт по формулам. Данные, приведённые в таблицах, вполне достаточны для расчёта пружин, надобность в которых может встретиться в школе. Однако в некоторых случаях, располагая, например, стальной проволокой с такой величиной её диа
§14, 11
335
метра, для которой нет данных в таблицах, приходится производить расчёты по формулам (подраздел I и рис. 226):
D = Dn~d-,
D
, — 2-p‘D*
' “ 1875-сН
F = nf
(1>
(2)
(3).
Пусть, например, преподаватель располагает стальной проволокой (ПК) толщиной 0,4 мм, но данных для неё в таблице нет. Преподавателю же надо выяснить, какие динамометры могут быть созданы из этой проволоки.
Обращаясь первым делом к таблице оправок, находим, что из проволоки толщиной 0,4 мм целесообразно навивать пружины< с диаметром, равным от 4 до 8 мм. Из формулы (1) видно, что величина предельной нагрузки Р обратно пропорциональна диаметру пружины D. Отсюда нетрудно сделать вывод, что при диаметре D'a= 8 мм динамометр с одним или п витками будет иметь-меньшую предельную нагрузку, чем динамометр с одинаковым числом витков и с диаметром пружины Z)"0=4 мм. Из формулы (2) видно, что первый динамометр (d'=8 мм) станет давать большее удлинение, чем второй динамометр (d"=4 мм) при прочих равных условиях. Пусть нам по методическим или иным соображениям желательно построить динамометр с возможно большей предельной нагрузкой. Тогда придётся задаться диаметром пружины в 4 мм. Соображения же, что такой динамометр будет обладать меньшей чувствительностью, чем динамометр из той же самой проволоки, но с большим диаметром пружины, не существенны, так как его чувствительность можно повысить до любой степени, наматывая большее число витков (см. формулу 3).
Вычислим по формуле (1) величину предельной нагрузки для. выбранных нами данных:
Dq = 4 мм и d = 0,4 мм;
D=Dq—d=4—0,4=3,6 мм;
1.5,7 (0,4)» = кГ D	3,6
Таким образом, спроектированный динамометр пригоден для' измерений величин сил не свыше 280 Г.
Определим теперь по формуле (2) удлинение одного витка при полной нагрузке', т. е. 279 Г:
. 2PD* 2-0,279(3,6)’	2-0,279-46,656 п
1875с?4	1875 (0,4)4	1875-0,0256
Найдя удлинение одного витка при полной нагрузке, нетрудно определить число нужных витков, руководствуясь методическими
336
§ 14, 12
соображениями. Пусть, например, такой динамометр нужен при лабораторной работе для отсчётов с ценой деления ЮЛ Считая, что наименьшая величина деления должна быть взята не менее 2 мм, получим, что полная длина шкалы, а следовательно, и нужное удлинение пружины должны быть:
е, 279-2	Q
F =------= 55,8 мм.
ю
В заключение находим, что пружину надо навить из числа витков, равного
F 55,8 п = — = — = 105 витков.
/	0.53
В действительности же придётся навить большее число витков (на 3—4 витка) Л чтобы, произведя испытательные измерения, на основании их отрегулировать пружину применительно к выбранной нами шкале и цене деления. Для этого придётся прибавлять или убавлять число витков по сравнению с их расчётным количеством. Диаметр оправки для изготовления пружины определится из таблицы оправок равным 0,8 мм.
Если бы по методическим соображениям оказалось возможным удовлетвориться предельной нагрузкой, меньшей 280 Г, то, сделав расчёты, подобные приведённым выше, для диаметра пружины D = 8 мм, мы получили бы:
Р = 0,13 кГ; / = 2,41 мм.
Число витков такой пружины для шкалы с ценой деления в ЮГ и его линейными размерами в 2 мм оказалось бы по расчёту равным:
130-2 ос п = -----= 26 витков.
10
Диаметр оправки для намотки, найденный из таблицы, равен 6,7 мм.
12. Пружины как двигатель и как тормоз
Пружину можно использовать очень простым способом как двигатель (заводной) для вращения вала. Пусть вал, например, с двумя колёсами, способен к вращению вокруг оси оо± в подшипниках, на рисунках 227 и 228 не показанных. На вал надевают спиральную пружину, диаметр который превышает диаметр вала в 1у2—2 раза. Пружину закрепляют на одном конце Ъ неподвижно к какой-либо внешней опоре и на другом конце а к валу. Если теперь вращать вал, например, против часовой стрелки, то пружина станет скручиваться и, в частности, уменьшаться в своём диаметре. При освобождении рукоятки за счёт энергии упругости вал и колёса придут во вращение по часовой стрелке.
1 Необходимо как о одного, так и с другого края пружин оставить концы, достаточные для устройства крепления пружины (рис. 225, В).
§ 15, 1
337
Очевидно, что чем большее число витков имеет пружина, тем большее число оборотов сделает вал при раскручивании пружины.
Пружина, надетая на вал и прилегающая к нему с некоторым трением, может служить для ограничения вращения его в какую-либо одну сторону (рис. 228). Один конец а пружины на валу оставляют свободным, другой b укрепляют на неподвижной опоре. Тогда при поворачивании вала против часовой стрелки пружина, связанная с ним лёгким трением, будет закручиваться и
теснее прилегать к валу, отчего трение станет возрастать. Вскоре оно станет настолько большим, что вал невозможно будет повернуть. Вращение^ же вала в другую сторону, т. е. по часовой стрелке, может производиться совершенно свободно.
Очевидно, что пружина, намотанная влево, окажется тормозом для вращательного движения против часовой стрелки, намотанная же вправо станет препятствовать вращению по часовой стрелке.
§ 15. ЭЛЕКТРОМОНТАЖ
1. Назначение работ
Как показывает практика работ школ, при изучении физики, наибольший интерес вызывает у учащихся учение об электрическом токе. Этот интерес не ограничивается обилием соответствующих вопросов, обращаемых к преподавателю, и чтением научно-популярных книг и журналов; но обычно ярко выявляется в экспериментальных работах с электрическим током, производимыми учащимися по своей инициативе у себя дома. Учащиеся, как правило, строят гальванические элементы, проводят батарейное освещение, устанавливают звонки, наматывают электромагниты,
22 Е. И. Горячкин, т. Ill
338
§ 15, 1
строят модели электромоторчиков, изготовляют радиоприёмники и т. п. Если же дома имеется электрическое освещение, то для опытов нередко используется и этот ток. Дело преподавателя использовать такое целеустремление учащихся в педагогических и методических целях, организовать его в стройную систему, имея в виду, во-первых, расширение и углубление знаний по физике и, во-вторых, обучение некоторым наиболее важными приёмам по электромонтажу. Действительно, не случайно, что наибольшее распространение в школах имеют кружки, где учащиеся знакомятся с электромонтажом сети освещения и различных приборов. Такие кружки возникают обычно по инициативе самих учащихся и поэтому при правильной постановке в методическом отношении кроме сообщения практически значимых навыков способствуют более углублённому изучению электрических явлений.
Умение соединить электрические провода, надёжно изолировать их, зарядить монтажную арматуру (патрон, включатель, штепсельную вилку, розетку), а следовательно, произвести небольшой ремонт электрического освещения — важнейшие навыки политехнического характера, имеющие, кроме того, огромную практическую значимость в быту. Такие навыки, помимо личного значения, для каждого из учащихся имеют ещё общественное, поскольку школьники, особенно в сельских местностях, устанавливают радиоприёмники, производят посильный ремонт освещения, электрифицируют новогодние ёлки и т. п. не только у себя дома, но и у своих соседей и в местах общественного значения. Кроме бытового применения, навыки по электромонтажу оказываются важными для всех учащихся при их работах по электричеству в лаборатории школы и особенно нужны для школьных «лаборантов», ведущих подготовку опытов к урокам, а также электрифицирующих физический кабинет.
По нашему мнению, обучение простейшим навыкам по электромонтажу составляет одну из задач преподавателя физики в школе-семилетке, как городской, так особенно электрифицированной сельской. Если такое требование выдвигать по отношению к учащимся, то из этого следует, что для самого преподавателя как лица, обучающего детей, овладение приёмами простейшего электромонтажа является совершенно необходимым. Учить монтажу надо, соблюдая соответствующие технические правила и приёмы (отчасти изложенные ниже), или же, в противном случае, лучше вовсе не браться за обучение. Нельзя ни на минуту забывать о том, что электричество — грозная сила, которая может вызвать при неумелом или небрежном обращении с ним не только гибель приборов, но и повести к возникновению пожара, а в худшем случае и к поражениям или к смерти человека. Необходимыми приёмами монтажа, если преподаватель обратится к специальной литературе (§ 6, 1) и произведёт тренировку на кусочках проводов, овладеть совсем не трудно и не длительно, тем более, что
§ 15, 2
339
для работ нужен самый простой инструмент в виде ножа,' отвёртки, плоскогубцев, кусачек или ножниц.
Обращаем внимание, что требование о технической правильности выполнения электромонтажа нельзя ограничивать только по отношению к проводке освещения (120 в и 220 в), всякий электромонтаж низковольтных приборов должен быть выполняем тоже по строго определённым правилам. Тогда окажется сведённой до минимума возможность коротких замыканий в цепи, ведущих к порче источников тока или приёмников, и прекратятся перерывы тока в цепи из-за плохих контактов. Тщательное и технически правильное выполнение любого электромонтажа — показатель «лабораторной культуры» преподавателя. Настоятельно рекомендуем преподавателю изучить § 41 тома II, где изложены вопросы о мерах к предохранению электрических приборов от гибели.
В настоящем параграфе изложены важнейшие сведения об электрйческих проводах; из электромонтажных работ рассмотрены по преимуществу те, которые нужны в условиях физического кабинета для изготовления самодельных приборов и сборки установок на демонстрационном столе.
2. Материалы
I. Обозначения конструкции электрических проводов по ОСТ-7885. Преподаватели физики по большей части применяют для обозначения устройства проводов неправильную терминологию.
Наиболее правильной и принятой в электротехнике (ОСТ-7885) является следующая терминология для обозначения различной конструкции проводов:
Жила — одна или несколько скрученных между собой проводок, служащих проводником электрического тока.
Провод — голая или изолированная однопроволочная или многопроволочная жила, служащая для передачи и распределения электрической энергии, не покрытая тяжёлой металлической или резиновой защитной оболочкой.
Шнур — система из двух или нескольких соединённых скрученных вместе изолированных гибких жил (рис. 230).
Кабель — система из одной или нескольких изолированных жил, заключённых в защитную металлическую или резиновую оболочку (рис. 230) .
II. Сечения электрических’ проводов. Провода, применяемые для канализации электрического тока освещения, бывают голые для наружной проводки и изолированные для внутренней проводки. Провод может состоять или быть свитым из нескольких проволок. Провода, как голые, так и изолированные, сечением до 16 кв. мм, как правило, изготовляются однопроволочными сечением выше 16 кв. мм, многопроволочными.
22*
340
§ 15, 2
Толщина, сечение, вес и сопротивление при 15°С медной проволоки диаметром от 0,05 до 5,00 мм
Таблица XVI
Диаметр проволок в мм	Сечение В A€At2	Вее 1 км в кГ	Сопротивление 1 км в омах	Диаметр проволок В AtAt	Сечение В Л’.И2	Вес 1 км в кГ	Сопротивление 1 км в омах
0,05	0,00196	0,0175	8913	0,90	0,6362	5,670	27,51
0,06	0,00283	0,0252	6189	0,92	0,6648	5,925	26,33
0,07	0,00385	0,0343	4547	0,94	0,6940	6,185	25,21
0,08 0,09	0,00503 0,00636	0,0448 0,0567	3482 2751	0,95 0,96	0,7088 0.7238	6,317 6,451	24,69 24,18
0,10	0,00785	0,0700	2228	0,98	0,7543	6,723	23,20
0,12 0,14	0,0113 0,0154	0,1008 0,1372	1547,3 1136,8	1,00 1,05	0,7854 0,8659	7,000 7,717	22,28 20,210
0,15	0,0177	0,1575	990,3	1,10	0,9503	8,470	18,415
0,16	0,0201	0,1792	870,4	1,15	1,0387	9,257	16,848
0,18	0,0254	0,2268	687,7	1,20	1,1310	10,080	15,473
0,20	0,0314	0,2800	557,0	1,25	1,2272	10,937	14,260
0,22	0,0380	0,3388	460,4	1,30	1,3273	11,830	13,185
0,24	0,0452	0,4032	386,8	1,35	1,4314	12,757	12,226
0,25	0,0491	0,4375	356,5	1,40	1,5394	13,720	11,368
0,26	0,0531	0,4732	329,6	1,45	1,6513	14,717	10,598
0,28	0,0616	0,5488	284,2	1,50	1,7671	15,750	9,903
				1,55	1,8869	16,817	9,275
0,30	0,0707	0,6300	247,6				
0,32	0,0804	0,7168	217,6	1,60	2,0106	17,92	8,704
0,34	0,0908	0,8092	192,75	1,65	2,138	19,06	8,184
0,35	0,0962	0,8575	181,89	1,70 1,75	2,270 2,405	20,23 21,44	7,710 7,276
0.36	0,1018	0,9072	171,92				
0,38	0,1134	1,0108	154,31	1,80	2,545	22,68	6,877
				1 ,85	2,688	23,96	6,5Ю
0,40	0,1257	1,1200	139,26	1,90	2,835	25,27	6,172
0,42 0,44	0,1385 0,1521	1,2348 1,3552	126,32 115,10	1,95	2,986	26,62	5,860
				2,00	3,142	28,00	5,570
0,45	0,1590	1,4175	110,04	2, 1	3,464	30,87	5,053
0,46	0,1662	1,4812	105,30	2,2	3,801	33,88	4,604
0,48	0,1810	1,6128	96,71	2,3	4,155	37,08	4,212
0,50	0,1963	1,7500	89,13	2,4	4,524	40,32	3,868
0,52	0,2124	1,893	82,40	2,5	4,909	43,75	3,565
0,54	0,2290	2,041	76,41	2,6	5,309	47,32	3,296
0,55	0,2376	2,118	73,66	2,7	5,726	51,03	3,056
0,56	0,2463	2,195	71,05	2,8	6,158	54,88	2,842
0,58	0,2642	2,355	66,24	2,9	6,605	58,87	2,649
0,60	0,2827	2,520	61,89	3,0	7,069	63,0	2,476
0,62	0,3019	2,691	57,96	3,1	7,548	67,27	2,319
0,64	0,3217	2,867	54,40	3,2 3,3	8,042 8,553	71,68 76,23	2,176 2,046
0,65	0,3318	2,957	52,74	3,4	9,079	80,92	1,9275
0,66	0,3421	3,049	51,15				
0,68	0,3632	3,237	48,19	3,5 3,6	9,621 10, 179	85,75 90,72	1,8189 1,7192
0,70	0,3848	3,430	45,47	3,7	10,752	95,83	1,6276
0,72	0,4072	3,629	42,98	3,8	11,341	101,08	1,5431
0,74	0,4301	3,833	40,69	3,9	11,946	106,47	1,4649
0,75	0,4418	3,937	39,61	4,0	12,566	112,00	1,3926
0,76	0,4536	4,043	38,58	4,1	13,203	117,67	1,3254
0,78	0,4778	4,259	36,62	4,2	13,854	123,48	1,2632
0,80 0,82	0,5027 0,5281	4,480 4,707	34,82 33,14	4,3 4,4	14,522 15,205	129,43 135,52	1,2051 1,1510
0,84	0,5542	•4,939	31,58	4,5	15,904	141,75	1,1004
0,85	0,5675	5,057	30,84	4,6 4,7	1Ь , 619 17,349	148,12 154,63	1,0530 1,008/
0,86	0,5809	5, 177	30,13	4,8	18,096	161,28	0,9671
0,88	0,6082	5,421	28,77	4,9	18,857	168,07	0,9280
				5,0	19,635	175,00	0,8913
§ 15, 2
341
Изолированные проводники для целей освещения изготовляются следующих сечений в кв мм:
U,75	2,5	16	70
1,0	4	25	95
1,5	6	35	120
Ю	50	150
На рисунке 229,Л показаны в натуральную величину поперечные сечения однопроволочных проводов от 0,5 до 10 кв мм. Заштрихованная часть соответствует изоляции провода. Такая таблица может оказаться полезной для ориентировочного суж-
дения о сечении имеющихся проводов.
Данные о голых проводах, свитых из нескольких проволок, приведены в нижеследующей таблице. Изолированные провода сечением выше 16 кв мм имеют медную многопроволочную жилу, устроенную так же, как и у голых проводов.
III. Марки проводов низкой и высокой изоляции. Провода по степени изоляции разделяются на провода низкой и высокой изоляции. Провода высокой изоляции применяются для проводки тока освещения (120 и 220 в) внутри помещений. Для таких проводов характерна изоляция из
4
0,5 мм 2 @
0.75 .. е '>о •• е 1.5- О 2.5 .. > 4>° .. ®
" • /0,0 »
в ------0.1 мм
------0.2 м
—-----0.3 м
------0,4 „
------0,5 м
—.....0,6 ,,
—.... 0,7 „
— 0.8 п
—нт 0.9 п
_ 1.0 „
Рис. 229. Поперечные сечения в натуральную величину изолиро»-
толстого. слоя вулканизированного каучука, обычно покрытого сверху для его защиты бумажной оплёткой (рис. 230). Провода
ванных проводов для проводки электрического освещения (Д) и толщины в натуральную величину обмоточных проводов (В).
с низкой изоляцией применяются в основном для всякого рода обмоток катушек у электромагнитов, трансформаторов и якорей электромоторов. Как правило, их изготовляют из меди однопро-
волочными и покрывают сверху для изоляции одним или двумя слоями бумажных ниток (пряжи) или эмалью (лаком).
Марками таких проводов будут:
ПВО — (провод с бумажной однослойной изоляцией) с одним слоем ниток.
ПБД —(провод с бумажной двухслойной изоляцией) с двумя
слоями.
ПЭ—(провод с изоляцией эмалью).
Принято, в отличие от проводов для освещения, характеризовать их не площадью поперечного сечения, а толщиной, т. е. величиной диаметра. Такие провода изготовляются примерно от
342	§ 15, 2
толщины 0,05 мм и выше до нескольких миллиметров. На рисунке 229, В показаны в натуральном размере толщины этих проводов (меди) oit 0,1 мм до 1 мм, что оказывается иногда полезным для выяснения на глаз толщины имеющихся проводов без измерения.
Наиболее нужными в школе оказываются провода ПБД толщиной 0,3; 0,5 и 0,8 мм. Вообще существует значительное количество различных видов проводов низкой изоляции, различающихся устройством и числом проволок в жиле, степенью изоляции (пластмасса, шёлк и др.). Указания об этих проводах, применяемых в школьных условиях, только в отдельных случаях приведены в соответствующих местах при описании приборов^ где применение каких-либо специальных проводов необходимо. Здесь же мы ещё упомянем о весьма полезном телефонном кабеле, состоящем из свинцовой оболочки, внутри которой помещены две однопроволочные жилы, покрытые изоляцией из бумажных ниток (рис. 230). Преподавателю следует знать также о марке ЗП — соответствующей звонковому проводу, состоящему из однопроволбч-ной, чаще всего медной, а иногда омеднённой железной жилы (d = 0,8 мм) и покрытой сверху двуслойной обмоткой бумажными нитками, пропитанными парафином.
В нижеследующей таблице приведены данные для медных проводов различной толщины.
Сечение, толщина, вес и сопротивление медных одпопроволочных и многопроволочных проводов
Таблица XVII
Сечение ь мм?	Число проволок	Диаметр и сечение каждой проволоки В Л1А1	Наружный диаметр В /4ЛС	Электр, со-против. на 1 км при 15°С в ом	Прибл. вес 1000 м в кГ	Прибл. длина 100 кГ в м
0,5	1	0,8 — 0,5	0,8	34,8	4,48	22 326
0,75	1	0,98— 0,75	0,98	22,2	6,72	14 399
1,0	1	1,13— 1,0	1,13	17,4	8,94	11 212
1,5	1	1,38— 1,5	1,38	11,6	13,3	7 464
2,5	1	1,78— 2,5	1,78	6,97	22,2	4 487
4	1	2,25— 4,0	2,25	4,35	35,4	2 826
6	1	2,76— 6,0	2,76	2,9	53,3	2 308
10	1	3,56—10,0	3,56	1,74	88,7	1 123
10	7	1,35— 1,431	4,05	1,75	89,2	1 123
16	7	1,71— 2,296	5,15	1,09	142,7	700
25	7	2,13— 3,563	6,40	0,697	223,0	448
35	7	2,52— 4,988	7,55	0,498	312,2	321
50	19	1,83— 2,630	9,15	0,348	446,0	224
70	19	2,17— 3,698	10,90	0,249	624,4	160
95	19	2,52— 4,988	12,60	0,183	847,4	118
120	19	2,84— 6,335	14,20	0,145	1070,4	93
150	19	3,17— 7,892	15,90	0,116	1338,0	75
§ 15, 2
343
Для проводки освещения употребляются провода высокой
изоляции следующих
ПР — провод с резиновой изоляцией служит для прокладки на роликах до напряжения 220 в (рис. 230). Сечение его делается от 0,5 до 16 кв. мм. Провод ПР состоит чаще из одной, а иногда из нескольких скрученных между собой мелких лужёных проволок, покрытых оболочкой* из вулканизированного каучука (резины), оплетённой сверху пряжей. Оплётка пропитана изолирующим составом.
ПРГ (гибкий) то же, что и ПР, но жила состоит для придания гибкости из большего числа тонких проволок.
АР (арматурный) служит для зарядки арматуры. Изолирован так же, как ПР. Изготовляется только сечением 0,75 мм2.
ШР (шнур с резиновой изоляцией) состоит из двух жил, изолированных вулканизированным каучуком и покрытых сверху оплёткой (рис. 230). Жилы состоят в зависимости от своего сечения от 24 до 84 медных проволок. Изготовляется сечением от 2X0,75 мм2
марок проводов:
Рис. 230. Устройство различных проводов низкой и высокой изоляции.
344
§ 15, 2
до 2X6 мм2 Применяется для прокладки освещения на роликах в сухих помещениях.
ПРД (провод с резиновой изоляцией двухжильный) состоит из двух жил и подобен по устройству и изоляции шнуру ШР (рис. 230). Однако его жилы состоят из меньшего числа проволок, чем у шнура (до сечения 1,5 мм2—7 проводок, свыше 1,5 мм2 19 проводок), поэтому менее гибок, чем ШР.
ШРО (в общей оплётке) подобен ШР с той разницей, что жилы помещены в одной общей оплётке (рис. 230). Изготовляется сечением 0,75, 1 и 1,5 мм2 и применяется для плиток, утюгов, настольных ламп и т. п.
ШРП (подвесной) состоит из двух гибких жил, изолированных так же, как ШР, и помещённых вместе с бечевоД в общую оплётку из лощёных ниток. Употребляется ШРП для блочных ламп. Сечение его бывает 2 X 0,75 мм2.
Полезным оказывается освинцованный кабель, состоящий из двух медных жил, изолированных вулканизированным каучуком (рис. 230) и применяемый для проводки освещения без установки на роликах.
Провода ПР и ШР можно приобрести в магазинах Электросбыта, провода ПБ и ПЭ — в магазинах радио.
IV. Допускаемая нагрузка и ток плавления. При выполнении внутренней проводки освещения для определения допускаемой нагрузки изолированных проводников служит таблица.
Таблица XVIII
Сечение токопроводящей жилы в мм*	Нагрузка в а на провода ШР, ПР и ПРГ, прокладываемые открыто на изолир. опорах	Сечение токопроводящей жилы В JH.U2	На1рузка в а на провода ШР, ПР и ПРГ, прокладываемые открыто на изолир. опорах
0,5	10	6	46
0,75	13	10	68
1,0	15	16	92
1,5	20	25	123
2,5	27	35	152
4,0	36	50	192
Необходимое сечение проводов для данной нагрузки (силы тока) определяется по этой таблице. Так, например, если нужно, чтобы проводник мог выдерживать, не перегреваясь, выше принятой техническими правилами нормы, силу тока до 22 а, то сечение этого проводника следует взять не меньшим 2,5 кв. мм.
1 Первая цифра (2) обозначает количество жил, вторая — сечение одной жилы.
§ 15, 2
345»
При подборе проводов для питания вольтовой дуги и других относительно мощных установок на демонстрационном столе надо также руководствоваться данными, приведёнными в этой таблице (см. т. II, § 44, 4).
Для решения вопроса о величине тока для расплавления проводов, что нужно, например, при некоторых демонстрациях (см. т.П, § 46, 5), может служить нижеследующая таблица.
Тск плавления различных проводов
Таблица XIX
Ток плавления в а	Диаметр проводов в мм				
	Медь	1 | Алюминий	Никелин	| Железо	Свинец
1	0,053	0,066	0,084	0,118	0,210
2	0,086	0,104	0,135	0,189	0,325
3	0,112	0,137	0,177	0,245	0,425
‘5	0,157	0,193	0,25	0,345	0,60
7	0,203	0,250	0,32	0,45	0,78
10	0,250	0,305	0,39	0,55	0,95
15	0,32	0,40	0,52	0,72	1,25
20	0,39	0,485	0,62	0,87	1,52
25	0,46	0,56	0,73	1,0	1,75
30	0,52	0,64	0,81	1,15	1,98
V.	Никелин и нихром. Для обмотки магазинов и катушек сопротивления применяется чаще всего константан, названный так («постоянный») потому, что. его температурный коэффициент сопротивления является относительно наименьшим (см. Ф. Э., т. III, § 14, 1). Для таких обмоток применяют также нейзильбер и манганин. Никелин служит для намотки реостатов, для которых в фабричных изделиях используют также манганин. Красного каления эти сплавы не выдерживают, быстро разрушаются по причине окисления и перегорают, почему их нельзя применять для электроплиток. Никелин различных сечений продаётся в радиомагазинах.
Нихром предназначен специально для электропечей сопротивления и, в частности, для электроплиток, так как очень долго (не одну сотню часов) выдерживает без разрушения температуру жёлтого, а тем более крдсного каления. Продаётся в хозяйственных магазинах под названием спиралек для плиток (более тонкий) и для электропечей (более толстый). Для тех же целей служит фехраль, допускающий, однако, меньшую температуру накала.
Проволока из этих сплавов обладает значительной упругостью, поэтому намотку спиралей для реостатов (однако с мень
346
§ 15, 2
шими усилиями) приходится производить теми же способами, как и намотку стальной проволоки (§ 14, 2, VI, и § 14, 10, III).
В нижеследующей таблице приведены сведения о химическом составе данных сплавов. В других таблицах указаны данные для проволок, упрощающие расчёты реостатов (см. т. II, § 43).
Химический состав и основные данные сплавов высокого сопротивления
Таблица XX
Наименование сплава и его марка	Химический состав в %						Уд. сопротивление при 20° в ом мм2	Маки, рабочая температура в °C
	никель	цинк	марганец	железо	хром	медь		
							м	
Константан К-60-40 . .	40			1,2			—	58,8	0,44—0,50	500
Нейзильбер Н3-65-15-20	15	20	—	—	—	65	0,26—0,35	15—200
Манганин Мя-85-3-12 . . Никелин 	 Нихром	3	—	12	—	—	85	0,42—0,5 0,40—0,45	100 150—200
Нх-67,5-15-16-1,5	. . Фехраль1 		67,5	—	1,5 1	16 79	15 14	1	1,0 —1,1 1,1 —1,3	• 1000 900—950
Выбор (для реостатов) диаметра никелиновой проволоки в зависимости от нагрузки Таблица XXI													
Диаметр в мм	0,2	0,3	0.4	0,5 | 0,6		0,8	0,9	1,0	1,1 I 1,2 1		1,3	1 ,4	1,5
Ток в а *. . .	2	3	4	4,5	6	7	8	10	12	13	15	18	20
Толщина, сечение, вес и сопротивление никелиновой проволоки
z Л Л	ом мм2
(уд. вес 8,8; сопротивление 0,4 ----)
м
Таблица XXII
Диаметр в мм	Сечение В ММ.2	Сопротивление 1 м в ом	Вес 100 м в Г	Длина 1 кг В At	Сопротивление в 1 кг в ом
0,20	0,0314	12,7	27,6	3 620	45 900
0,30	0,0707	5,66	63,2	1 610	9 100
0,40	0,126	3,18	111,0	901	2 780
0,50	0,196	2,04	173	578	1 180
0,60	0,238	1,37	249	402	551
0,70	0,380	1,04	339	295	307
0,80	0,503	0,795	443	226	180
0,90	0,636	0,629	560	179	ИЗ
1,00	0,785	0,510	691	145	74
входит кроме указанных
металлов ещё 5°/о алю-
1 В состав фехраля ми ния.
15, 2
347
Толщина, сечение, (уд. вес 8,2;
вес и сопротивление нихромовой проволэки _ ом мм2 ч
уд. сопротивление 1,08----------)
м
Таблица XXIII
Диаметр в мм	Сечение в мм2	Сопротивление в 1 м в ом	Вес 1 км в кГ	Сопротивление 1 кг в ом
0,20	0,3142	34,4	0,258	134 000
0,30	и,0707	15,3	0,580	26 400
0,40	0,1257	8,58	1,030	8 330
0,50	0,1963	5,51	1,610	3 420
0,60	0,2827	3,82	2,318	1 650
0,70	0,3848	2,81	3,156	885
0,80	0,5026	2,15	4,122	522
0,90	0,6362	1,70	5,217	326
1,00 л.	0,7854	1,38	6,440	214
VI.	Изолирующая лента. Изолировочная, или изолирующая, лента продаётся намотанной в виде кружков (рис. 231, Л); она сделана из бумажной ткани, пропитанной изолирующим вещест-
Рис. 231. Изолирующая лента.
вом, в состав которого входит каучук или смола (асфальт). Существует два сорта ленты: чёрная и белая; чёрная идёт для обмотки чёрных проводов, белую употребляют для шнуров. При долгом хранении в сухом месте лента высыхает, утрачивает липкость и становится негодной для употребления. Ленту во избежание высыхания следует хранить в жестяной банке с двойным дном.
348
§ 15, 2
Верхнее донышко делают с отверстиями наливают под него небольшое количество воды. В некоторой мере высохнувшую ленту можно восстановить, смачивая нужный кусочек бензином (изоляция каучуком) или скипидаром (изоляция смолой). Ещё лучше прорезиненную ленту смазать при употреблении резиновым клеем (§ 17, 17). В некоторых случаях липкость засохшей ленты восстанавливается при осторожном её подогревании.
Нет надобности применять нож или ножницы для обрезания ленты. Её легко разрывать на нужные части, взяв между паль-
Рис. 232. Типичный монтаж учебной схемы в школьном электротехническом кружке.
цами (ногтями) и при этом обязательно направляя разрывающее усилие поперёк ленты. Об изолировании лентой см. ниже, раздел 11.
VII.	Монтажная арматура. О детальном устройстве всякого рода арматуры (патроны, выключатели, штепсели и т. п.) и других монтажных приспособлений (ролики, втулки, воронки и т. п.) см. Г о р я ч к и н, Проводка; общие же сведения об их устройстве общеизвестны (см., например, учебник по физике для VI и VII классов). Преподавателю следует особо иметь в виду деревянные установочные розетки, сказывающиеся весьма полезными как основания для всякого рода малых стоек (рис. 220, В) и для монтажа моторчиков, патронов и т. п. Розетки имеются различных диаметров и стоят буквально копейки.
Значительное применение находят себе при изготовлении приборов клеммы, а также гнёзда для штепселя (рис. 252). Приобрести их легче всего в радиомагазинах. Шурупы необходимы двух типов — малые с конической и длинные (для установки роликов) с полукруглой головкой (рис. 42).
При монтаже учебных схем нужны деревянные щитки или в простейшем случае отрезки досок или тёса (рис. 232). Ниже
§ 15, 2
349
приведены таблицы, которые окажутся полезными при всяких электромонтажных работах при проводке освещения.
Деревянные розетки и шурупы для крепления осветительных арматур и приборов
Таблица XXIV
Винты для крепления де-] евянных розеток
Наименование осветительных
арматур и приборов
Длина винта в мм
Винты для крепления осветительных арматур или приборов к розетке
Потолочная фарфоровая розетка ................
Патрон потолочный и стенной ....................
Выключатели, переключатели, штепсельные розетки .....................
Бра.....................
Плафон на одну лампу . .
Плафон на две лампы . . .
70
75
55 НО 200 360
4,5
4,5
4,5
4,5
40
40
50
60
60
60
50
50
50
60
60
60
1	4	25
1	3,5 25
3,5 4
4,5
4,5
25
25
25
25
2
3
3
3
2
2
2
2
Подбор установочных материалов для шнура марки ШР и провода марки ПРД
Таблица XXV
Сечение проводников В	Ролики фарфоровые ; по ОСТ-4045	Винты диаметром 3,5—4 мм с полукруглой головкой для прикрепления роликов, длина в мм			Воронки фарфоровые по каталогу ГЭТ, тип	Трубки резиновые, диаметром по ОСТ-376 м и.	Трубки бумажные изоляционные (Бергмана), внутренний диаметр в ММ	Втулки фарфоровые по ОСТ-4048, тип
		По дереву		по кирпичу или бетону				
		неоштукатуренному	Св | К И -					
1 От 0,75 до 2,5 . . .	1 Р-25	34—45	60-70	50	В-16 В-36	9 11	9 11	ВВ- 9 ВВ-11
От 4 до 6		Р-32	50—60	70—85'	6С—70	В-35	13,5	13	ВВ-13,5
350
§ 15, 3>
. Подбор установочных материалов для проводов марки ПР
Таблица XXVI
Для проводов с медными жилами
Сечение жилы медных проводов В .ИЛ12	Трубки резиновые по ОСТ-37 6, внутренние диаметры в лш	Ролики фарфоровые по ОСТ-4045, тип	Втулки фарфоровые по ОСТ-4048 тип	Воронки фарфоровые по каталогу ГЭТ, тип	Винты по дереву ОСТ-138		Проволока для вязки ОСТ-519, диаметры в мм	Трубки резиновые-по ОСТ-376, внутренние, диаметры в мм
					диаметр в мм 1	длина В ЛСЛ1		
1	7	Р-25	ВВ- 9	В- 6	3,5	40	0,7	7
1,5	7	Р-25	ВВ-11	В-10	3,5	40	0,7	7
2,5	7	Р-25	ВВ-11	В-10	3,5	40	0,7	9
4	7	Р-25	ВВ-11	В-10	3,5	40	0,7	9
6	9	Р-32	ВВ-13,5	В-16	4,5	45	1,0	9
10	9	Р-32	ВВ-13,5	В-16	4,5	45	1,0	И
16	П	Р-36	ВВ-16	В-35	6	60	1,0	13,5
25	13,5	Р-36	ВВ-23	В-70	6	60	1,4	16
35	16	Р-40	ВВ-23	В-95	8	70	1,4	16
50	16	Р-40	ВВ-23	В-95	8	70	1,4	18
Примечание. Длина винтов по дереву (шурупов) приведена для прикрепления роликов к неоштукатуренному дереву. При оштукатуренном дереве длина винтов должна быть увеличена на толщину штукатурки.
Рис. 233. Пассатижи (Л) и
гаек. С и D —
применение их (В — отвёртывание резание проводов).
3.	Инструменты
Для монтажных работ необходимы две отвёртки: одна для завёртывания шурупов (рис. 59, Л), другая для мелких винтов у арматуры (рис. 59, £)). Для очистки изоляции необходим нож сапожного или картонажного типа (рис. 323) или перочинный.
§ 15, 4
o5L
Резанье проводов производят кусачками (рис. 206, Л); для изгибания и скручивания пользуются плоскогубцами (рис. 206, С); для устройства петелек необходимы круглогубцы (рис. 206, £). Весьма полезными для работ оказываются пассатижи — универсальный инструмент, применение и назначение частей которого показано на рисунке 233. Для спайки проводов нужен паяльник,, третник и канифоль (§ 12, 2, и рис. 174, 178 и 180).
Нож должен быть достаточно остёр, однако не в такой степени, как эта нужно при резании бумаги. Следует бережно относиться к кусачкам, лучше не разрешая резать ими крепкую* проволоку, например стальную, или чересчур толстую железную. Кусачки от этого скоро затупятся или, что хуже, местами выкрошатся.
О специальном электромонтажном инструменте (шлямбуре, пробойнике для каменных стен, щипцах Бергмана и т. п.) в случае надобности см. в книге «Проводка».
4.	«Барашки»
При работе с обмоточными проводами, в особенности тонкими (d<0,5 мм), ни в коем случае нельзя допускать образования на них так называемых «барашков» (рис. 234, А). Во избежание
Рис. 234. «Барашек» и устранение его.
образования их провод с катушки следует сматывать так, чтобы катушка катилась по столу (рис. 235,А) или вращалась на оси оо± (рис. 235, В), но отнюдь не прибегать к обычному способу сматывания провода с одного из концов катушки, поставленной на стол (рис. 235, С). В этом случае провод сходит спиралью и при натягивании образует «барашки» (рис. 234, At и А2), кото-
352
§ 15, 5
рые при дальнейшем усилии ведут к возникновению перегибов а с острыми краями, прорезающими изоляцию (рис. 234, Л3). Самые тонкие провода при дальнейшем натяжении, что обычно бывает при намотке катушек, обрываются на этом месте. Если подобный перегиб уже образовался, его надо, безусловно, вырезать и сделать скрутку (рис. 249). Барашек же (рис. 234, Л J мож-
Рис. 235. Правильное и неправильное сматы- но выправить, увеличив вание провода с катушки.	петлю, И затем, повер-
нув её за верхний край на 180° (рис. 234, Вг и В2), разгладить провод пальцами (рис. 234, В3).
Рекомендуется подобным же образом, т. е. вращая бухту в руках, производить разматывание провода ПР и даже шнура.
5.	О хранении проводов
Нельзя, как это указывалось ранее, допускать, чтобы в кабинете всякого рода обрезки проводов и шнуров хранились в виде спутанных клубков. Подобные же клубки образуются из мотков нового обмоточного провода, хранимых небрежно. «Поте
ряв, конец провода, учащиеся нередко вытягивают часть провода сбоку и вырезают куски нужной длины, портя остальной провод и спутывая его.
Все куски провода и шнура, которые преподаватель иногда прлучает не новыми, надо тщательно выпрямить (раздел 5) и затем смотать на руке в моточки и хранить только в этом виде. Мотки обмоточного провода следует по получении их тотчас перематывать на деревянную катушку (каркас), изготовление которой труда не представляет (рис. 236).
Рис. 236. Устройство самодельной катушки из отрезка тонкого полена и двух кружков из фанеры.
§ 15, 6
353
При хранении на катушках провода, в особенности тонкого, свободный конец его надо закреплять, вставляя в расщеп или щель а, сделанную на краю катушки (рис. 237, А). Для более
толстых проводов (d>0,3 мм) надёжнее продевать конец в сделанное отверстие b (рис. 237, В) или же закреплять конец петлей (рис. 237, С).
6.	Выпрямление проводов
Для распрямления шнура в случае образования на нём перегибов и петель, его надо расплести на отдельные жилы и каждую из них выпрямить, после чего вновь заплести их в шнур. Распрямление производится движениями руки, плотно охватившей жилу через тряпку, и притом обязательно только в направлении от середины к концу, иначе бумажная оплётка а сдвинется с конца к середине (рис. 238). Толстый длинный провод ПР выпрямляют, сильно натягивая его на полу руками двух человек и несколько раз оттягивая середину вверх, а затем выпуская её из рук так, чтобы получался щелчок об пол.
Более тонкие провода ПР можно выпрямлять тем же приёмом протягивания, что и голую проволоку (§ 14, 5, II, рис. 212). Однако цилиндр следует брать со сравнительно большим диаметром и с возможно более гладкой’поверхностью. Протягивать провод придётся несколько раз, не нажимая сильно, иначе изоляция окажется повреждённой. Обмоточные провода: толстые выпрямляют с помощью тряпки тем же приёмом, что и жилы шнура, тонкие — протягивая через бумажку, зажатую между пальцами.
23 Е. Н. Горячкин, т. III
354
§ 15, 7,8
7.	Резание проводов
Резание проводов ПР и ШР, а тадже с эмалевой или хлопчатобумажной изоляцией производится, как и голой проволоки (§ 14, 6), острыми кусачками или, что хуже, обыкновенными ножницами. Если же кусачки недостаточно остры, то они разрезают лишь медь, а изоляцию, особенно из ниток, только частично, в то время как именно важно, чтобы оказалась нацело разрезанной
Рис. 238. Обрезание конца жилы
и изоляция. Если, таким образом, изоляция из ниток оказалась не разрезанной, приходится прибегать к помощи ножа или ножниц, но отнюдь не пытаться оторвать конец, так как это обычно вызывает не обрыв ниток, а их разматывание с проводов ПБ и порчу оплётки у шнуров.
Если концы проводов испорчены при их предыдущих использованиях, то необходимо удалить испорченные части. Особо важное значение это
у шнура.	имеет для шнуров, у которых
(даже у новых при их недостаточно бережном хранении) бумажная оплётка сдвигается и расплетается на отдельные нитки. Между тем как для получения правильного сращивания (скрутки) (рис. 242—246) и особенно для заделки концов провода петелькой или тычком (рис. 252) необходимо иметь оплётку не распустившейся и ранее обрезанной заподлицо с обрезом остального провода. Для удаления растрепавшейся оплётки поступают так. Несколько расплетают шнур и на каждой из его жил сместившуюся оплётку а сдвигают лёгкими повторными движениями пальцев к концу жилы (рис. 238, В), Затем производят обрезание в таком месте, где оплётка и изоляция не испорчены (рис. 238, В и С).
8.	Удаление изоляции у проводов
I.	Удаление эмали. Удаление эмалевой изоляции производится посредством соскребания её лезвием острого ножа или бритвы (рис. 239, Д1). Лезвие при этом следует располагать с наклоном в сторону движения (рис. 239, А2 и Д3). Возможно также вое пользоваться стеклянной или наждачной бумагой (§ 8, 2, XII, и § 11, 3, X) указанным на рисунке 239, В и С образом. У специальных, применяемых в радиотехнике многопроволочных проводов очистка изоляции производится так же, как и у однопроволочных— бритвой или стеклянной бумагой (рис. 239, D и £).
§ 15, 8
355
Для тонких проводов (d = 0,2— 0,5 мм) следует применять самую мелкозернистую наждачную бумагу. Важно, чтобы после очистки эмаль оказалась удалённой со всей поверхности провода, иначе пострадает в той или иной мере проводимость скрутки и главное затрудняется её пайка. Удаление эмали посредством обжигания провода на огне нежелательно (хотя после обжига
Рис. 239. Различные способы удаления эмалевой изоляции (А—Е) Удаление хлопчатобумажной изоляции (F—G).
эмаль очень легко счищается), так как отожжённая медь теряет свои упругие свойства и становится чересчур мягкой.
Очистка же изоляции с самых тончайших проводов (d — = 0,05 — 0,1 мм) представляет настолько сложную задачу, что вместо спаивания скруток ’ рекомендуется прибегать к сварке (раздел 10, III, и рис. 247).
II.	Удаление хлопчатобумажной изоляции. Бумажные нитки а на проводе ПБ надо» сматывать с нужного участка, но не срезать (рис. 239, У7). У проводов ПБД сначала сматывают первый верхний слой и затем второй, намотанный в противоположном на-правлен1И1и (рис. 239, G). Прежде чем обрезать смотанные у про-23*
356
§ 15, 9
водов ПБД нитки, следует во избежание дальнейшего раскручивания завязать узелком. Необходимо иметь в виду, что обмоточные провода, кроме ниток, иногда покрывают для лучшей изоляции эмалью. Поэтому, смотав нитки, нужно затем удалить эмаль описанным в подразделе I способом.
III.	Удаление резиновой изоляции. Нередко удаление изоляции, как резиновой, так и бумажной, производится, безусловно, недопустимым способом, показанным на рисунке 240 внизу, т. е. при перпендикулярном положении лезвия ножа по отношению к осевой линии провода. При нажиме на нож остриё врезается в медь, оставив зазубрину, что поведёт к последующему излому провода в этом месте при его изгибании. В лучшем случае после движения ножа провод окажется с уменьшенным сечением. Нередко, при применении такого приёма для шнура часть его проволок оказывается совсем отрезанной. Нож при обрезании резиновой изоляци^надо располагать так, чтобы его лезвие было почти параллельно оси провода (рис. 240); при этом нажим на нож должен быть таков, чтобы прорезанной оказывалась только одна изоляция. Нож
при таком приёме как бы состругивает резину.
Весьма важно у шнура перед очисткой изоляции на нём сдвинуть оплётку несколько дальше места очистки и при срезании резины не растрепать концы оплётки. У проводов ПР бумажная оплётка обычно склеена с резиной, и так как её сдвинуть нельзя, то приходится срезать.
Рис. 240. Неправильное и правильное удаление резиновой изоляции.
9.	Сращивание и отращивание проводов и шнуров
I.	Сращивание обмоточных проводов. Перед сращиванием у проводов производится удаление изоляции (раздел 8, I и II). На рисунке 241, Л показана неправильная скрутка, иногда применяемая преподавателями при сращивании тонких проводов ПЭ или ПБД. Такая скрутка прежде всего очень непрочна в механическом отношении и затем придаёт значительное утолщение
§ 15, 9
357-
проводу после своей спайки и изолировки, что особенно нежелательно при намотке катушек (рис. 241, В). Однако её всё же приходится применять при ремонте обмотки катушек, т. е. соединении обрывов в наружном слое катушек, чтобы не перематывать всего слоя. Такую скрутку производят также при сращивании самых тонких проводов (d = 0,05—0,1 мм и затем конец сваривают (рис. 247).
Правильно выполненная скрутка изображена на рисунке 215, Вь её можно упростить, расположив витки менее тесно, если предполагается спайка скрутки (рис. 215, В2) • Для получения такой скрутки весьма важно раз и навсегда овладеть правильным приёмом (рис. 215, С, D и £),
иначе скрутка станет выходить неправильной по форме и слабой в механическом отношении (рис. 215, F). Вопрос о «секрете» получения правильной скрутки изложен подробно в § 14, 8.
II.	Сращивание проводов ПР и ШР. Сращивание однопроволочных проводов ПР и ПРГ (рис. 230) производится после очистки изоляции на концах (раздел 8,
Рис. 241. Неправильная скрутка проводов.
III, и рис. 240) посредством скручивания (рис. 215, Blt В2) (§ 14, 8), если затем предполагается спайка. Для получения без спайки весьма прочной в механическом отношении скрутки кон-
цы проводов сначала скручивают, а затем обкручивают, как это показано на рисунке 242.
Рис. 242. Комбинированная скрутка провода ПР, обеспечивающая механическую прочность.
358
§ 15, 10
Сращивание шнура представляет более сложную задачу, чем однопроволочных проводов. Рекомендуется после очистки изо-
ляции проволочки плотно скрутить сначала пальцами, а затем (за конец) плоскогубцами. Процесс сращивания шнура в его
последовательных стадиях показан на рисунке 243, А — Е.
О сращивании многопроволочных проводов см. Горячкин, Проводка.
III. Отращивание проводов и шнуров. Приёмы отращивания, т. е. присоединения под углом к проводу ПР и шнуру ШР другого, что применяется часто при монтаже освещения, показаны на рисунках 244 и 245. При типичных ответвлениях одного провода к выключателю 1 присоединение делается так, как это изображено на рисунке 246.
У обмоточных проводов отращивание делается так же, как и для проводов ПР. При обмотке катушек отводы от её сек-
ций а (частей) делаются так, как показано на рисунке 268, D, что позволяет избежать спаек внутри катушки и ослабления её
изоляции между витками.
10.	Спаивание проводов
I.	Спаивание осветительных проводов. Сделанные хотя достаточно надёжно сращивания и отращивания (раздел 9 и рис. 242— 246) шнуров и проводов при проводке освещения должны быть спаяны. При монтаже учебных схем на панелях (рис. 232) в спайках нет надобности, если, конечно, преподаватель не вводит пайку как особую задачу, которую он ставит перед учащимися.
1 Допускается лишь как добавление к существующей проводке осветительной сети. В заново производимых установках отращивание (рис. 246) не практикуется. Ответвление к выключателю производится расплетанием прокладываемого шнур.а до нужного места выпуском одной жилы петлей и последующим заплетанием.
S 15, 10
359
При спайке проводов совершенно обязательно вместо нашиты-ря и хлористого цинка пользоваться канифолью (§ 12,2, IV) во избежание окисления спайки и разрушения её коррозией. Паяльник, нагретый в пламени (§12, 3 и 4, и рио. 174), очищают от окислов, скобля его конец ножом; затем для залуживания касаются этим концом сначала кусочка канифоли, а потом оловянного припоя. Места спая у проводок посыпают порошком канифоли,
Рис. 244. Отращивание провода ПР (Л—С). Изолирование отращивания (D—L).
360
§ 15, 10
смазывают раствором канифоли в спирте или предварительно оплавляют канифолью, расплавляя её кусочек паяльником (см. подраздел III и рис. 248). Пайка сильно облегчается, если провода взяты лужёные. Промывки в воде после пайки не требуется.
При пайке с канифолью следует пользоваться другой монтажной дощечкой, а не той, которая применяется при па’Дке «с ки-
слотой» (рис. 180).
II.	Сваривание скруток. Как было уже указано в разделе 8, 1, очистку эмалевой изоляции у самых тонких проводов обычно не производят. Для получения надёжного
Рис. 245. Отращивание от шнура параллельной линии (к лампе).
электрического контакта, сделав скрутку проводов (рис. 247, Л), вводят конец скрутки в пламя (возможно небольшое) так, как показано на рисунке 247, В, расположив конец скрутки на внешней поверхности пламени. На
этом месте, вследствие плавления меди (§ 19, 5, III), образуется «королёк» — шарик, обеспечивающий проводимость (рис. 247, С).
III.	Спаивание обмоточных и монтажных продуктов. Все скрутки обмоточных проводов (ПЭ, ПВО и ПБД) (рис. 230)
должны быть спаиваемы оловянным припоем с применением в качестве флюса канифоли (§ 12, 2, IV), но ни в коем случае не хлористого цинка. Спаивание удобнее всего производить при помощи
торцового электрического паяльника, обычно применяемого радиолюбителями (рис. 178, В и 179). Залудив паяльник, кладут
скрутку или конец монтажного провода, подлежащего залужива-нию, на кусочек канифоли и прикасаются паяльником (рис. 248, Л). Скрутка покрывается расплавившейся канифолью, затем её опаивают на весу (рис. 248, В) или на монтажной дощечке (рис. 180), проводя концом паяльника, содержащим на себе приставшее олово. При залуживании конца монтажного провода (рис. 248, В) его следует поворачивать, чтобы полуда легла со всех сторон. Типичные способы спаивания монтажных проводов показаны на
§ 15, Ю
36Ь
рисунке 248, E — N. Для спайки самых тонких проводов и мелких деталей радиолюбители применяют накручивание на паяльник медного провода (d = = 2—3 мм), как показано на рисунке 248, Q.
IV.	Спаивание тинолем. В школьных условиях нужно рекомендовать применение тиноля (§ 12, 2, III) для спайки скруток как у осветительных, так и обмоточных проводов. Тиноль намазывают на скрутку, кото-
рую затем прогревают на кончике пламени спиртов- ; ки. Тиноль вспучивается, содержащееся в нём олово расплавляется и заливает место скрутки (рис. 249, А —С),
V.	О спайке алюминиевых проводов. Скрутки из двух алюминиевых npoBOi-дов или одного алюми- Рис ниевого и другого медного обладают тем недостатком, что через некоторое время начинают не проводить тока. Это особенно часто наблюдается в воздушной (наружной) проводке. Причиной непрол водимости является окисление алюминия, вследствие чего он покрывается непроводящей плёнкой окисла. Поэтому скрутки алюминиевых проводок более нуждаются в спаи-
вы клю-
Рис. 247. Сваривание тонких проводов.
246. Отращивание шнура к чателю.
362
§ 15,
Рис. 248. Спаивание электрическим паяльником радиодеталей и монтажных проводов. Покрывание канифолью а залуживаемо-го провода и радиодеталей (А, С и D). Залуживание провода (В). Присоединение провода к детали без пайки (В) и с пайкой (F и G). Отращивание (Н nJ), сращивание (К и L) и присоединение к пластинке (М и N) монтажного провода.
вании, чем медные L Спаивание производится согласно указаниям, данным в § 12, 11,11, специальным припоем при флюсе—канифоль. Так как такая пайка кропотлива, то следует избегать применения алюминиевых проводов в школьных проводках освещения.
1 Монтёры при прокладке алюминиевых проводов прибегают к свариванию скруток.
13, и
363
11.	Изолирование проводов
I.	Обмотка лентой под привязь. Провода ПР, привязываемые проволокой к роликам (§14, 9, IV) (рис. 219), требуют защиты своей поверхности от повреждения этой проволокой, которая может при сильном натяжении прорезать изоляцию. Поэтому перед привязью соответствующий участок провода должен быть обёрнут изолирующей _____
лентой. Для удобства в работе следует смотать некоторое количество ленты с большо

го круга и, скрутив её, пользоваться небольшим моточком (рис. 231, В). Лучше всего, изготовляя моточек, расположить ленту так, чтобы она оказалась обращённой липкой стороной наружу. Тогда при обматывании провода повороты ленты придётся производить по часовой стрелке, а
Д
лента с моточка станет разматываться сама под нажимом пальцев. На рисунке 250 показаны
Рис. 249. Спаивание тинолем.
последовательные опе-
рации обматывания провода под привязь. Начиная обмотку, располагают ленту с наклоном (рис. 250, В) в сторону, противоположную по отношению к участку, который должен быть обмотан. Так делают один оборот1 и затем, изменяя наклон, наматывают ленту спиралеобразно по направлению стрелки (рис. 250, С). Вполне достаточно, чтобы лента легла в два слоя, для чего за один оборот лента должна покрывать половину предыдущего витка. При изолировании ленту следует сравнительно сильно натягивать, чтобы не вызывать образования складок. Изолировав таким образом нужный участок, ленту обрывают на таком расстоянии от провода (рис. 250,В), чтобы конца хватило на «возвращение» к середине участка (рис. 250, В). Тогда конец ленты окажется не у края, а у шейки ролика, где и будет закреплён проволокой. Для описанного способа обмотки характерно, что
1 Благодаря наклону (рис. 250, В) конец ленты окажется наиболее надежно закрытым и впоследствии никак не сможет размотаться.
364
§ 15, 12
если бы даже лента не стала удерживаться присущей ей липкостью, то всё равно она оказалась бы прочно закрёпленной и не смогла бы разматываться.
II.	Изолирование скруток проводов ПР. У шнура перед его изолированием сдвигают с той и другой стороны бумажную оплётку возможно далее на скрутку (рис. 238, В). Первый оборот ленты • производится на целом месте (рис. 250, Л) и затем ведут обмотку так, как описано в предыдущем подразделе I (рис. 250, С и D).

Е
Рис. 250. Обмотка изолирующей лентой провода.
Правильно сделанная изолированная скрутка должна быть лишь немного толще соседних участков целого провода и достаточно плотной. Последовательные операции изолирования отращивания проводов показаны на рисунке 244 (В— £).
III.	Изолирование у обмоточных проводов. Изолирование скруток у толстых проводов ПЭ и ПБД (рис. 230) производится т^ак же, как и у проводов ПР и ШР. На тонких проводах обмотка из ленты держится плохо- и главное получается грубой. Поэтому лучше место скрутки обмотать пряжей и закрепить пропитыванием шеллачным лаком (§ 9, 2, IX). При намотке катушек на место скрутки надевают сложенный пополам кусочек тонкой вощёной бумаги; соседние витки, укладываемые при дальнейшей намотке, сожмут и удержат на месте выполненную таким образом изоляцию (рис. 267, В и С).
12.	Зарядка монтажной арматуры
I.	Заделка концов провода петелькой. Вся монтажная арматура (патроны, выключатели, штепсельные розетки и вилки и т. п.) (раздел 2, VII) заряжаются, т. е. присоединяются к проходам одним из двух способов: петелькой или тычком. Петелька
F 15, 12
365
применяется в тех случаях, когда присоединение провода к токопроводящим частям производится посредством болтика с гайкой пли винта. Для изготовления петельки конец провода на расстоянии 3—4 см очищают от изоляции (раздел 8, III, и рис. 240) (рис. 251, Л). Затем проволочки шнура сначала рукой, а потом
Рис. 251. Заделка конца провода петелькой и тычком. Зарядка штепсельной вилки.
посредством плоскогубцев скручивают (рис. 251, В) и сгибают на конце круглогубцев или гвозде в петлю (рис. 251, С и D). Внутренний диаметр петли должен соответствовать толщине винта или болтика (рис. 251, Е). Излишний конец провода после его обкручивания отрезают и концы жилок пригибают к проводу, пользуясь плоскогубцами. В конце концов место скрутки изолируют лентой, как это показано на рисунке 251, В. Петлю не следует пропаивать, так как полезно, чтобы головка винта после завёртывания несколько сплющила петлю, что способствует увеличению проводимости и гарантирует от развёртывания винта. Заделка
366
$ 15, 13
концов шнура для зарядки вилки и однополюсного наконечника показана на рисунке 251, М и 252, К.
II.	Заделка концов провода тычком. Заделка концов провода тычком встречается много реже, чем петелькой. Этот способ применяется в тех случаях, когда конец провода вставляется внутрь медной втулки и зажимается там посредством винтика. Для изготовления тычка провод на конце очищается от изоляции на расстояние около 2 см (рис. 251, G). После скручивания проволочек шнура (рис. 251,7) производится изолировка (рис. 251, К). Затем конец провода вставляется в цилиндрический контакт и закрепляется там винтиком (рис. 251, L). Зарядка выключателя, выполненная описанным образом, показана на рисунке 206, т. I.
III.	Заделка концов провода вилочкой. Согласно указаниям, данным в т. II, § 41, 3, все соединительные прохода, применяемые при лабораторных работах и демонстрациях, должны быть заделаны на концах вилочками для зажимания под клеммы. Вилочка изготовляется из кусочка медного провода (d=l — 1,5 мм); жила от шнура присоединяется к округлой части обкручиванием с последующей пропайкой на участке о. Затем производится изолирование лентой (рис. 252, М — О).
13.	Установка клемм и гнёзд
Установка клемм и гнёзд — одна из наиболее частых и сравнительно сложных работ при монтаже приборов по электричеству, поэтому на соблюдение сделанных ниже указаний надо обратить особое внимание.
«Стандартная» клемма состоит из тонкого стержня а с винтовой резьбой, изолированной головки Ь, дисковой гайки с, двух шайб d и двух гаек е (рис. 252, Л). При установке на металле клемму изолируют от корпуса прибора при помощи изолирующих шайб f. У неправильно установленной клеммы при вращении рукой её головки стержень а тоже приходит во вращение и кои-такт с проводом, подводящим ток к прибору, нарушается или во всяком случае ухудшается. Во избежание свёртывания клемм, 4TOi нередко наблюдается и у фабричных приборов, принимают следующие меры. Оставив на стержне а одну лишь дисковую гайку с, надо слегка смять резьбу на участке к, что можно сделать при помощи отвёртки и молотка (рис. 252, С). В дисковой гайке полезно также просверлить отверстие, чтобы впоследствии при установке на дерево вбить в него гвоздик или кусочек жёсткой проволоки; тогда дисковая гайка с не способна будет поворачиваться, скользя по дереву, а следовательно, станет препятствовать и вращению скреплённого с ней стержня а (рис. 252, D). В дощечке заранее просверливают (§ 8, 9, и рис. 57) сквозное отверстие диаметром в толщину стержня а и затем снизу до-половины другое отверстие большего диаметра для помещения гаек е (рис. 252, £). Диаметр этого отверстия предусматривает-
Рис. 252. Установка клемм, гнёзд и заделка шнура у однополюсного наконечника и вилочкой.
.368
§ 15, 14
<я таким, чтобы возможно было свободно произвести завёртывание гаек концами плоскогубцев.
Отводы от прибора для присоединения к клеммам всегда должны быть из достаточно толстого провода. Если же почему-либо в нарушение этого правила провод тонок (d = 0,2—0,5 мм), то его конец лучше припаять к одной из шайб. Нормальный по толщине (d = 0,8—1 мм) провод (жила от шнура, провод ПР, радиомонтажный провод) следует заделывать на конце петлей (рис. 214) и затем несколько сплющить ударом молотка (рис. 252, F). Петлю надо надевать на стержень клеммы так, чтобы при завёртывании гаек она затягивалась, но не распускалась (рис. 252, F и G). Необходимо также петлю вкладывать между шайбами и только после этого сначала завернуть крепко одну из гаек и затем вторую контргайку, без которой клемма станет рано или поздно свёртываться. Через некоторое время, когда дерево сильнее высохнет и сядет, придётся подтягивать гайки. Клеммы приходится устанавливать буквально на каждом построенном самодельном приборе по электричеству. Наиболее типичными примерами использования клемм являются панели с соединительными клеммами (см. т. II, § 41, 3 и рис. 289, II) с монтажной арматурой (см. т. II, § 67, 2, и рис. 490 и 491), а та$<же панели с лабораторными приборами для изучения законов Ома, Фарадея и Джоуля-Ленца (см. т. II, § 68, 2, и рис. 496, 497 и 498).
Установка штепсельных гнёзд много проще, чем клемм, так как нет нужды принимать меры, препятствующие их вращению (рис. 252, В). Панель просверливается так же, как и для клеммы (рис. 252, Е и L); подводящий ток провод вкладывается между шайбами. В продаже существуют, кроме штепсельных вилок, однополюсные наконечники (рис. 252,7), способ зарядки которых ясен из рисунка 252, К. Как на одно из особю важных применений гнёзд укажем устройство переключателей для сравнительно сильных токов. Такие переключатели устанавливаются к трансформаторам (рис. 262) или к проволочным реостатам (см. т. II, § 43, 5, и рис. 307) взамен коммутатора с рукояткой. Пара гнёзд, включённая параллельно прибору, может служить для надёжного включения сменных шунтов, смонтированных на штепсельных вилках. При устройстве магазинов сопротивления гнёзда и штепсельные вилки, закороченные внутри проводом, рационально применять для выключения катушек сопротивления.
14.	О радиомонтаже
Монтаж ламповых радиоприёмников производится голым посеребрённым или чаще изолированным резиной или хлорвинилом проводом (d=0,6—0,8 мм). Углом сгибают его с помощью плоскогубцев (рис. 213), петельки (под клеммы) делают посредством круглогубцев (§ 14, 7,1 и II) (рис. 214 и 252). При соеди
§ 15, 15 и 16
369
нениях скрутки обычно не устраивают, а расположив концы проволок так, чтобы они находили друг на друга, спаивают их (раздел 10, II) (рис. 248, К и L). Устройство присоединения под углом показано на рисунке 248, Я и У. Все детали сопротивления, катушки, панели и т. п. радиоприёмника заканчиваются контактами в виде пластинок, к которым монтажный провод непосредственно припаивается (рис. 248, С, D, F и G)1; иногда с предварительным окручиванием (рис. 248, Е). Литературу по радиомонтажу см. в § 6.
15.	Установка роликов
Установка роликов на дереве с помощью шурупов (§ 8, II, II, и рис. 42, В) настолько простой приём, что описывать его особо нет надобности. Следует указать только, что необходимо применение шурупов с полукруглой головкой (§8, 2, X), во избежание раскалывания головки ролика при чересчур сильном завёртывании обычного шурупа (рис. 42, Д). В случае применения гвоздей взамен шурупов, что вообще говоря, не допускается, совершенно необходимо надевать на гвоздь под его шляпку кусочек резины (кусочек подошвы, отрезок от резинки для стирания карандаша и т. п.), иначе при заколачивании гвоздя ролик будет расколот последними ударами молотка.
Провод ПР привязывается к роликам, согласно указаниям, данным в § 14, 9, IV, и рис. 219, с помощью специальной вязальной проволоки (мягкая, железная, лужёная d=0,7—1 мм), за отсутствием которой можно пользоваться медной голой проволокой. Участок провода ПР, где делается привязь, обёртывается предварительно изолирующей лентой (раздел 11, 1 и рис. 250)
Для привязывания шнура, что приходится делать на оконечных роликах при монтаже учебных схем (рис. 232), надо брадъ оплётку, снятую со шнура, или толстые прочные нитки, например, суровые. Последовательные стадии привязи шнура к ролику показаны на рисунке 253.
16.	О расчёте магнитопроводов и обмоток
I.	Назначение обмоток. При изготовлении подавляющего большинства самодельных приборов по электричеству приходится производить намотку катушек чаще всего на железные сердечники самой разнообразной формы. Так устраиваются, например, всякого рода электромагниты (см. т. II, § 48, 3, и рис. 362—365), модели электромоторов (см. т. II, § 49, 3, и рис. 381—383), трансформаторы (см. т. II, § 1, 4, 5, и рис. 408—412) и т. п. Некоторые катушки специального назначения наматываются без железных
1 В ламповых приёмниках соединения, недостаточно надёжные в электрическом отношении, ведут в лучшем случае к появлению тресков, в худшем — к периодическим отказам в работе приёмника.
24 Е. Н. Горячкин, т. III
370
§ 15, 16
Рис. 253. Последовательные операции привязывания шнура к оконечному ролику.
сердечников. К числу таких катушек принадлежат контурные катушки для радиоприёмников, катушки — эталоны сопротивления, обмотки для демонстрации магнитных полей тока (см. т. II, §48, 2, и рис. 359—360), обмотки для изучения вращения рамки в магнитном поле (см. т. II, § 49, 2, и рис. 377, 379—380), обмотки для изучения явления электромагнитной индукции (см. т. И, § 50, 3 и 5, и рис. 393 и 402) и т. п.
Катушки наматываются на каркасы из картона и дерева (рис. 335) или устраиваются бескаркасными, для чего витки склеиваются парафином (§ 10, 5, IV, и рис. 121), шеллачным лаком (§ 9, 2, IX) или связываются нитками.
Большинство катушек служит для получения магнитных пошей, и только катушки сопротивления наматываются без-индукционными. Задача, стоящая перед преподавателем, заключается в том, чтобы с наименьшими затратами времени, труда и материалов, при минимальном расходовании электрической энергии на питание получить от созданного прибора наибольший эффект. Это требует некоторых специальных знаний по физике’и по электротехнике, а также ознакомления с некоторыми конструктивными особенностями, выработанными на практике. Необходимейшие сведения из этих областей приведены в последующих разделах и подразделах.
II.	О магнитной цепи. Путь силовых магнитных линий всегда замкнут. Этот путь условно может быть назван магнитной цепью, или магнитопроводом. Магнитопровод для получения возможно большей по величине магнитной индукции 1 (обозначаемой бук
1 Магнитная индукция характеризуется числом магнитных силовых линий на 1 см2 поперечного сечения магнитного потока. Общая зависимость между магнитной индукцией (В), напряжённостью поля (Н) и магнитной проницаемостью ц выражается соотношением: В =	(cs).
§ 15, 16
371
вой В) устраивают обычно из железа. Силовой поток, обозначаемый буквой Ф, выражается соотношением:
Ф = В.§,....................... (1)
где S — площадь поперечного сечения магнитопровода.
К магнитной цепи может быть применён закон Ома в виде формулы Гопкинсона:
&м
Ф = — (максвелл) .................... (2)
или	Км
магнитодвижущей силе (Еи ) силовой поток (Ф) =-----------------------—-.
магнитное сопротивление (RM )
Магнитодвижущая сила определяется числом так называемых ампервитков на 1 см длины пути силовых линий:
Em-O/UW....................... .	(3)
где N — число витков катушки, создающей магнитное поле, и I — количество ампер, соответствующих силе текущего электрического тока.
Магнитное сопротивление может быть представлено следующим образом:
4’............................ И)
где I — средняя длина пути силовых магнитных линий, S — поперечное сечение магнитопровода в см и м-—величина магнитной проницаемости (проводимости), зависящая прежде всего от сорта взятого железа или стали Ч
При намотке катушек у электромагнитов, индукторов динамо-машины и электромоторов в целях экономии как провода, так и электроэнергии на питание следует стремиться к уменьшению числа ампервитков. Для выполнения этого требования необходимо принять все возможные меры к уменьшению величины магнитного сопротивления. Отсюда важнейший вывод, что при конструировании таких приборов, как электромоторы, динамо-машины, трансформаторы, электромагниты и др., самое серьёзнейшее внимание следует обращать на создание магнитопроводов с возможно меньшим магнитным сопротивлением (см. подраздел III).
III.	О расчёте силового потока в железном магнитопроводе. Сделав определяющий вывод из формулы Гопкинсона, рассмотрим практическое решение задачи о возможно наименьшем сопротивлении железного магнитопровода. Из соотношения (4) следует, что, кроме необходимости применять железо с наибольшей магнитной проницаемостью (н), надо стремиться к созданию магнитопровода с наименьшей длиной пути силовых линий и с наибольшим поперечным сечением.
1 См. сноску на стр. 205.
24*
372
§ 15, 16
В электротехнике вычисление величины магнитного потока производится не по формуле Гопкинсона, а на основе графиков. Действительно, вычисление количества ампервитков для катушек с замкнутым 1 железным магнитопроводом по привёденным фор^-мулам — дело весьма сложное, так как величина и — магнитной проницаемости даже для определённого сорта железа переменная, зависящая от величины магнитной индукции, получаемой в этом материале. Поэтому для расчёта числа ампервитков на 1 см пути силовых линий, или, другими словами, на 1 с[м общей дли
Напряженность магнитного паля
Рис. 254. Зависимость (для воздуха) напряжённости магнитного поля от числа ампервитка (на 1 см пути).
Рис. 255. Зависимость (для железа и чугуна) магнитной индукции от числа ампервитков (на 1 см пути).
ны магнитопровода, следует пользоваться графиком, показанным на рисунке 255. Сплошным кривым соответствуют величины ампервитков, показанные внизу графика, пунктирным кривым — сверху графика 1 2.
Рассматривая кривую намагничивания железа, следует обратить внимание, что наиболее выгодной является магнитная индукция в пределах от 10 000 до 14 000 силовых линий на 1 с;и2, что соответствует.от 2 до 7 ампервиткам на 1 см. Дальнейшее увеличение числа ампервитков вызывает сравнительно медленный подъём кривой. Следовательно, для намотки катушек с наименьшим числом витков и для потребления возможно более слабого
1 Для упрощения рассмотрим сначала вопрос для замкнутого железного магниггопровода, т. е. не содержащего воздушных зазоров (разрывов).
2 График построен для железа самого низкого качества в магнитном отношении (например, кровельного) и чугуна как материалов, которыми обычно располагает преподаватель.
§ 15, 16
373
тока надо при расчётах ориентироваться на величину магнитной индукции от 10 000 до 14 000 силовых линий на 1 с^м2.
Пример 1. Положим, что взят сердечник и якорь указанной на рисунке 256 формы. Пусть железо будет самого низкого качества. Тогда, как это видно из графика на рисунке 255, для получения магнитной индукции в 10 000 силовых линий на 1 см2 надо 2 ампервитка на 1 см длины. Пусть также длина магнитопровода равна 1\ + /2 = 15 + 9 = 24 см, тогда потребуется:
N I = 2-24 = 48 ампервшксв.
Если взятый нами сердечник и якорь были бы чугунными, то для возбуждения магнитной индукции в 10 000 силовых линий на 1 см2 пришлось бы взять числа ампервитков:
на 1 см пути — 14 ампервитков,
на 24 см пути — 14 X X 24 = 336 ампервитков, что, между прочим, показывает невыгоды применения обыкновенного чугуна для магнитопроводов.
Величина же магнитного потока зависит от поперечного сечения магнитопровода. Пусть диаметр сердечника равен 3 см, тогда его площадь будет: Q TtD2 3, 14.32	9
о —----=-------7,1 см2,
4	4
Якор:&
Рис. 256. Схема магнитопровода.
и магнитный поток, возбуждаемый обмоткой в 48 ампервитков для железа, окажется равным:
Ф = В S = 10000- 7,1 =: 71 000 силовых линий.
IV.	Величина силового потока для безжелезных обмоток.
Для катушек без железного сердечника магнитный поток равен: Ф = H-S,
где Н — напряжённость магнитного поля и S— площадь поперечного сечения сердечника катушки; величина площади может быть, вообще говоря, выбрана нами по своему усмотрению. Теория устанавливает для соленоидов следующее соотношение между напряжённостью магнитного поля и числом ампервитков на 1 см пути:
н = 0,4* — = 1,26 — СМ	см
или	—=0,8Я	...................(5).
СМ
374
§ 15, 16
Графически соотношение между числом ампервитков и напряжённостью поля выразится прямой линией (рис. 254).
Это соотношение остаётся справедливым на практике для катушек, у которых длина более чем в 5 раз превышает их диаметр.
Пользуясь этим соотношением, мы можем вычислить число ампервитков (на 1 см) для получения заданной величины напряжённости поля или решать обратную задачу. Вместо вычислений возможно также воспользоваться графиком, показанным на рисунке 254. Вопрос о расчёте силового потока для катушек без железных сердечников необходим преподавателю при расчёте ампервитков,для магнитопроводов при наличии в последних воздушных зазоров.
Пример 2. Найти число ампервитков, нужное для поддержания в двух воздушных зазорах (каждый длиной 1 мм) между якорем и сердечником электромагнита (рис. 256) напряжённости магнитного поля в 10 000 эрстедов.
Пользуясь формулой (5), находим:
—=0,8Н=0,8- 10 000 = 8 000 ампервитков на 1 см. см
Так как длина' пути (в воздухе) силовых линий равна 1 + 1 = = 2 мм, то искомое число* будет равно 0,2-8 000= 1 600 ампервитков.
Таким образом, к обмотке, рассчитанной на основании рассуждений, приведённых в разделе III, и создающей в железном магнитопроводе мотора магнитную индукцию в 10 000 силовых линий, надо добавить ещё 1 600 ампервитков для преодоления сопротивления воздушного зазора общей длиной в 2 мм.
Приведённые соображения позволяют сделать важнейший вывод.
Если в магнитюпроврде имеется воздушный зазор, то число» ампервитков весьма сильно возрастаетдля получения такого же по величине магнитногопотока, как в сплошном магнито-проводе (ср. результат расчёта примеров 1 и 2). Следовательно, для получения наибольшего магнитного потока с использованием наименьшего числа ампервитков следует воздушные зазоры делать наименьшими. Для этого же пластины, составляющие сердечники трансформаторов, собирают обычно не впритык, а вперекрышку (раздел 17, VII, и рйс. 264, В и С). Для этого же якорь электромоторов тщательно центрируют и возможно ближе подгоняют к полюсным наконечникам (рис. 257, G и Н).
V.	Расчёт подъёмной силы электромагнита. Расчёт подъёмной силы электромагнита может дать лишь приближённые результаты, так как одна из основных зависимостей — именно соотношение между магнитной индукцией и числом ампервитков на
§ 15, 16
375
1 см пути для взятого учителем сорта железа — остаётся неизвестным. Однако если использовать график, изображённый на рисунке 255, то величина подъёмной силы электромагнита оказывается для сплошных (но несоставных) сердечников обычно не меньшей, чем рассчитанная. Вообще для получения наибольшей подъёмной силы при постройке электромагнитов необходимо соблюдать следующие условия:
а)	Магнитопровод (сердечник и якорь) должен представлять собой замкнутый и притом наиболее короткий путь для силовых линий. «Этому условию наилучшим образом удовлетворяет форма электромагнита Джоуля (рис. 257, А и 259, D и£) или магнита для подъёмного крана (рис. 257, D).
б)	Подъёмная сила прямо пропорциональна площади соприкосновения якоря и сердечника. Отсюда следует, что сердечник следует брать с возможно большим поперечным сечением и сечение якоря делать не менее сечения сердечника. Полезно якорь взять несколько шире полюсных наконечников электромагнита.
в)	Особенно важно обратить внимание на пригонку якоря к полюсным наконечникам. Даже малейшие прослойки воздуха вызывают сильное уменьшение подъёмной силы.
Подъёмная сила электромагнита выражается формулой:
р = (—y.s,
\5000/
где В — магнитная индукция и S — площадь полюса электромагниту.
Если бы мы задались выбором величины магнитной индукции в 10 000 силовых линий на 1 см2 и размерами магнитопровода, приведёнными в примере 1, рассмотренном нами в подразделе III, и считали бы, что площадь полюса электромагнита равна 7,1 см2, то подъёмная сила двухполюсного электромагнита оказалась бы равной:
р _	Р“У.2.7,1^56,8 КГ.
\5000/	\ 5000 /
Напомним, что согласно расчёту на возбуждение магнитной индукции, равной 10 000 силовых линий на 1 см2 в сердечнике, показанных на рисунке 256 размеров, потребуется всего 48 ампервитков Ч
В школьных условиях задача о расчёте подъёмной силы электромагнита принимает специфический характер, так как учитель обычно пользуется каким-либо имеющимся железным сердечником или создаёт его из подходящих железных, или, что хуже, чугунных предметов, или частей машин. Укажем, что при таком
1 Справедливо лишь при полном отсутствии воздушного зазора между якорем и сердечником (см. подраздел IV).
376
§ 15, 16
подборе совершенно необходимо руководствоваться соображениями, приведёнными выше в пунктах «а», «б» и «в». Затем преподаватель подыскивает якорь достаточной толщины и, создав таким образом замкнутый магнитопровод, измеряет длину пути силовых линий в магнитопроводе и величину его поперечного сечения (рис. 256) и, задавшись магнитной индукцией для железа в 8 000—10 000 силовых линий на 1 см2 и для чугуна в 2 000 — — 4 000 силовых линий на 1 сж2 (рис. 255), вычисляет нужное число ампервитков. После этого согласно указаниям, данным в следующем подразделе, производится расчёт катушки или обмотки, а также электрических данных для её питания.
VI. Расчёт катушки для электромагнита. Произведём расчёт катушки, продолжая его для рассмотренного нами примера электромагнита с подъёмной силой около 56,8 кГ. Нужное число ампервитков равно 48. Это значит, что можно варьировать величину силы тока, питающего катушку и число витков, любым образом, лишь бы произведение этих величин оставалось равным 48. Так, например, эти величины могут быть взяты соответственно равными: 2а и 24 витка, \а и 48 витков, 0,25а и 192 витка и т. п.
Таким образом, для получения подъёмной силы электромагнита в 56,8 кГ на его сердечник указанных на рисунке 256 размеров можно намотать 24, 48 или 192 витка, однако, обеспечив питание обмотки Током, соответственно равным 2а, 1а или 0,25а.
При всех дальнейших расчётах катушки можно в зависимости от школьных условий избрать один из двух любых путей. В одном случае можно отправляться от электрических данных имеющегося в школе источника тока, т. е. рассчитать такую катушку, которая при питании от этого определённого источника обеспечивала бы нужный эффект (подъёмную силу).
В результате такого расчёта определится сечение провода, нужного для намотки катушки, и выяснится также число» витков из различного числа возможных вариаций. В другом случае расчёт можно вести, ориентируясь на имеющиеся в распоряжении преподавателя провода, тогда определятся данные нужного источника тока, т. е., например, сколько элементов или аккумуляторов должно быть взято для питания катушки. Обычно же при расчётах производится ориентировка как на провода, так и источник тока.
Однако при всех условиях для выбора провода прежде всего приходится отыскать такое его сечение, при которо»м не происходило бы перенагревания провода током. Так как в школьных условиях нагрузка током не является длительно»й \ т. е. электромагниты включаются буквально на несколько минут, то можно взять для проводов диаметром 0,2—1 мм норму в 5 а/мм2, завы-
1 О (нормах для обмоток трансформаторов, предназначенных для длительной работы, см. в разделе 18.
§ 15, 16
377
шенную по сравнению с технической. Таким образом, в рассматриваемом нами примере (для величин токов 2 а, 1 а, 0,25 а) сечения провода должны быть не меньшими, чем соответственна 0,4 мм2, 0,2 мм2 и 0,05 мм2. Воспользовавшись таблицей, приведённой на стр. 340, найдём, что толщины проводов для данных сечений будут соответственно 0,7 мм, 0,5 мм и 0,2 мм. На эти полученные нами данные надо смотреть как на указывающие наименьшую толщину проводов для сил токов 2 а, 1 а и 0,25 а.
Пусть у преподавателя оказались провода 0,8 мм, 0,5 мм и 0,2 мм, которые удовлетворяют норме по нагреву. Каким же из этих проводов следует производить обмотку? Как было уже указано, решение этого вопроса определяется обычно напряжением источника тока. Для выяснения вопроса произведём расчёт для определения, какими напряжениями надо располагать для питания электромагнита (56,8 кГ), обмотка которого сделана проводами 0,8 мм, 0,5 мм или 0,2 мм. Согласно всем полученным нами данным, для провода в 0,8 мм при токе, равном 2 а, надо взять 24 витка. Для двух других видов проводов соответствующими данными будут:
0,5 мм — 1а — 48 витков 0,2 мм — 0,24 а — 192 витка
Определим теперь длину каждой из проволок и её сопротивление,, допуская, что обмотка уложилась у нас в один слой.
Вместо утомительных вычислений длины одного витка по соответствующим формулам в школьных условиях более рационально намотать на сердечник 10 витков провода и, вновь размотав их, измерить длину. Пусть оказалось, что длина однога витка равна 100 мм1, тогда обмотки в 24 витка, 48 витков и 192 витка будут иметь длины соответственно равными 240 см, 480 см и 1920 см. Сопротивления этих обмоток (см. таблицу на стр. 340) окажутся равными: 34,82-0,0024^0,1 ома, 89,13 X X 0,0048	0,4 ома и 557 • 0,0192	10,7 ома.
Пользуясь законом Ома, нетрудно вычислить, что для создания токов силой 2 а, 1 а и 0,25 а в обмотках нужны напряжения, соответственно приблизительно равные: 0,2 в, 0,4 в, 2,5 в. Таким образом, для питания двух первых обмоток годится как сухой элемент (1,2 в) 2, так и аккумулятор (1,3—1,8 в). При этом во избежание возбуждения тока, большего, чем нужно., т. е. 2 а и 1 а* пришлось бы включать реостаты. Для питания же третьей обмотки оказалось бы необходимым взять два элемента или щелочных аккумулятора, соединив их последовательно. Следовательно. поскольку при питании обмотки в 192 витка, выполненной
1	Здесь мы nipiHiHHiMaeM 100 мм условно— для упрощения последующих вычислений, имеющих целью ознакомить с методом расчёта и не претендующих на конкретные данные.
2	Следует иметь в виду, что некоторые типы сухих элементов (§ 23, 9) не' способны к созданию тока в 2 а, или же такой ток отразится на них вредно.
378
§ 15, 17
проводом толщиной 0,2 мм, непроизводительные траты электроэнергии отсутствуют, постольку обмотка является наиболее выгодной. Проделав подобные предварительные расчёты, их следует для уточнения повторить, так как обмотка может не уложиться в один слой, тогда длина провода 1 и его сопротивление будут иными.
Перерасчёт рационально произвести и для питания от одного элемента, чтобы не включать реостат к электромагниту и не расходовать электроэнергии непроизводительно. Ориентировочно, отправляясь от полученных расчётом данных: 1 а — 48 витков и 0,2 мм2 — 0,4 в, нетрудно сообразить, что для напряжения 1,2 в силу тока, а следовательно, и сечение провода можно вять меньшими, а число витков большим. Так, задавшись током силой в 0,5 а, найдём число витков равным 6, наименьшую допустимую толщину провода 0,4 мм (0,36 мм), сопротивление 96 витков равным 139,26 • 0,0096= 1,3 ома и величину нужного напряжения 0,65 в.
Таким образом, для силы тока в 0,4 а найдём: число витков равным 192, наименьшее, допустимое сечение 0,08 мм2, толщину провода 0,35мм (0,32мм), сопротивление 96 витков, 132,26-192= = 3,5 ома и нужное напряжение 1,4 в. Однако это напряжение является большим, чем у элемента, то, следовательно, надо произвести окончательный перерасчёт для более толстого провода, например 0,4 мм.
Все указанные расчёты подводят достаточно близко к практическому решению задачи; результат же проверяется опытным путём.
17. Изготовление сердечников
I.	Материал для сердечников. Изготовление сердечников для электромагнитов, а тем более трансформаторов и электромоторов — наиболее трудоёмкая и сложная часть работы, тем более, когда преподавателю приходится использовать только имеющиеся у него под рукой материалы. Такими материалами являются: кровельное железо и жесть от консервных банок (§13,1—3), а также проволока телеграфная и печная (§ 14, 2, 11). Из железных изделий, которые могут быть применены в некоторых случаях как сердечники, следует иметь в виду болты с гайками, куски газовых и водопроводных труб, гвозди и шурупы. Значительную пользу, главным образом для устройства электромагнитов, может принести прутковое железо (круглое или полосовое) (рис. 129) —в частности прутки, применяемые для железобетонных работ.
В технике для изготовления сердечников трансформаторов и других ответственных магнитопроводов употребляются специальные сорта железа или, вернее, стали.
1 Для многослойных катушек при вычислении берётся длина среднего -«зитка.
§ 15, 17
379
IL Значение отжига железа. Как правило, железо перед его обработкой следует подвергнуть отжигу (§ 11, 4), 4toi нужно в основном для уничтожения коэрцитивной (задерживающей) си лы, или, другими словами, для придания железу особого свой, ства «мягкости».
Если же устроить сердечник для электромагнита из неотож жённого железа, то хорошо пригнанный якорь под действием своей собственной тяжести не станет отпадать после прекращения питания обмотки током, что иногда неважно в техническом отношении, но недопустимо в методическом. Однако в некоторых случаях такое неотпадение якоря станет препятствовать действию прибора (телеграф, звонок, реле).
III.	Особенность сердечников для приборов переменного тока. Особенно же важен отжиг сердечника, если прибор предназначен для питания переменным током, так как при этом потери энергии на перемагничивание (гистерезис) железа будут сильно снижены. Безусловно, необходимой особенностью'конструкции сердечников для переменного тока является обязательность изготовления их из изолированных друг от друга тонких листов или железа, или тонких проволок. Сердечник из сплошного железа в цепи переменного тока станет нагреваться под влиянием сильных токов Фуко, что вызовет также непроизводительные потери электрической энергии и уменьшение к. п. д. прибора.
IV.	Основные формы сердечников. Преподавателю, кроме прямых электромагнитов с сердечниками в виде цилиндров или прямоугольных параллелепипедов, приходится создавать U-образные электромагниты. В соответствии с требованием о получении наименьшего магнитного сопротивления наиболее рациональной является форма окружности (рис. 257, А). Однако поскольку такая форма неудобна для помещения обмоток со сравнительно значительным числом витков, то ей придают вид U-образный (рис. 257, В) или П-образный (рис. 257, С). Естественно, что П-образная форма обладает несколько большим магнитным со* противлением, в частности, по причине рассеивания магнитного потока на местах прямоугольных перегибов. Видоизменением П-образного является сердечник электромагнита, употребляемого для демонстрации устройства магнитного крана (см. т. II, §48, 3, и рис. 365) (рис. 257, D).
Для трансформаторов наиболее выгодной является форма сердечника в виде кольца (рйс. 257, J); однако на практике применяют сердечник П-образный (стержневой) (рис. 257, Е) или Ш-образный (броневой) (рис. 257, F). Магнитопроводы для моделей электромоторов получают обычно формы, показанные на рисунке 257, G и Н.
V.	Устройство сердечников для электромагнитов. В томе II,
Рис. 257. Характерные формы магнитопроводов для электромагнитов (А—D) и трансформаторов (Е—F).
Характерные формы якорей и индукторов электрических моторов (рис. СпН). Магнитопровод для трансформатора в виде кольца (/).
§ 15, 17
381
§ 48, 3, указывалось на методическую ценность быстрого изготовления электромагнита учителем на глазах учащихся при демонстрациях или самими учащимися в лабораторной работе. В качестве весьма подходящего сердечника для таких опытов является отожжённый (подраздел II) железный болт с гайкой, на который достаточно намотать три-четыре десятка витков прово.-локи ПБД или ЗП (раздел 2, III) (рис. 258, Л). Чем короче болт и толще, тем большим (при данной силе тока) будет магнитный поток и подъёмная сила электромагнита (раздел 15, II). Сердечниками для прямых электромагнитов могут служить также кусок круглого пруткового железа (рис. 123), ПуЧОК ПРОВОЛОКИ ИЛИ гвоздей, лучше с от-	CWW
рубленными (§11, 7,	^^^^Sssssssf^
и рис. 147) шляпками	1LJO
(рис. 258, В), отрезок газовой трубы, запол- ^|§||||| ненный внутри же-лезными проволоками,
и т*п’	Рис. 258. Устройство
Для	изготовления	сердечников простейших
U-образного демонстра-	электромагнитов,
ционного электромагнита (см. т. II, § 48, 3) лучше всего воспользоваться круглым или полосовым железом (рис. 259, А). Для изгибания соответствующее место на железе надо сильно разогреть и обогнуть вокруг какого-либо цилиндрического шаблона, зажатого в тиски (рис. 203) Ч Из двух болтов, соединённых между собой полосовым железом (лучше большего сечения, чем каждый из болтов) с двумя высверленными отверстиями (§ 11, 9) (рис. 259, В), легко создать П-образный электромагнит. За неимением подходящего полосового железа перемычку нетрудно изготовить из пачки полосок жести или кровельного железа. При невозможности (за отсутствием крупного сверла) просверлить в полосках отверстия, на концах их можно сделать прямоугольные вырезы b и, собирая перемычку, накладывать полоски вперекрышку. Пачка этих полосок может быть сильно сжата, что уменьшит рассеивание силовых линий посредством вторых гаек, навинченных на каждый из болтов.
Возможно, также сердечник изготовить из пачки тщательно выпрямленных и наложенных друг на друга полосок жести (рис. 259, С) или проволок. Изгибание пачки полосок следует вести под прямыми углами и притом всей пачки, одновременно зажав её в тиски (рис. 196). Пачку проволоки перед изгибанием не-
1 Чем длиннее взятое железо, тем легче это удаётся сделать. Излишние концы отрезаются ножовкой 11, В, и рис. 151) после изгибания:
382
§ 15, 17
обходимо прочно связать в нескольких местах проволокой и делать изгиб всей пачки одновременно вокруг цилиндрического шаблона (рис. 203). Излишние концы следует отрезать ножовкой после изгибания. Изготовление сердечников из жести и проволоки, несмотря на кажущуюся простоту, — дело трудоёмкое и требующее большого терпения.
Сравнительно нетрудно изготовить сердечник для электромагнита, впервые применённого Джоулем и изготовляемого из отрезка железной трубы (рис. 259,/)). Такой электромагнит при обмотке его в один слой одним проводом, взятым от шнура освещения (рис. 230), и питании током 2—3 а удерживает десятки килограммов (рис. 259, £).
§ 15, 17
383
Изготовление электромагнита из подковы уместно лишь при проведении домашних опытов по физике (рис. 260).
VI. Простейшие сердечники для трансформаторов. Наиболее просто и доступно для школьных условий изготовление сердеч
ников для трансформаторов из железной печной проволоки (§ 14, 2, II). Такие сердечники бывают двух типов — в виде колец (рис. 261) или формы, показанной на рисунке 262, А. Достоинство кольца — в простоте его изготовления и хорошей магнитопроводности; крупным же недостатком является сложность нанесения на него обмоток, так как такой сердечник не является разъёмным. Для изготовления кольцевого сердечника пользуются шаб-
Рис. 260. Электромагнит из подковы, изготовленный учащимся при домашних опытах по физике.
лоном в виде деревянного кружка, на который посредством шурупов укреплены деревянные
или лучше железные планки
(рис. 263). Следует заранее перед намоткой заложить в несколь-
ких местах куски прочной ленты а для связывания сердечника.
Рис. 261. Сердечник в виде кольца для намотки трансфор-матооов или устройства модели асинхронного мотора трёхфазного тока (подвешенный на нитке моток проволок, замкнутый на загорающуюся лампочку, вращается).
Сердечник в виде кольца особенно подходящ для устройства модели асинхронного мотора трёхфазного тока (рис. 261) (см. Ф. Э., т. V, § 9, 8, и рис. 219 и сл.).
Для изготовления сердечника типа, показанного на рисунке 262, А, железную отожжённую проволоку нарезают на куски такой величины (рис. 262, В), чтобы её концы после своего изгиба около катушки заходили друг на друга на 3—4 см. На плотно связанный пучок (нужного1 сечения) проволок надевают два кружка из клеёной фанеры Ь, неболь-
шую часть проволок отгибают с внешней стороны кружков, чтобы избежать сдвигания их при намотке катушки. Пространство между кружками обёртывают в 2—3 слоя лучше всего изолирующей лентой, на которую наматывают катушку, согла-
384
§ 15, 17
ено данным, полученным путём расчёта (раздел 16). После окончания намотки производится отгиб проволоки на две стороны так, как это показано на рисунке 262, В. Концы согну-
Рис. 262. Устройство простейшего трансформатора с сердечником из железной проволоки (/—5 — выводы от секций обмотки).
’Рис. 263. Шаблон для намотки «из железной проволоки сердечника в виде кольца.
тых проволок следует плотно связать между собой (§ 21, 4, I, и рис. 343) бечёвкой, но не проволокой, так как проволока образует коротко замкнутую паразитную обмотку у трансформатора.
VII. Нормальные сердечники для трансформаторов. Как было уже указано, изготовление из жести или кровельного железа сердечника для трансформатора, вследствие значительной трудоёмкости работы, нерационально. Однако всё же приводим важнейшие указания об изготовлении такого магнитопровода стержневого типа.
Железо нарезается из листа в форме уголков, как это показано на рисунке 264. А. Чем аккуратнее выполнена резка, тем меньше
§ 15, 17
385
усилий будет впоследствии потрачено на опиливание для выравнивания сторон сердечника. Сборка магнитопровода из нарезанных углов может быть произведена двумя способами: впритык (рис. 264, В) и вперекрышку (рис. 264, С). При сборке впритык
Рис. ,264. Резание уголков из листа железа и два способа сборки сердечника впритык (В) и вперекрышку (С).
магнитопровод составляется из двух отдельных частей а и b (рис. 264, В). Размеры сердечника зависят от мощцюсти строящегося трансформатора (раздел 48, III). При этом рассматриваемом способе сборки один уголок накладывается на другой с прослойкой из тонкой папиросной бумаги, пропитанной асфальтовым или шеллачным лаком. Чем лучше спрессованы пластины, тем меньше будет магнитное сопротивление магнитопровода и тем выше
Рис. 265. Одна из половин разборного сердечника трансформатора.
к. п. д. трансформатора. Для лучшей спрессовки и надёжного соединения частей магнитопровода можно прибегнуть к следующему способу. Из листового (котельного) железа толщиной в 2— 3 мм вырезают ножовкой соответствующих размеров угольники d, форма которых ясна на рисунке 265, А. Эти углы скреплены между собой расклёпанным,и на концах стержнями е (рис. 265, В). Расклёпка делается заподлицо с пластинами d, для чего отвер-
25 Е. Н. Горячкин, т. Ш
38b
§ 15, 18
стия, в которые проходят стержни, приходится раззенковывать. Для прохода стержней е в пластинах просверливаются отверстия. Диаметр-этих отверстий берётся больше диаметра стержней на 1—2 мм. Отверстия .с (рис. 265, А) делаются для прохода болтов, скрепляющих половины сердечника друг с другом. Магнитопровод описанного типа в случае надобности легко разобрать на две половины и снять катушки для осмотра и ремонта. Для уменьшения магнитного сопротивления необходимо самым тщательным образом опилить плоскости частей магнитопровода, приходящиеся впритык, так, чтобы они тесно соприкасались между собой по всей поверхности. Даже небольшой воздушный зазор в этом месте будет сказываться при работе трансформатора самым неблагоприятным образом (раздел 15, IV).
При другом способе сборки пластинки вставляются одна за другой в каркас катушки трансформатора .по схеме, изображенной на рисунке 264, С.
Для намотки вторичной и первичной катушек делаются каркасы из картона, тонкого дерева или тонкой фанеры. Размеры их зависят от мощности трансформатора; об изготовлении их см. в § 20, 13.
18. О расчёте маломощных трансформаторов
I. Назначение и последовательность, расчёта. Приведённый ниже способ расчётагоказывается достаточно точным, только в том случае, когда преподаватель воспользуется фабричным сердечником от какого-либо пришедшего в негодность трансформатора. Если же преподаватель изготовляет сердечник сам (обычно из кровельного железа или жести, следовательно, самого плохого качества в электрическом отношении) и не обладает соответствующими навыками по слесарному, делу, что не позволит ему сделать сердечник достаточно плотным, то на расчёты надо смотреть как на ориентировочные или приближённые.
Расчёт (упрощённый), приводимый в нижеследующих подразделах II—IV, слагается из нескольких этапов: а) определение мощности, б) расчёт железного сердечника и в) расчёт обмоток трансформатора. Нижеприведённый нами расчёт справедлив для силовых трансформаторов мощностью не более 1000 вт.
II. Расчёт мощности. Мощность трансформатора, отдаваемая одной или несколькими (накал радиоламп и кенотрона, питание анода) вторичными обмотками, определяется как сумма мощностей при их полной нагрузке. Мощность отдельных вторичных обмоток вычисляется как произведения их напряжений на силы токов. Таким образом, полная мощность Р2 нагрузок трансформатора будет:
Р2= Г1^1 + Г2^2 И т- Д‘
§ 15,18
387
Чаще же всего трансформатор устраивают с одной вторичной обмоткой. Тогда его вторичная мощность равна:
Р2 = IU.
Пример 1. Рассчитать трансформатор для питания кино* лампочки 12 в 5 а (см. т. II, § 19, 11, и рис. 71, V).
Решение. Мощность вторичной обмотки равна:
Р' = 1'U' = 5 • 12 = 60 вт.
2	2	2
Пример 2. Рассчитать трансформатор для питания вольтовой дуги 60 в • 12а.
Решение:
Р" = 12 • 60 -720 вт.
2	2 2
Коэффициент полезного действия маломощных трансформаторов изменяется обычно от 70 до 90°/о. Для трансформаторов до
1000 вт он бывает равен в среднем 75°/о. Поэтому основная (первичная) мощность, поглощаемая от сети освещения, будет больше на 25°/о полезной (вторичной) мощности Эта основная (первичная) мощность определяется по формуле: Р± = = 1,25 Р2.
Таким образом, для рассматриваемых нами примеров мощности, необходимые для питания первичной обмотки, будут:
Р' = 1,25-Р = 1,25 х
X 60 = 75 вт;
Р" = 1,25 • Р = 1,25 х 1	’	2
А
Первичная мощность Р трансформатора в ватта г
Рис. 266, Л. График для выбора площади сечения сердечника трансформатора в зависимости от его мощности (до 100 вт).
X 720 — 900 в.
III. Расчёт железного сердечника. Величина по
перечного сечения желез-
ного сердечника (S) определяется только величиной первичной мощности Р по формулам:
S = УРг (для лучших сортов трансформаторного железа) и
3 __ 1,2|/(для железа худшего качества).
Величина мощности Р должна быть выражена в ваттах, тогда сечение определится в см%. Для трансформаторов мощностью меньшей 100 вт сечение сердечника можно определить по графи
388
§ 15, 18
ку (рис. 266, Л). На этом графике кривая I соответствует железу лучшего качестга и II — худшим сортам железа.
Находим сечения сердечников для рассматриваемых нами примеров:	__
S' = 1,2]/?5 ~ 10,3 см*.
S" = 1,2)/ 900 = 36 см*.
Таким образом, поперечные сечения трансформаторов не могут быть взяты
Рис. 266, В. График для определения числа витков, приходящихся на 1в напряжения любой трансформаторной обмотки в зависимости от сечения сердечника. Жирная линия — для пластин среднего качества; кривая NqS — 40— для лучших сортов пластин или при усиленном охлаждении; кривая No$ — 80 — для худших сортов пластин.
рассчитываемых нами меньшими вычисленных величин. Сердечник возможно сделать круглым, квадратным или прямоугольным.
Выбор размеров, длины и ширины, сердечника, а также сторон его сечения может быть сделан произвольно, лишь бы он удовлетворял условиям сохранения величины площади поперечного сечения сердечника и наименьшей длине магнитопровода (пути силовых линий).
Для преподавателя в некоторых случаях
практически важно решение обратной задачи, т. е. определения возможностей мощности трансформатора для имеющегося в кабинете сердечника. Так, например, если сердеч-
ник имеет сечение 20 см2, то из него трансформатор может быть
создан с первичной мощностью, равной:
Рг = — = — ~285 вт.
1,4	1,4
IV. Расчёт обмоток. Величина числа витков, приходящихся на 1 в напряжения (А/’о), связана с сечением сердечника (S) весьма простой зависимостью: произведение Af0S является величиной, изменяющейся от 40 до 80. Обыкновенно берётся средняя величина:
N0S = 60.
§ 15,18
389
Число витков, приходящихся на 1 в напряжения, можно узнать также из графика рисунка 266, В, где кривая N0S = 40 соответствует лучшим сортам железа, кривая A\)S = 80 — худшим сортам железа, а кривая N0S = 60 — средним сортам.
Определяем для рассматриваемых нами примеров по графику число витков, приходящихся на 1 в напряжения, считая железо наихудшего качества:
No = витка на 1 вольт;
No = — =z ^2,2 витка на 1 вольт.
S" 36
Число витков любой, как первичной, так и вторичной, обмотки определяется простым перемножением числа требующихся вольт на No. Определим числа
витков для рассчитываемых нами трансформаторов и будем иметь: N'1=12O-N'o = 120-7,8— ^936 витков и Лг,2=12Х
Х7,8	94 витка;
= 120 • 2,2 = 264 витка и N,z2 = 60 • 2,2 = = 132 витка.
Выбор диаметра провода для любой обмотки производится на основании следующих соображений: плотность тока 1 для любых обмоток обычно берётся одинаковой; эта величина определяется только мощностью трансформатора.
Для трансформаторов: до 75 вт плотность берётся в 2 а/мм2}
от 75 до 300 вт—
Рис. 266, С. График для подбора диаметра провода по заданной в обмотке силе тока и выбранной плотности тока.
1,6 а/мм2 и
от 300 до 1000 вт — 1,3 а/мм2.
1 Плотностью ченмя провода.
тока называется сила тока, приходящаяся на 1 мм2 се-
390
§ 15, 18
В соответствии с этими плотностями токов диаметр провода любой обмотки может быть рассчитан в зависимости от силы тока, протекающей по этой обмотке по формулам:
</=0,8 ]ГТ
</ = 0,9]/7
</ = J/7
(для мощностей до 75 вт);
(для мощностей 75 — 300 вт);
(для мощностей 300—1000 вт),
или по графику рисунка 266, С.
Для рассматриваемых нами примеров трансформаторов с полезными мощностями 60 вт и 720 вт будем иметь плотности тока соответственно равными 2 а/мм2 и 1,3 а/мм2.
Для нахождения сечения провода в первичной и вторичной обмотке рассчитываемых трансформаторов вычислим соответствующие силы токов:
	75  п	Р’	60	_ 			 0,6 а; /2 				= 5 а; 120	U'	12
f	Р"	900 _ „ .	р"	720	, п =	«7,5 а; /а =-£-=	=12 а. 120	60
Взамен вычислений по приведённым соотношениям воспользуемся графиком, изображённым на рисунке 266, С.
Для первого примера при плотности тока, равной 2 а/мм2, находим дцаметр провода (по меди) в мм:
для первичной (сетевой) обмотки N\ = 0,6 мм и для вторичной Лг,2 = 1,8 мм.
Для второго примера (пл. тока = 1,3 а/мм2) будем иметь:
N[ = 2,7 мм; N"2 = 3,5 мм.
Сводя все полученные данные в таблицу, получим:
Трансформатор 120 в с полезной мощ. вт	Напряжение во вторичной обмотке в в	Сила тока в амперах		Площадь поперечного сечения сердечника в кв. см	Диаметр провода в мм в обмотках		Число витков в обмотках	
		А	12		пер- ~ вичной (120 в)	вторичной	первичной (120 в)	вторичной
60 900	12 60	0,6 7,5	5 12	10,3 36	0,6 2,7	1,8 3,5	936 264	94 132
§15, 19
391
19.	Намотка катушек
I.	Изолирование сердечника от обмотки. Если катушка наматывается на заранее изготовленный каркас, то изолирование заключается в пропитывании его асфальтовым 1 лаком или лучше шеллачным (§ 9, 2, IX, и 9, 10), что производят посредством кисточки. В тех случаях, когда провод укладывается непосредственно на сердечник, последний для изоляции проще всего обмотать в 2—3 слоя изолирующей лентой (раздел 16, VI, и рис. 262), Возможно также обернуть сердечник в 2—3 слоя бумагой, промазывая (и, между прочим, тем самым склеивая её) асфальтовым или шеллачным лаком.
Изолирование обмотки от сердечника имеет особое значение для сравнительно высоких напряжений — 120 в, 220 в, а тем более 600—700 в (анодные трансформаторы), чтобы не допускать пробоя изоляции на корпус.
II.	Выводы концов и отводы от обмотки. Как правило, выводы концов катушки необходимо делать гибким и многопроволочным
проводником, взятым, например, от шнура ШР или ещё лучше ШРГ (раздел 2, III, и рис. 230). Действительно, излом конца провода, подводящего ток к началу обмотки, приведёт к необходимости её полной перемотки; гибкие же провода более надёжны. Таким образом, обмотки, как правило, начинают 2—3 витками гибкого провода а и затем, припаяв к его концу обмоточный провод, а также изолировав место спая сложенной вдвое бумажкой, производят дальнейшую обмотку (рис. 267, А — С).
Исключение может быть допущено при намотках катушек сравнительно толстым проводом (d>2—3 мм), а также когда выводы раз и навсегда присоединяются к клеммам, установленным на корпусе, на котором’смонтирована катушка (рис. 268, Д).
Отводы от отдельных частей обмотки следует делать, складывая провод в нужных местах вдвое петлей а и скручивая его, как показано на рисунке 268, Д, В, D, что позволяет обойтись без от
1 Асфальтовый лак менее подходящ, так как асфальт размягчается при более низкой темперarryipe, чем шеллак.
392
§ 15, 19
ращиваний, требующих пайки и последующей изоляции. Сделанные описанным образом выводы наиболее желательно выпустить наружу, проделав в щёчках (боковых стенках каркаса) отверстия При обмотке однослойных катушек, без сердечников, применяемых при устройстве радиоприёмников, отводы рациональнее всего пропустить внутрь катушки (рис. 268, В, D). Закончив обмотку, к концу обмоточного провода, как и к его началу, присоединяют и припаивают гибкий провод.
III.	Намотка вручную и на станке. В большинстве случаев намотка катушек делается на деревянные (рис. 269) или картонные, заранее изготовленные каркасы (§ 20, 13, рис. 335). Обмотку проводами толщиной 0,5 мм и более толстых производят, укладывая
/7
Рис. 268. Различные способы заделки концов провода у катушки (А, С и Е). Устройство ответвлений от секций катушки (А, В и D).
Рис. 269. Каркас, сделанный из клеёной фанеры.
плотно виток к витку и притом достаточно сильно натягивая его. Такую намотку приходится производить, держа каркас в руке, или применять станок для намотки (<7 = 0,5 — 0,8 мм) (рис. 270). При диаметре провода, большем 1 мм, обычно приходится прибегать к помощнику. Если сечение катушки прямоугольное, то следует, нажимая соответствующим образом пальцем, перегибать провод на углах катушки.
Тонкие же провода (dC0,3 мм) приходится наматывать на специальном самодельном станочке, состоящем из проволочного вала с рукояткой на конце (рис. 270). Лучше всего, если на вале сделана винтовая резьба, тогда, надев на вал два кружка а из фанеры, можно прочно сжать между ними каркас гайками и тем самым центрировать последний.
Намотка тонких проводов виток к витку и слой за слоем невозможна, однако приходится следить за тем, чтобы провод рас
§ 15, 20
393
полагался внутри каркаса более или менее равномерно. При намотке тонких проводов особенно важно не допускать образования барашков (рис. 234, Л1—Л3) и в случае возникновения барашка выправить его, как было указано в рисунке 234, —В3.
IV.	Заделка концов обмотки. Концы обмотки или отводы от неё надёжнее всего присоединить к клеммам, устанавливаемым
Рис. 270. Станочек для намотки катушек.
согласно указаниям, данным в разделе 13. Для радиокатушек концы могут быть припаяны к латунным полоскам, закреплённым на картонном каркасе любым из двух способов, изображённых на рисунке 268, С и Е,
20.	Намагничивание и размагничивание током
I.	Материал для намагничивания. Намагничивание стальных брусков при помощи постоянных магнитов описано в томе II, § 47, 5. Недостаток этого способа в том, что намагничиваемый брусок будет всегда намагничен слабее, чем тот магнит, которым производится намагничиваний. Поэтому для сильного намагничивания следует пользоваться электрическим током.
Чаще всего преподавателю приходится намагничивать имеющиеся в кабинете магниты, размагниченные благодаря неправильному хранению или обращению с ними (т. II, § 47, 4). Среди этих магнитов можно встретить также брусок из плохой в магнитном отношении стали, которую, вообще говоря, нельзя сильно
394
§ 15, 20
намагнитить и которая при хранении быстро теряет свой магнетизм.
Наилучшими сортами для намагничивания являются стали вольфрамовые, хромистые и в особенности кобальтовые. Обрезки (брусочки) таких сталей иногда удаётся достать у организаций, шефствующих над школой. Все эти материалы дают большую остаточную индукцию после выключения намагничивающего тока. Кроме того, они имеют высокую коэрцитивную (задерживающую) силу, что делает их устойчивыми в сохранении магнитных свойств.
II.	Намагничивание постоянным током. Для намагничивания прямого бруска его помещают в качестве сердечника в .катушку, по которой пропускают возможно более сильный электрический ток. Чем длиннее катушка, тем сильнее будет результат намагни-
Рис. 271. Намагничивание U-образных магнитов.
чивания. Намотка специальных катушек для намагничивания вряд ли может быть осуществлена в школе за отсутствием обмоточного провода; с успехом могут быть использованы катушки от разборного трансформатора (рис. 30) или наборов по электромагнетизму.
На подковообразные магниты лучше всего надеть две катушки, которые охватывали бы оба конца по образцу рисунка 271,4. Важно в случае, изображённом на рисунке 271,4, замкнуть магнит якорем. Рисунок 271, В показывает способ намагничивания одной катушкой двух U-образных магнитов. Сравнительно короткие стальные пластинки для намагничивания присоединяют в качестве якоря к полюсам сильного электромагнита. Для получения длинных и тонких магнитов стальную проволоку сгибают кольцом и снабжают обмоткой.
Для питания намагничивающей катушки с малым числом витков следует брать возможно более сильный постоянный ток. Нередко прибегают к пропусканию кратковременных весьма сильных токов, способных при более длительных нагрузках сжечь обмотку. В этом случае нельзя, конечно, пользоваться аккумуляторами во избежание их порчи и приходится брать ток от мотор-
5 16, 1
395
Рис. 272; Обмотка для намагничивания переменным током.
генератора. Цепь при этом замыкают только на мгновение несколько раз подряд и, если намагничивание оказалось недостаточным, повторяют включение тока. Для получения автоматического разрыва цепи последовательно с катушкой включить самую тонкую проволоку (d = 0,l мм), которая при включении тока будет тотчас же сгорать (рис. 272).
III.	Намагничивание переменным током. Возможно также для намагничивания пользоваться сильным переменным током, включая для этого катушку на весьма короткое время через рубильник в осветительную сеть. Намагничивание производится за счёт экстратока размыкания, возникающего в момент сгорания проволочки а — «предохранителя» (рис. 272).
IV.	Размагничивание током. Для размагничивания удобнее всего пользоваться переменным током. Бухту провода или катушку питают переменным током такой силы, чтобы максимальная величина напряжённости переменного поля была
больше напряжённости магнитного поля, которым было произведено намагничивание. Внутрь катушки помещают подлежащий размагничиванию магнит и затем медленно вынимают его и относят на расстояние 1—2 м. Операцию производят несколько раз.
§ 16. МЫТЬЁ И СУШКА СТЕКЛЯННОЙ ПОСУДЫ
1. Назначение работ
В физическом кабинете никогда не должно, быть грязной посуды. Загрязнённую при опытах посуду тотчас же следует промывать и ставить на сушку. В частности, преподавателю необходимо неукоснительно требовать от учащихся, чтобы посуда после лабораторных работ сдавалась ими тщательно вымытой.
Нельзя, как правило, оставлять разведённые химикалии в пробирках, а тем более в,химических или других стаканах и колбах. Некоторые из химикалиев при испарении воды образуют кристаллы или дают плотные осадки, настолько крепко сцепляющиеся со стеклом, что удаление их механическим путём иногда невозможно. Особый вред от кристаллизации наблюдается у электродов гальванических элементов Лекланше (см. т. II, § 17, 5, и рис. 121 и 122). Удаление всякого рода кристаллов и осадков
396
§ 16, 2
производится растворением или, если оно оказывается не действительным, химическим путём.
Мытьё и сушка посуды, особенно загрязнённой осадками, требует некоторых знаний и навыков, описание которых дано ниже в разделах 3—8.
Стеклянная посуда находит себе широкое применение в физическом кабинете, служа прежде всего для хранения кислот, растворов, твёрдых химикалиев и т. п. Кроме того, без стеклянной посуды буквально нельзя обойтись при воспроизведении многих важных опытов, особенно при изучении гидростатики и аэростатики (см. т. II, § 28—32).
Толстостенная посуда, всякого рода банки (рис. 274, К—Р). бутылки, аквариумы (см. т. II, рис. 432), очень прочна в механическом отношении, но отнюдь не выдерживает сколько-нибудь неравномерного или же быстрого нагревания, например, непосредственно на пламени, и растрескивается, разваливаясь иногда на части. Однако при известных условиях, т. е. при медленном и осторожном и, главное, равномерном нагревании в толстостенной посуде можно безбоязненно нагревать воду, и, в частности, доводить до кипения. Способы такого нагревания изложены в т. II, § 35, 3.
Стеклянная химическая посуда предназначается главным образом для нагревания, и поэтому стенки её очень тонки. Вследствие тонкости,, а следовательно, и малой прочности стенок в механическом отношении, он,а требует очень осторожного обращения с собой.
В последующем разделе 2 приведены краткие сведения о различных видах наиболее важной посуды, а также даны указания о её применении.
2. Стеклянная посуда
I.	Колбы. Следует различать два вида колб: широкогорлые (рис. 273, Л2, В2 и С2) и узкогорлые (рис. 273, Ль Bh Cj и D). Широкогорлые более удобны для физических опытов, однако в продаже они встречаются реже, чем узкогорлые. Горлышки колб бывают обыкновенные, разведённые конусом (рис. 273, Ль Л2 и Bi), и рантовые, т. е. с толстым стеклянным ободком (рантом) (рис. 273, В2, С2 и О), обеспечивающим значительное сопротивление механическим усилиям, возникающим при вставлении пробок.
По форме донышка колбы разделяются на плоскодонные (рис. 273, Ль Л2, С, и С2) и круглодонные (рис. 273, Вь В2и D). Плоскодонные колбы применяются, главным образом, для нагревания воды (расширение жидкостей, получение пара и т. п.) (см. т. II, § 36, 3 и 4, и рис. 254 и 255); в продаже они имеются различных разм,еров (см. таблицу «Стандартные размеры колб»). Наиболее нужными являются колбы ёмкостью в 250 и 500 мл.
Крутлюдонные колбы, безусловно, необходимы при опытах с
§ 16, 2
397
пониженным внутри колб давлением, например при взвешивании воздуха (см. т. II, § 30, 7, и рис. 201), демонстрации кипения воды под уменьшенным давлением (см. т. II, § 39, 7, и рис. 285, II) и т. п. Плоскодонные колбы при этих опытах, безусловно, лопнут. Круглодонная колба с водой может служить так же, как собирающая линза, например, заменяя собой конденсор. Емкость круг-
лодонных колб для указанных выше опытов берётся обычно не менее 1000 мл.
II.	Химические стаканы. Химические стаканы (рис. 273 Е± и Е2) нужны для нагревания воды (см. т. II, рис. 278, II); во всех же других случаях предпочтительно употребление обыкновенных
398
§ 16, 2
Рис. 274. Различные виды посуды (F — пробирки, G — колба коническая, Л и Л — воронки, К — склянка Вульфа, L — стакан батарейный, М — стакан чайный, О — кристаллизатор, Р — про-стоквашница, Q — цилиндр для собирания газов, — стеклянные консервные банки).
тонкостенных чайных стаканов, более прочных в механическом отношении (рис. 274, Л4). В частности, чайный стакан с успехом применим для опытов по электролизу (см. т. II, § 44, 2), а также в качестве калориметра — при лабораторных работах (см. т. II, § 66, 2, и рис. 485). Наиболее нужными являются химические
§ 16, 2	399>
стаканы ёмкостью в 150 и 350 мл (см. таблицу «Стандартные стаканы»).
III.	Пробирки. Пробирки чаще всего бывают длиной 12 и 15 см, диаметром 1,3 и 1,5 см (рис. 274, F), Применение пробирок разнообразно, в частности они служат для хранения небольших количеств химикалиев. Малые пробирки, например для картезианского водолаза (см. т. II, § 29, 9, и рис. 134), приходится изготовлять своими силами (§ 19, 12).
IV.	Колбы конические. Колбы конусообразной формы имеют более широкое горло, чем обычные колбы (рис. 274, G), и более устойчивы, что является их крупным преимуществом. Поэтому их. приходится рекомендовать для физического кабинета, взамен обычных колб. Колбы конические толстостенные с газоотводной трубкой весьма полезны при фильтровании под уменьшенным: давлением (§ 24, 17, III, и рис. 410).
Конические колбы бывают ёмкостью в 250, 500 и 1000 мл,
V.	Воронки. Воронки служат для удобного наливания жидкостей в бутылки и для фильтрования (§ 24, 17). В продаже воронки имеются с диаметром, равным 3,5; 5,5; 7 и 10 см (рис. 274, Л). Малые воронки с шарообразным расширением и с длинной трубкой (рис. 274, J2) важны при получении газов химическим путём (см. т. II, рис. 188), прц опытах, обнаруживающих давления внутри жидкостей (см. т. II, § 28, 8, и рис. 175), и др.
VI.	Цилиндры стеклянные. Цилиндрические толстостенные сосуды (рис. 274, Q) (4X30 см и 6X40 см) без ранта применяются при демонстрациях с ареометром (см. т. II, § 29, 3, и рис. 180), диффузией (см. т. II, § 32, 5, и рис. 228), с рантом — для опыта картезианский водолаз (см. т. II, § 29, 9, и рис. 184) и др.
VII.	Склянки Вульфа. Двугорлые толстостенные цилиндрические сосуды, называемые склянками Вульфа (рис. 274, К) весьма полезны для получения газов: водорода и углекислого газа (см. т. II, § 29, 12, и рис. 188). Склянка также боязательно нужна в качестве предохранителя при установке водоструйного насоса (см. т. II, § 7, 2, и рис. 19). В продаже имеются склянки ёмкостью в 500 и 1000 мл,
VIII.	Сосуды цилиндрические. Цилиндрические открытые толстостенные банки находят себе частое и общеизвестное применение при физических опытах, например по гидростатике и др. (рис. 274, L). Без таких банок буквально нельзя обойтись. В продаже такие банки встречаются в виде цилиндрических сосудов для аквариумов (20 X 29 см, 25 X 25 см и 30 X 30 см) или стаканов для гальванических’элементов ёмкостью в 500, 800, 1000 и 2000 мл, В некоторых случаях их могут заменить банки из-под варенья и стандартные стеклянные банки из-под консервов ёмкостью в 500 и 1000 мл (рис. 274, N).
IX.	Чашки цилиндрические. Чашки толстостенные цилиндрические, или кристаллизаторы, выпускаются в продажу с диа-
400
§	2
Стандартные размеры колб
Таблица XXVII
Прибл. ёмкость в мл ... Диаметр шара в мм . . .				С отогнутыми краями				С накладными краями					
				25 42	50 50	100 61	250 84	500 103	750 116	1000 128	1500 148	2500 185	5000 205
I Плоскодонные |	Узкогорлые		Общая высота Диам. горла Длина »	74 18 35	86 18 40	106 18 50	147 23 70	195 28 100	208 28 100	230 28 110	258 38 120	328 38 155	393 47 175
	Широко-горлые		Общая высота Диам. горла Длина »		71 28 25	86 28 30	118 38 40	147 38 50		128 47 65			
Круглодонные	i	I	Узкогорлые	I	длинное горло i		Общая высота Диам. горла Длина »			151 23 90	184 23 100	248 28 145	276 28 160	298 28 170	388 38 210		
		короткое горло	Общая высота Диам. горла Длина »		75 18 25	91 18 30	124 23 40	153 28 50	176 28 60	193 28 65	213 28 65	60 38 75	325 47 90
	Широко-горлые		Общая высота Диам. горла Длина »	С нак- f ладными< краями (		91 28 30	124 38 40	153 38 50	176 38 60	193 47 65	218 67 70	255 67 70	305 67 70
Стандартные стаканы
Таблица XXVIII
Прибл. ёмкость в мл	25	50	100	150	200	250	300	350	500	600	800	1000	1500	2000
Высокие: Диаметр . .	33	40	46	52	58		66		76		86			
Высота . . .	45	60	88	98	107	—	119	—	152	—	191	—	—	—
Низкие: Диаметр . .						70		...	78		86	94	100	112	124
Высота . . .	—	—	—	—	—	90	—	115	—	141	161	174	202	223
§ 16,3
401
метрами в 18; 24; 31; 35 и 40 см (рис. 744, О). Чашки конусообразные (d = 12,5 и 12 см) называются иногда простоквашницами (рис. 274, Р). Те и другие чашки весьма полезны в кабинете при опытах, в которых требуется располагать сравнительно большой поверхностью воды.
X.	Аквариумы. Четырёхгранные стеклянные банки крупного размера, или аквариумы, весьма важны при опытах по оптике для демонстрации преломления света (см. т. II, § 55, 2, и рис. 432) и др. Удлинённые четырёхгранные сосуды незаменимы-для устройства водяных реостатов (см. т. II, § 43, 8, и рис. 309).
XI.	U-образные трубки. Такие трубки (рис. 274, U) находят себе применение при демонстрации электролиза солей металлов (см. т. II, § 44, 2, и рис. 312), конвекции в газах (см. т. II, § 37, 11, и рис. 275) и др.
3.	Удаление затвердевших веществ и пятен
Промывка химическими средствами требует расходования хи-микалиев, и поэтому её следует применять лишь по отношению к ценной посуде или при недостатке посуды в школе. В последующих подразделах (I—V) указываются способы промывки применительно к случаям, встречающимся в школьной практике.
I.	Кристаллы и осадки. Кристаллы и аморфные осадки (за исключением накипи) в бутылях и в банках, образовавшиеся при испарении раствора, пробуют прежде всего удалить растворением в воде. Кристаллические осадки обычно образуются при испарении растворов сернокислой меди, двухромовокислого калия, хлористого аммония, поваренной соли, а также при образовании соды или поташа в результате поглощения углекислого газа растворами Na ОН и КОН.
Поставив заполненную водой посуду по возможности в тёплое место, оставляют её на несколько дней, а иногда и больший срок, время от времени перемешивая или, лучше, сменяя воду. В большинстве случаев кристаллы растворяются целиком, осадки же чаще только «отмокают» от стекла и отваливаются. Только в толстостенных, но отнюдь не в химических стаканах, широкогор-лых банках и чайных стаканах можно попытаться отковыривать кристаллический слой остриём ножа. Если осадок окажется нерастворимым, как, например, накипь, то в посуду наливают небольшое количество соляной кислоты (§ 24, 3, II) или раствора едких щелочей (§ 24, 3, VI) и споласкивают ими, благодаря чему осадки обычно разрушаются. После применения соляной кислоты и едких щелочей посуду тщательно промывают в воде (раздел 4).
II.	Олифа, масла, лак. Отмывать бутылки или банки с засохшими олифой, краской и лаком «не стоит овчинка выделки». Однако если это почему-либо, безусловно, необходимо, то затвердевшую масляную краску и олифу разрушают с помощью раствора едких щелочей (§ 24, 3, VI). Засохший лак может быть растворён
26 Е. Н. Горячкин, т. III
402
§ 16, 4
спиртом (§ 9, 2, X), нашатырным спиртом (§ 24, 3, XII) или едкой щёлочью. Не успевшую отвердеть олифу или масла (растительные и минеральные) растворяют в керосине или бензине (см. подраздел III).
III.	Керосин. Загрязнённые посуды керосином, поскольку им приходится пользоваться в некоторых опытах (удельный вес, плавание, закон Джоуля-Ленца и т. п.), — нередкое явление. Керосин хорошо отмывается мыльным раствором, для чего проще всего в посуду насыпать небольшое количество мыльного порошка для бритья и, налив тёплой воды, взболтать раствор мыла (раздел 4).
IV.	Ртуть. Загрязнённая примесями металлов (амальгама) ртуть пачкает стекло, оставляя тёмные следы, а иногда небольшие участки грязного металла. Такое загрязнение удаляют с помощью азотной кислоты (§ 24, 3, III), взяв 10% её в раствор. Чаще всего приходится к этому способу прибегать при чистке трубки Торичелли, а также сосуда, в котором хранится ртуть (раздел 6). После применения азотной кислоты нужна весьма тщательная промывка водой.
V.	Осадки на электродах. Указания о чистке и промывке электродов гальванических элементов при их чистке для перезарядки даны в т. II, § 17, 5.
VI.	Пятна на стекле. Белый налёт или помутнение стекла, особенно заметное в сухой посуде, — обычное явление в склянках, где долгое время хранились растворы едких щелочей. Так как это помутнение — результат разрушения стекла щелочами, то удалить его нельзя.
Помутнение стекла при использовании раствора уксуснокислого свинца (§ 24, 3, XI) для электролиза (см. т. II, § 23, 3, и рис. 143 и 144) удаляется раствором уксусной кислоты (§ 24, IV).
Жёлтобурые (ржавые) пятна образуются при долгом соприкосновении влажного ржавого железа со стеклом. Удалить этот осадок окислов железа можно промыванием соляной кислотой (§ 24, 3, II).
Окрашивание (бурое) стекла при пользовании растворами марганцевокислого калия отмыть водой нельзя. Удалить окрашивание возможно только с помощью щавелевой кислоты (§ 24, 3, V).
Фиолетовое окрашивание — след на стекле чернил, легко обесцвечивается раствором соды или едкой щёлочи (§ 24, 3, VI).
4.	Промывка водой
Промывка посуды в воде — общеизвестный способ. Укажем лишь, что при мытье широких трубок, пробирок и колб весьма полезно пользование круглыми щетинными щётками (рис. 275, Л, F) или пучком перьев гусиных или куриных, а при мытье крупной посуды следует прибегать к помощи щётки для рук (рис. 275, В).
§ 16, 4
403
В колбы и бутылки, особенно если на их стенках имеются приставшие твёрдые частицы, кладут кусочки газетной, обёрточной или писчей бумаги (без чернил) и, налив не дополна воды, закрывают пробкой или пальцем и встряхивают в течение некоторого
времени (рис. 275, С). Прибавление мыльного раствора или мыльного порошка улучшает и ускоряет отмывание.
Стеклянные трубки промываются водой посредством протаскивания взад и вперёд тампона из гигроскопической ваты (§ 2Е 2, I), привязанного к концу проволоки (рис. 275,7)). Вместо ваты 26*
404
§ 16, 5 и 6
можно взять кусочек мягкой (стиранной) хлопчатобумажной тряпки. Если трубка открыта с обоих концов, то, кроме проволоки, к тампону привязывают ещё нитку, что позволит легко осуществить движение взад и вперёд (рис. 275, Е). В продаже существуют для мытья трубок круглые щетинные щётки на длинной проволочной рукоятке, подобные показанной на рисунке 275, А и F.
После промывки крупную широкогорлую посуду можно вытереть досуха чистым полотенцем, мелкую же приходится высушивать на воздухе.
5.	Промывка дистиллированной водой
Споласкивание дистиллированной водой (§ 24, 16) применяется после промывания обычной водой в тех случаях, когда посуда предназначается для хранения химически чистых реактивов. Если применяемая для мытья вода жестка, то во избежание образования при высушивании посуды серых пятен нужно сполоснуть посуду дистиллированной водой. Это особенно необходимо для трубки Торичелли.
6.	Мытьё трубки Торичелли
Очистка или в случае надобности промывка трубки Торичелли производится перед каждым опытом (см. т. II, § 30, 9, и рис. 203). Если даже трубка после хранения чиста, всё же её надо протереть с помощью сухого тампона из гигроскопической ваты (рис. 275, D), перемещая его до закрытого конца посредством достаточно жёсткой проволоки. В случае, когда в трубке имеются тёмные пятна в виде колец, обычно на старом месте уровня ртути, то пытаются их отмыть водой, а если это не поможет, то слабым раствором азотной кислоты (§ 24, 3, III) и затем несколько раз прополаскивают водой. Всё это удаётся относительно легко, если верхний конец трубки не запаян, а заделан с помощью пробки и менделеевской замазки, которые перед чисткой на время удаляют, подогрев замазку. Тогда в открытую с обоих концов трубку можно посредством воронки с очень тонко оттянутым концом (рис. 274, /2) ввести столбик азотной кислоты и перемещать его встряхиванием или нагнетая воздух с одного из концов, по, безусловно, не ртом, а посредством резиновой груши (§ 17, 2, и рис. 281, Д), присоединённой к одному концу. Водой такую трубку можно промыть, присоединив её к водопроводному крану или при помощи груши, сжимая и разжимая которую, следует то засасывать через трубку воду, то выталкивать её.
Запаянная трубка Торичелли редко бывает настолько широка, чтобы в неё можно непосредственно налить азотной кислоты и затем воду. Поэтому приходится прибегать к промывке тампоном из асбеста (§ 21 х 2, IV) для азотной кислоты и из ваты для воды.
§ 16, 7
405
Как было уже указано в разделе 5, весьма желательно окончательно промывку произвести тампоном, смоченным дистиллированной водой. В заключение трубку вытирают несколько раз по возможности досуха сухим тампоном из гигроскопической ваты и затем подвергают естественной сушке.
7.	Сушка посуды
I. Естественная сушка. Для сушки посуды в кабинете необходимо сделать деревянный щит (60—70 сиХ70—100 см) с наклонными деревянными колками (/=10—12 см и rf=10—12 мм) (рис. 276, А и С). Эти колки укрепляют, вставив их с клеем (§ 8, 10) в косо просверленные в щите отверстия. Угол наклона может быть взят равным около 45—50°, но для всех колков обязательно одинако-
Рис. 276. Щит для сушки посуды. Изготовление колков.
вым. Поэтому при сверлении отверстий дрелью приходится применять угловой шаблон, вырезанный из доски, который и служит направляющей для сверла (рис. 276, В). Колкам лучше придать несколько конусообразный вид (рис. 276, Д). Расстояния между колками для пробирок берут в 5—6 см, для колб и стаканчиков 12—15 см. Проще в щит набить самых крупных гвоздей (§ 8, 2, XI), отрубив у них шляпки (§ 11, 7, I), однако гвозди приходится обязательно красить два раза масляной краской или, что лучше, надевать на них резиновые трубки. В противном случае гвозди, ржавея, станут оставлять внутри посуды трудноудаляемые ржавые пятна (раздел 3, VI).
Вымытые колбы, химические стаканы и пробирки, надетые на колки в перевёрнутом положении, при естественных условиях высыхают обычно через несколько часов, а при неблагоприятных условиях — через несколько дней.
406
§ 17, 1
II. Сушка нагреванием и продуванием воздуха. Иногда требуется возможно более быстро высушить посуду, тотчас после её промывания. В этом случае весьма полезно подвергнуть посуду всю целиком нагреванию в восходящем потоке горячего воздуха от электрической плитки (см. т. II, § 18, 5, и рис. 130) или горящего примуса. Возможно также воспользоваться спиртовой лампочкой, постепенно подогревая посуду на пламени, для чего обязательно приходится всё время не только поворачивать посуду, но и перемещать её, отнюдь не оставляя её в пламени неподвижной. При этом в таких сосудах, как колбы и узкогорлые бутылки, вода, сначала испарившаяся на одном месте, станет конденсироваться на других уже охладившихся участках. Продолжая нагревание, можно добиться, что, наконец, конденсация перестанет наблюдаться, однако, остынув, посуда вследствие конденсации оставшихся паров вновь запотеет внутри. Поэтому наиболее рационально прибегнуть к продуванию воздухом, для чего внутрь посуды вводят резиновую трубку, соединённую с нагнетающим патрубком насосов Шинца или Комовского (см. т. II, § 31, 2, и рис. 206 и 208) или резиновой грушей (рис. 281). Применяя грушу, приходится каждый раз после сжатия вытаскивать её трубку, чтобы засосать воздух из атмосферы более сухой, чем в колбе. Когда имеется установка водоструйного насоса (см. т. II, § 7, 2, и рис. 19), то бутылки и колбы сравнительно быстро высушиваются, если, пустив насос в ход, поместить конец разрежающей трубки на дно посуды.
Подобным образом, т. е. продуванием, высушиваются открытые с обоих концов трубки.
В ответственных случаях (в смысле чистоты) перед высушиванием, особенно посредством нагревания, посуду надо сполоснуть дистиллированной водой, иначе после испарения капель на стенках останутся следы, тем более заметные, чем жёстче вода в водопроводе, как это было уже указано в разделе 5.
§ 17. РАБОТА С ПРОБКОЙ И РЕЗИНОЙ (КАУЧУКОМ)
1. Назначение работ
Корковые пробки благодаря своему малому удельному весу служат объектом демонстрации при рассмотрении вопроса о пло-вучести тел (см. т. II, § 29); пробковые опилки применяются при изучении стоячих волн в воздухе (опыт Кундта), распределения пучностей и узлов колеблющихся пластинок; пробковый шарик благодаря своей малой массе обнаруживает колебательное движение камертона (см. т. II, § 57, 2, и рис. 455) и т. п. В основном же корковые пробки нужны для монтажа приборов и установок из колб, пробирок, стеклянных трубок и т. п. (рис. 405) и, кроме того, как закупорочный материал при хранении химикалиев
Рис. 277. Применение пробок для монтажа приборов (А, В — укрепление электродов в U-образных трубках, CnD— монтаж магнитных стрелок наклонения и склонения, Е — укрепление стеклянной трубки, F — уголок для укрепления картона под углом, G и Н— укрепление стекла.
408
§ 17, 1
(§ 24, 5). Корковые пробки оказываются полезными также как конструктивный материал в одних случаях благодаря своей эластичности и в других по причине их весьма быстрой и лёгкой обработки с помощью самых простых инструментов. Так, пробки иногда рационально применять для соединения или поддержания проволок для деревянных палочек и листов картона или стекла, а также в качестве подставок (рис. 277).
Особо важное значение имеют так называемые каучуковые изделия, иногда неправильно именуемые резиновыми. Применяя корковые пробки, не всегда можно достигнуть герметической закупорки сосудов, поэтому в некоторых случаях рациональ-
Рис. 278. Резиновая прокладка между тарелкой и колоколом воздушню-го насоса, избавляющая от применения смазочных веществ.
нее использовать каучуковые пробки, не разрушающиеся, как корковые, растворами некоторых химикалиев, кислот и щелочей (§ 24, 5). Однако каучуковые пробки много труднее обрабатываются, чем корковые, что отчасти суживает область их использования. Значение применения каучуковых трубок для канализации газов, пара и
воды, а также для герметического соединения стеклянных и металлических трубок общеизвестно. Каучуковые нитки
являются незаменимыми при устройстве двигателей, приводящих в действие пропеллер у моделей самолётов, аэросаней и т. п. (раздел 2, V).
Листовой каучук находит себе важное применение для создания герметичности при соединениях впритык и внахлёстку стекла, металла и других материалов, а также в качестве прокладок шайб для болтов, патрубков и т. п. в целях равномерного распределения давления. Каучуковая прокладка а между колоколом и тарелкой воздушного насоса (см. т. II, § 31, 2, пункт 4) и (рис. 278) между лишённой донышка бутылкой и металлической пластинкой (рис. 9) и в других подобных случаях позволяет ограничиться сравнительно грубой притиркой притыкаемых частей друг к другу и, главное, делает ненужным применение сала или тавота, пачкающего приборы.
Изделия из листового каучука в виде надувных подушек и кругов для больных — важные физические приборы для демонстрации закона Паскаля как для жидкостей (см. т. II, § 28, 7 и рис. 173), так и для газов (см. т. II, § 30, 2, и рис. 190). В особенности велико значение тонких каучуковых плёнок, без помощи которых буквально нельзя обойтись при демонстрациях давления внутри жидкости (см. т. II, § 28, 9, и рис. 175 и 176) и некоторых
§ И, 2
409
опытах с атмосферным давлением (см. т. II, § 31, 8, и рис. 221). Камеры от футбольного мяча или, что лучше, каучуковые баллончики летающих детских воздушных шаров или надувных игрушек «уйди-уйди» также играют важную роль при демонстрации расширения газов (см. т. II, § 31, 7, и рис. 219). Помимо указанного применения каучуковых изделий, преподавателю придётся иметь дело с каучуковыми клапанами, ремонтируя или заменяя их в воздушном насосе Шинца (см. т. И, § 31, 2, и рис. 206 и 207) и вновь создавая их -для некоторых самодельных приборов (раздел 19 и рис. 300).
Каучук благодаря своим упругим свойствам (подчиняется в известных пределах растяжения закону Гука) служит для демонстраций деформаций, возникающих при действиях сил (см. т. II, § 27, 3, и рис. 163). При помощи длинной резиновой трубки или шнура можно с успехом демонстрировать бегущие и стоячие волны (см. Ф. Э., т. II, § 48).
2. Материалы
I.	Пробки корковые. Корковые пробки по своей форме могут быть разделены на цилиндрические Д, конические В и С, плоские D (рис. 279). Цилиндрические пробки, употребляемые обычно для закупорки бутылок
с виноградным вином и т. п., редко находят себе применение в физическом кабинете. Наиболее нужными являются	конические
пробки, служащие для закрывания горлышек колб, пробирок и другой посуды. Весьма полезны также плоские пробки, вставляемые в горлышки материальных банок (рис. 279, D), «полулитровок» (рис. 274, N) и т. п.
В продаже имеются
Рис. 279. Корковые пробки типичной формы (Д — цилиндрические, Ви С — конические, D — плоские).
как конические, так и плоские пробки самых различных размеров. Указываемый размер конической пробки обычно соответствует диаметру её нижнего (меньшего) основания. Различие в размерах продажных пробок бывает в 1 мм L Приобретая конические
1 О наиболее нужных размерах пробок см. раздел 5.
410
§ 17, 2
пробки, лучше, уплатив несколько дороже, брать их высшего сорта, так называемые бархатные. Такие пробки обладают наибольшей эластичностью и содержат наименьшее количество «ноздреватостей» и трещинок. Кроме того, у бархатных пробок ноздреватость отсутствует на нижнем основании пробки, что способствует лучшему достижению герметической закупорки.
Для плоских и конических пробок характерно, что у первых трещинки расположены вдоль оси пробки, а у вторых — поперёк неё. Поэтому плоеная пробка без соответствующей заливки менделеевской замазкой (§ 10, 7, IV), парафином или воском (§ 10, 5, III) непригодна для достижения герметической закупорки.
II.	Сорта вулканизированного каучука. Каучук для изготовления всякого рода изделий требует так называемой вулканизации, т. е. соединения с серой, иначе даже при сравнительно невысоких температурах он становится липким. Соединение каучука с серой получают, нагревая их перегретым паром.
Высший сорт натурального каучука вулканизируется без каких-либо примесей и обладает наибольшей эластичностью, т. е. способностью к растяжению, сжатию, изгибу и кручению. Изделия из такого каучука в тонких слоях полупрозрачны, напоминая по цвету пластинку малярного клея. Иногда они обладают на своей поверхности серым цветом, но, что характерно для отличия от более низких сортов, в разрезе имеют тёмный цвет. Красная окраска также указывает на высокое качество сорта. Более низкие сорта вулканизированного каучука содержат в себе те или иные примеси («наполнители») и в зависимости от количества последних являются более или менее эластичными. Изделия из каучука серого цвета, имеющие в своём разрезе также серый, однако не тёмный цвет, менее эластичны, чем изделия из высшего сорта.
III.	Каучуковые трубки. Из имеющихся в продаже различных сортов каучуковых трубок для физического кабинета имеют наибольшее значение трубки высшего сорта: красные и серые (см. раздел И), но могут быть применены также и менее эластичные трубки чёрные. Размеры трубок, применяемых для лабораторных целей, весьма различны, отличаясь как внутренним диаметром (просветом), так и толщиной стенок. Поперечные сечения таких трубок показаны в натуральную величину на рисунке 280. Наиболее нужными для монтажа приборов являются трубки с внутренним диаметром 4,5; 6,5 и отчасти 8 мм и толщиной стенок в I—1,5 мм (№ 14, 15, 16 и 25). Однако эти трубки не выдерживают ни сильного давления изнутри — раздуваясь, ни использования их для разрежения воздуха посредством насоса — сплющиваясь. Поэтому для подводки воды из водопровода (под давлением) желательно иметь трубки с толщиной стенок в 2—2,5 мм (№ 36—38 или 45—48). Для выкачивания воздуха из сосудов
§ 17, 2
411
Рис. 280. Поперечные сечения в натуральную величину каучуковых трубок, применяемых в лабораториях.
наиболее подходящими являются трубки диаметром 4,5 мм присоединения насоса Шинца (см. т. II, § 31, 2, и рис. 206) или 6,5 мм для насоса Комовского (см. т. II, § 31, 2, и рис. 208).
При электромонтажных работах для изоляции проводов (проходы через стены, прокладка в железных трубах и т. п.) применяются каучуковые трубки самого низкого качества, называемые
412
§ И, 2
полутвёрдыми каучуковыми. При растяжении или резких перегибах такие трубки весьма легко рвутся, что ограничивает их область применения.
Следует иметь в виду, что так называемые шланги, свитые и склеенные из нескольких слоёв прорезиненной ленты и покрытые сверху и изнутри каучуковой оболочкой, выдерживают давление в несколько атмосфер как изнутри, так и извне. Подобные шланги (с просветом в 8—15 мм) весьма полезны для подводки воды под полным давлением от водопровода к таким приборам, как, например, водяная турбина Пельтона (см. т. II, § 14, 4, и рис. 87), водоструйный насос (см. т. II, § 31, 2, и рис. 19) и т. п.
IV.	Листовой каучук. Каучуковые пластины различного качества (эластичности) и различной толщины продаются в магазинах Резинотреста. Источником для получения высококачественных пластинок каучука в школьных условиях могут служить куски старых камер или баллонов (шины) от автомобилей, мотоциклов и велосипедов и старых противогазов. Возможно использовать также изорванные медицинские подушки и круги для больных, а также камеры футбольных мячей.
Источником получения тонких резиновых плёнок для затягивания чувствительных воронок и капсул, служащих для наблюдения давления внутри жидкости (см. т. II, § 28, 8, и рис. 175 и 176) и других подобных опытов, являются медицинские перчатки, напальчики, баллончики для детских воздушных шаров и т. п.
V.	Каучуковые нити. Каучуковые нити и ленты нужны для устройства моторов, использующих энергию скрученных от руки нитей. Такие моторы применяются чаще всего для вращения пропеллеров у авиамоделей (рис. 213, С). Каучуковые нити, продаваемые в магазинах Резинотреста, имеют квадратное сечение', а иногда и прямоугольное (ленты). Наиболее употребительны для указанных целей нити и ленты сечением 1 X I мм, 2X2 мм* 1 X 2 мм, 1 X 3 мм и 1 X 4 мм. Количество нитей для устройства мотора берётся обычно в зависимости от толщины — 16—30 шт., лент — 4—10 шт.
Ленты могут быть нарезаны своими силами из листового каучука (раздел 12). Небольшие кусочки каучуковых нитей для лабораторных опытов с растяжением мбжно получить, срезая оплётку из бумажных ниток у «резинок», служащих для подвязок и т. п.
VI.	Каучуковые изделия. В разделе 1 было указано использование каучуковых надувных подушек, медицинских кругов. Наиболее важен опыт с футбольной камерой (расширение газа при уменьшенном внешнем давлении), которую нет особой нужды приобретать, так как можно достать, на время у преподавателя физкультуры (описан в т. II, § 31, 7, и рис. 219). Для такого же опыта с успехом можно воспользоваться баллончиком от детского воздушного шара или игрушкой «уйди-уйди», продаваемых в ма-
§ 17, 2
413
газиках Резинотреста. Так же можно приобрести баллон для ша-разонда, но для взлёта необходимо наполнить его водородом из баллона со сжатым газом.
Значительную пользу могут принести детские каучуковые груши (детские клизмы), продающиеся повсеместно в аптеках, кото-
рые после укорочения носика по линии а (рис. 281, Д) и вставления стеклянной трубки превращаются в удобные пипетки (рис. 281, В). Кроме того, «груши» могут быть использованы для устройства прибора Паскаля (рис. 281, С) и других самодельных
приборов.
VII.	Каучуковые пробки. Каучуковые пробки (рис. 282) труднее обрабатываются, чем корковые, но имеют некоторые преимущества по сравнению с последними. Так, например., каучуковые пробки «держат» надёжнее, чем корковые, кислотоупорны (для
Ригс. 282. Каучуковые пробки.
растворов, ню не концентрирован-
ных кислот), годны для закупорки сосудов с едкими щелочами и т. п. Вообще же они особенно полезны для тех приборов, в которых часто приходится вынимать и вставлять пробки в горлышко.
414
§ 17,5
Каучуковые пробки (с отверстиями или без них) продаются на вес или поштучно в магазинах учебных пособий Гослаборснабже-ния, Резинотреста.
Стандартный размер наиболее нужных пробок указан в нижеследующей таблице.
Размеры каучуковых пробок по ОСТу (в мм)
Т а б л и ц а XXIX
№
Сосуд диам. горла	Пробка			№	Сосуд диам. горла
	диам. узкого кин на	диам. широкого конца	высота		
Пробка
Ct
2 2.5 s s 5 59 к
8	9	8	11	16	22	23	22	26	27
10	11	10	13	20	27	28	27	31	32
12	13	12	15	20	29	30	29	34	35
14	15	14	17	20	36	38	36	41	42
16	17	16	19	22	38	40	38	43	44
18	18	18	21	23	45	47	45	51	52
3.
Инструменты
Пробкомялка. Для обжима корковых
I.
(но не каучуковых!) пробок, т. е. некоторого уменьшения их размера и придания некоторой эластичности (раздел 8), служит пробкомялка. Пробкомялка бывает двух типов: рычажная (рис. 283) и круглая, поворачивающаяся (рис. 287, В) В рычажной пробкомялке сделаны полукруглые вырезы различного диамет-тра. Помещая туда пробку (всю целиком, но не одним краем!) и действуя рукой на рукоятку рычага, пробку можно в той или иной мере обжать. Во избежание появления трещин, а также одностороннего сплющивания, т. е. потери пробкой правильной геометрической фор-n поп гг х	мы, пробку следует пово-
Рис. 283. Пробкомялка чугунная рычаж-	гтж/
ная (крокодил)	рачивать, обжимая ее по-
следовательно с разных сторон и притом весьма постепенно (рис. 287, Л). В круглой пробкомялке, подняв рукоятку вверх, вкладывают пробку в зазор между вращающейся частью и неподвижной. При нажиме на рукоятку пробка, увлекаемая ребристой поверхностью вращающейся
§17, 3
415
Рис. 284. Свёрла для пробок
части, прокатывается и равномерно обжимается со всех сторон (рис. 287, В).
II. Свёрла для пробок. Свёрла для корковых и каучуковых пробок продаются гнёздами, т. е. в виде набора свёрл различного диаметра, вставленных для портативности друг в друга (рис. 284). Каждое из свёрл представляет собой тонкостенную латунную, реже железную трубку с отточенным концом. У одного типа сверла имеются свои собственные рукоятки (рис. 284, Л), у другого типа свёрл рукояткой служит металлический, входящий в набор пруток, продеваемый для этого через отверстия, имеющиеся вверху каждого из свёрл (рис. 284, В). Этот пруток как у одного, так и другого типа необходим для выталкивания пробочного столбика изнутри трубки, получающегося после сверления пробки (рис. 290).
Для самостоятельного изготовления пробочных свёрл трудно подобр ать мета лл иче-
ские трубки, которые имели бы достаточно тонкие стенки. Однако если преподаватель владеет некоторыми навыками, то трубки из лужёной жести можно свернуть на металлических прутках, как на шаблонах (§ 13, 16). Края свёрнутого листа должны подходить впритык и для прочности их необходимо спаять между собой (§ 12, 7 и рис. 184, В). Рукояткой может служить гвоздь вставленный в просверленные отверстия. Нижний край самодельного сверла оттачивается способом, описанным в следующем подразделе.
III. Нож для точки свёрл. Натачивание свёрл. Наточенный край сверла должен иметь вид, показанный на рисунке 285, С и D. Для натачивания свёрл в продаже имеется специальный нож, состоящий из железного конуса а, укреплённого в деревянной ручке (рис. 285, Л). В конусе имеется продольная щель, в которую может входить лезвие ножа, укреплённое на вращающейся оси О. Сверло, подлежащее натачиванию, плотно надевают на конус (рис. 285, В), прижимают нож пальцем и вращают сверло. Тогда лезвие станет срезать латунь и придаст натачиваемому концу вид, изображённый на рисунке 2g5, С. Лезвие ножа по мере его затупления в свою очередь приходится натачивать обычным способом
416
§ 17, 3
(§ 8, 5). За отсутствием такого ножа, свёрла можно наточить посредством личного напильника (§ 11, 3, VII, и рис. 138), что требует известного навыка. Сверло помещают в углубление, сделанное на краю доски наискось круглым напильником и служащее как бы подшипником для вращения сверла вокруг его продольной
Рис. 285. Нож для точки пробочных свёрл (Л). Точка пробочных свёрл ножом (В). Правильно (С и D) и неправильно (Е) наточенные свёрла для пробок. Точка пробочных свёрл напильником (F и G).
оси. Плоский личной напальник располагают, как указано на рисунке 285, F, и правой рукой двигают им взад и вперёд, т. е. точно так, как при обычном опиливании. 3 то же самое время сверло за рукоятку вращают навстречу движению напильника. После
§ 17, 4 и 5
417
стачивания фаски круглым личным напильником опиливают заусенцы и несколько изогнувшийся внутрь край сверла (рис. 285, G). Если не сделать этого, то помимо осложнения сверления и ухудшения его качества пробочный, а тем более каучуковый столбик станет плотно застревать внутри сверла и его трудно будет вытолкнуть (рис. 290).
4.	Хранение корковых пробок. Разваривание
Корковые пробки следует хранить, разобрав их по сортам и размерам в ящике, разделённом перегородками на квадратные ячейки. При долголетнем хранении в сухом тёплом помещении пробки высыхают и становятся жёсткими и хрупкими. Упругие свойства пробки нетрудно восстановить, поместив их в сосуд с водой, и размочить или, скорее, «разварить». Пробки после разваривания сильно разбухают и становятся весьма эластичными. Особенно часто высыхают пробки, оставленные на долгое время вставленными в горлышко посуды (колб, пробирок и т. п.). Такая высохнувшая пробка, вынутая и вновь вставленная в горлышко, перестаёт «держать». Попытки же вставить такую пробку поглубже остаются безрезультатными вследствие её жёсткости. Поэтому, как правило, пробки, входящие в состав того или иного прибора, следует хранить вынутыми из горлышка сосуда.
5.	Уход за каучуковыми изделиями и хранение их
Каучуковые изделия при неправильном обращении с ними и неправильном хранении легко портятся, становясь по большей части жёсткими и теряя свою эластичность. Чаще всего восстановить утраченные качества у каучука нельзя. Порча каучуковых изделий происходит в основном при следующих обстоятельствах.
а)	При попадании масел и жиров каучуковые изделия разбухают и становятся мягкими, утрачивая в то же время свою прочность. Поэтому нельзя допускать смазывания маслом каучука, а если это необходимо, то по истечении надобности следует удалять масло вытиранием и промывкой с содой и мылом.
б)	При хранении в холодных помещениях (на морозе) каучуковые изделия твердеют и приобретают ломкость. Однако утраченные качества иногда удаётся восстановить, прогревая каучуковые изделия в восходящем потоке тёплого воздуха, например, от электрической плитки, или, лучше, помещая их в тёплую воду.
в)	Свет при его долговременном действии приводит к порче каучуковых изделий, почему их следует хранить в темноте.
г)	Каучуковые изделия дольше всего сохраняют свою эластичность при хранении их в атмосфере, насыщенной парами воды. Поэтому преподаватель, как правило, должен хранить их в металлической плотно закрывающейся коробке или ведре на укреплённом внутри на каких-либо подкладках втором решетчатом вкладном дне, ниже которого налита вода. Во избежание загнивания
27 Е Н. Горячкин, т. III
418
§ 17, 6
воды следует положить в неё кусочки свинца или же растворить в ней самое небольшое количество формалина. Особенно важно подобное хранение каучуковых изделий в жаркое время года, т. е. во время летнего перерыва. Подобным образом надо хранить не только трубки, тонкие плёнки, листовой каучук, но и каучуковые пробки Ч «Высохшие» каучуковые изделия, как потерявшие свою эластичность, так и растрескавшиеся по своей поверхности, восстановить нельзя.
д)	Каучуковые трубки, надетые на стеклянные или металлические патрубки приборов, очень часто становятся ломкими и приклеиваются к стеклу и металлу. Поэтому рекомендуется трубки хранить снятыми. Если же они «пересохли», то их следует срезать, удалив соскабливанием со стекла засохший каучук, и воспользоваться новой трубкой. z
6.	Обрезание пробок ножом
Обрезание корковых пробок предпринимается для укорачивания пробок, уменьшения их диаметров, вырезания фигур и т. п. Резание должно производиться очень остро отточенным ножом и
Рис. £86. Обрезание и опиливание корковых пробок.
притом с возможно более тонким лезвием. При затупленном ноже разрез выйдет шероховатым, а при очень тупом пробка станет крошиться. При резании нож следует двигать взад и вперёд, как бы
1 Высохшие каучуковые трубки и другие изделия всё же иногда удаётся восстановить, погрузив на сутки в раствор 2 части аммиака (§ 24, 3, XII) и 1 часть воды; нередко эластичность восстанавливается также после смазывания поверхности изделий минеральным маслом.
§ 17, 7 и 8
419
распиливая пробку и не допуская сильного нажима (рис. 286, Л). Если производится укорачивание конической пробки, то лезвие ножа при его движениях направляют несколько наискось, тогда обрез окажется перпендикулярным к осевой линии пробки 00^. Подобным же образом можно обрезать каучуковую пробку.
Если корковая пробка настолько велика для горлышка, что её нельзя обжать на пробкомялке (раздел 8), то её можно обрезать, воспользовавшись самым острым ножом, применяя приём, показанный на рисунке 286, С. Окончательное выравнивание обрезанной поверхности и придание корковой пробке конического вида производится с помощью напильника. Произвести обрезание каучуковой пробки так, как это показано на рисунке 286, С, нельзя. Однако её все же можно обрезать, поставив на широкое основание и направляя обрез сверху вниз. Нож полезно смазать глицерином или мылом и при резании пилить без сильного нажима на пробку. В результате ряда срезов каучуковая пробка приобретает пирамидальный вид взамен конусного, а последующая обработка напильником снова восстанавливает гладкую поверхность.
7.	Опиливание пробок напильником
Уменьшение размеров корковой пробки или придание ей фигурного вида производится кроме обрезания посредством опиливания напильником. Сначала для обдирки используют драчёвый напильник, а окончательную отделку производят с помощью личного напильника (рис. 138). Пробку при обработке держат в руке, опирая (что не обязательно) о край стола (рис. 286, В). Если опиливают боковую поверхность пробки, то для получения правильной формы пробку следует всё время поворачивать вокруг оси 001 (рис. 286,0).
Каучуковые пробки много хуже поддаются действию напильника.
8.	Подбор и пригонка пробки к горлышку
Каучуковые пробки не могут быть обжаты в пробкомялках, и поэтому пробки приходится брать надлежащего размера (см. таблицу в разделе 2, VII) или же прибегать к трудоёмкому их обрезанию (разделы 6 и 7).
Чтобы сосуд оказался надлежащим образом закупоренным, корковую пробку берут несколько (на 1—Змм) больших размеров, чем горлышко, и обжимают с помощью пробкомялки (рис. 287, Л и В) (раздел 3, 1). Правильно подобранная пробка после обжимания должна входить в горлышко примерно на % своей высоты. Операцию обжимания производят постепенно до тех пор, пока пробка не окажется обжатой в достаточной степени, что обнаруживается путём примерок к горлышку. При отсутствии проб-27*
420
§ 17, 9
комялки обжим вполне возможно произвести при сильном нажиме руками, прокатывая пробку по столу посредством дощечки, как это показано на рисунке 287, С. Обжатая корковая пробка должна держаться в горлышке достаточно туго, однако не должна требовать для своего вставления очень большого усилия во избежание разрушения горлышка, особенно если оно без ранта (рис. 273, Л).
Рис. 287. Обжимание корковой пробки посредством пробкомялок и при помощи прокатывания.
При вставлении в горлышко как корковой, так и каучуковой пробки следует придавать им круговое движение, т. е. одновременно, постепенно нажимая на пробку, поворачивать её. Особенно важно во избежание сильных порезов держать колбу, пробирку и другую тонкую стеклянную посуду за цилиндрическую часть вблизи вставляемой пробки, но отнюдь не за дно посуды (рис. 288).
О привязывании пробок к горлышку см. §21,4, II.
9.	Заливка пробок
Каучуковые правильно подобранные и не высохшие пробки даже в таких ответственных случаях, как, например, взвешивание воздуха (см. т. II, § 30, 7, и рис. 201), обеспечивают надлежащую герметичность закупорки сосуда. Корковые пробки обычно пропускают через себя воздух. Для герметичности корковые пробки,
§ 17, 9
421
выступающие из сосуда, следует обмазывать лучше всего менделеевской замазкой или, что хуже, сургучом (§ 10, 2, XI, § 10, 7, IV). Для обмазывания кусок этой замазки подогревают на пламени спиртовки и обмазывают ею пробку (рис. 289, Л и В). Затем, раскалив на пламени металлическую полоску, прикладывают её к различным участкам обмазанной поверхности, заставляя пла-
Рис. 288. Правильное и неправильное вставление стеклянной трубки в пробку и пробки в горлышко колбы.
виться замазку и плотно сцепляться со стеклом и пробкой (рис. 289, С).
Если пробка помещается ниже края горлышка, то менделеевскую замазку или парафин рационально расплавить в корытце или ложке и произвести заливку (рис. 289, Е). Затем обязательно производят операцию, показанную на рисунке 289, С, или же, дуя
422
§ 17, 10
ртом через трубочку (стеклянную) с оттянутым концом, направляют пламя от спиртовки на залитую поверхность (рис. 289, F). Особенно важен прогрев в местах соединения со стеклом.
10.	Сверление и прожигание пробок
Отверстия в пробках чаще всего делаются для пропускания стеклянных трубок. Проделывать отверстия посредством прокалывания шилом не следует, так как пробка станет крошиться и отверстие выйдет крайне неровным и негодным для плотного удержания трубки.
Приступая к сверлению, следует убедиться, что свёрла наточены; только тогда отверстие выйдет ровным. Сверление совер-
£ 17, 10
423
шенно необходимо производить после подгонки пробки к горлышку, т. е. после её обжимания (раздел 8). Диаметр сверла подбирается немного меньшим по сравнению с диаметром трубки. Наиболее правильно держать пробку в руке, но не опирать её на стол (рис. 290, А—С и £). Полезно для упора пробки воспользоваться
Рис. 290. Сверление пробок.
второй вспомогательной пробкой а, подкладываемой под просверливаемую (рис. 290, D). Эта вторая пробка всё равно окажется нужной, когда сверление станет подходить к концу. Сверление начинают, смочив сверло в воде и держа его, как указано на рисунках 290, А. Затем помещают руку на рукоятку (рис. 290, В) и продолжают сверление, следя за тем, чтобы осевые линии сверла и пробки совпадали и, кроме того, когда сверлится два или три от
424
§ 17, 10
верстия, оставались параллельными друг другу (рис. 291, В и С). Лучше нажимать на сверло слабее, чем чересчур сильно, так как в последнем случае поверхность отверстия выйдет неровной.
Наиболее ответственным моментом является сверление в самом конце операции, т. е. когда сверло близко к выходу наружу. Если не подложить вспомогательную пробку а и нажим взять сильным, то пробка в месте выхода сверла выкрошится (рис. 291, В).
После сверления следует тотчас же удалить из сверла пробочный столбик Ь, выталкивая его входящим в комплект свёрл прут-
ПРА ВИЛЬНО	НЕПРАВИЛЬНА
Рис. 291. Правильно и неправильно просверленные отверстия. Прожигание корковой пробки (Е). Расширение отверстий (F).
ком (рис. 290, F). С особой осторожностью надо производить сверление двух, а тем более трёх отверстий в одной пробке, чтобы не выкрошить перемычку между ними (рис. 291, Л — С).
Прожигание пробки производится с помощью раскалённого конца, лучше железного, чем медного, прутка1 (рис. 191, £). Обуглившуюся часть можно удалить из отверстия, слегка провёртывая там шило (рис. 56) или пользуясь тонким круглым напильником (рис. 291, Г). У вставляемой в отверстие стеклянной трубки следует оплавить конец, что облегчит эту операцию (§ 19, 9, и рис. 317). Вставляемую трубку надо поворачивать, действуя в то же время в продольном направлении (рис. 288). Полезно для облегчения смочить трубку водой. Следует обратить внимание на то, чтобы правильно взяться за трубку во избежание её излома и поранения руки (рис. 288).
1 Длинный железный прутик или проволоку можно держать непосредственно в руке.
§ 17, И, 12 и 13
425
Крупные отверстия в пробке могут быть вырезаны острой круглой стамеской и затем выравнены посредством опиливания круглым напильником (рис. 291, F).
11.	Сверление резиновых пробок
Сверление резиновых пробок продолжительнее и сложнее, чем корковых, хотя и производится тем же приёмом посредством пробочных свёрл (раздел 10) (рис. 290). Для ускорения необходимо применять особо остро отточенные свёрла и, кроме того, при сверлении несколько раз смачивать их рабочие концы густым мыльным раствором (потереть о мокрый кусок мыла или смочить глицерином) !.
Кроме того, при сверлении нельзя сильно нажимать на сверло, особенно в конце процесса, иначе отверстие выйдет коническим. Если при вынимании сверла для очередной смазки столбик Ь каучука оборвётся и останется внутри сверла, то его нужно не забыть вытолкнуть перед дальнейшим сверлением (рис. 290, F).
Попытки проделать отверстие в каучуковых пробках, прокалывая их шилом, будут безуспешными, проплавление же отверстия посредством нагретого металлического прута, что применимо для тонких слоёв каучука, — сложная работа, сопровождающаяся выделением паров с неприятным запахом.
Стеклянные трубки вставляются в сделанные отверстия так же, как и в корковые (рис. 288). Смачивание водой или мыльным раствором облегчает эту операцию.
12.	Резание листового каучука
Разрезание каучуковых трубок и листового материала можно производить остро отточенным ножом или обыкновенными острыми ножницами. Нитки можно нарезать из листового каучука или разрезанных вдоль и распластанных каучуковых трубок. Резание производится самым острым ножом или бритвой с помощью металлической линейки, как направляющей (рис. 324).
13.	Проделывание отверстий в каучуке
Крупные отверстия в листовом каучуке могут быть вырезаны ножницами или острым ножом. Для меньших по размеру отверстий следует применять пробочные свёрла, остро отточив их. При этом листовой каучук расстилают на листе фанеры. Самые же небольшие отверстия, как в листовом материале, так и в стенках
1 Совершенно нераодионально1, как это рекомендуется в некоторых руководствах, применять для смазывания раствор едкого кали или натрия. Этот раствор по сравнению с мылом сверления не облегчает, но разъедает руки.
426
§ 17, 14
Рис. 292. Проплавление отверстий в каучуковой трубке.
трубок, возможно получить посредством сильно нагретой проволоки, расплавляющей каучук (рис. 292). Однако края отверстия окажутся липкими; для уничтожения липкости следует присыпать их тальком (порошок, продаваемый в аптеках).
14.	Соединение каучуковых трубок
Соединение каучуковых трубок одинакового диаметра производится при помощи короткой металлической или стеклянной трубки (рис. 293, В). Диаметр этой трубки берётся несколько
в
'M«4W!»W«WU“WA
[) Рис. 293. Надевание резиновой —трубки на стек-Л/ лянную.
большим просвета каучуковых трубок. Торцы стеклянной соединительной трубки должны быть закруглены, что достигается их оплавлением (§ 19, 9). На рисунке 293, А изображено, как должно производиться надевание каучуковой трубки на стеклянную.
§ 17, 14
427
Во избежание соскакивания каучуковых трубок со стеклянной в некоторых случаях следует производить подвязывание их при помощи проволоки или суровой нитки (рис. 294, С—G). Такое под-
Рис. 294. Стеклянная соединительная муфта (Л и В). Закрепление резиновой трубки на стеклянной.
вязывание совершенно необходимо, если трубки будут заполнены ртутью или по ним канализируется газ или вода, находящиеся под давлением. Заворачивание конца каучуковой трубки так, как это показано на рисунке 293, С и D, способствует прочности соединения.
Если соединительная трубка оказывается меньшего диаметра, чем каучуковая трубка, то на неё можно плотно намотать полоску бумаги, смазанную лучше всего резиновым клеем (рис. 294, L).
428
§ 17, 15 и 16
На эту подмотку надевают каучуковую трубку и обязательно подвязывают её проволокой (рис. 294, Л4). Если же, наоборот, соединительная трубка настолько толста что на неё трудно надеть каучуковую трубку, то полезен следующий приём. .Каучуковую трубку на конце заворачивают, подобно указанному на рисунке 293, С, и, уперев в этот конец стеклянную соединительную трубку, отворачивают его и получают соединение.
В продаже существуют соединительные стеклянные трубки, снабжённые на своих концах вздутиями (рис. 294, Н). Надетая на такую соединительную трубку каучуковая трубка обычно не требует подвязки (рис. 294, К). Для соединения каучуковых трубок различного диаметра в продаже имеются соединительные конические трубки (муфты) со вздутиями различного диаметра (рис. 294, А и В).
Для облегчения надевания каучуковых трубок на стеклянную или металлическую соединительную трубку полезно концы их смачивать водой.
15.	Заглушка концов каучуковых трубок
В некоторых случаях бывает необходимо заглушить, т. е. заделать наглухо, конец у каучуковых трубок. Для этого можно склеить конец трубки, намазав просвет каучуковым клеем (раздел 17), и, сплющив конец, держать его в таком состоянии до вы-
сыхания посредством двух дощечек (фанерок), сжатых ручными тисками (рис. 295, Л). Для сплющивания возможно вместо тисков воспользоваться зажимом пружинным или винтовым (раздел
Рис. 295. Заглушка концов каучуковых трубок
16). Рационально заткнуть конец трубки кусочком металлической или стеклянной палочки и для большей прочности обвязать проволокой (рис. 295, С) Возможно также заткнуть отверстие каучуковой пробкой, смазанной резиновым клеем. Проще же всего заткнуть конец трубки и перевязать её суровой ниткой, как показано на рисунке 295, В,
16.	Зажимы для каучуковых трубок
Для временного прерывания протекания газа или жидкости через каучуковую трубку применяются стеклянные краны и зажимы, имеющиеся в продаже в магазинах учебных пособий (рис. 296).
§ 17, 16
429
Стеклянный кран и его включение в каучуковую трубку показаны на рисунке 296, А. Для облегчения отвёртывания и завёртывания крана, его подвижную часть полезно смазать вазелином или ланолином. Этот вазелин или ланолин при чистке крана смывается бензином *. Зажимы пружинные Мора, применяемые для сжимания тонкостенных резиновых трубок, бывают двух типов — с аретиром и без него (рис. 296, В и D). Зажим с аретиром хорош тем, что позволяет удобно прекращать на время его сжимающее
Рис.. 296. Стеклянный кран. Зажимы пружинные и винтовые.
действие на трубку (рис. 296, В и С). Зажим пружинный без аре-тира (рис. 296, D) неудобен тем, что для восстановления проводимости трубки приходится, сжимая бляшки рукой, так держать или проталкивать трубку в кольцо, что нельзя сделать легко и быстро (рис. 296, Е).
Много более надёжны, удобны и универсальны, чем пружинные, зажимы винтовые (Гофмана), тем более, что их весьма просто надеть на любое место трубки, благодаря поворачивающейся в сторону планки а, являющейся основанием зажима (рис. 296,
1 Ланолин употребляется для приготовления некоторых мазей, его можно приобрести в аптеке.
430
§ 17, 16
F и G). Пружинный же зажим приходится надевать через конец трубки протаскиванием его в разжатом виде на нужное место. Винтовой зажим годен не только для тонкостенных, но и сравнительно толстостенных трубок, так как сжатие производится посредством вращения рукой за головку винта или гайку Ь. Винтовой зажим позволяет также регулировать вращением винта b количество проходящего по трубке газа и жидкости посредством изменения величины просвета трубки, чего никак не допускают пружинные зажимы.
Для сжимания самых тонкостенных трубок возможно использовать клямер, применяемый в быту для укрепления белья на
Разрез по
Рис. 297. Клямер. Зажим Верховского.
верёвке. Для обеспечения достаточно сильного сжатия одной из губок а клямера следует придать призматический вид (рис. 297, Л), срезав её ножом соответствующим образом. Нетрудно изготовить зажим, рекомендуемый В. Н. Верховским, из дощечки Ь (крепкого дерева) с прямоугольным прорезом и клина с, согласно чертежам, где размеры указаны в сантиметрах (рис. 297, В и С). Край прореза у дощечки b с одной стороны, где располагается сжимаемая трубка, делается скошенным. Дощечка d, укреплённая на вершине клина с, предохраняет его от выскакивания. Ещё проще изготовление зажима, показанного на рисунке 297, Е.
Каучуковые трубки нельзя надолго (месяцы) оставлять с сжатыми зажимами, как иногда поступают при хранении приборов, иначе трубка останется деформированной.
§ И, 17
431
17.	Склеивание каучука
В продаже существует клей для склеивания каучуковых изделий. Клей представляет собой раствор натурального каучука в очищенном (Авиационном) бензине или других растворителях
Чаще всего приходится заклеивать порванные футбольные камеры и другие надувные изделия. Для обнаруживания незаметного для глаза разрыва камеру и другие подобные изделия погружают в ведро с водой и надувают. По выходящим пузырькам
Рис. 298. Приклеивание заплаты. Различные способы против сплющивания и раздувания трубок.
воздуха легко обнаружить местонахождение отверстия. В велосипедных магазинах продаются готовые заплаты в виде кружков различного диаметра; для заплат можно использовать старые, но не высохшие велосипедные или автомобильные камеры, тонкий листовой каучук или (в крайнем случае) резину с верха галош. У заплаты не рекомендуется оставлять острых углов, где она плохо приклеивается, поэтому заплатам должна быть придана форма круга или овала.
Как вырезанная заплата, так и место, куда она будет наложена, должно быть прежде всего для удаления масла и грязи про-
1 Кусочки обыкновенного вулканизированного каучука в бензине разбухают, но не растворяются. Состав клея: каучука натурального 1 часть и бензина 5—8 частей или каучука натурального 13 частей, бензина 25 частей и скипидара 35 частей.
432
§ 17, 18 и 19
мыто бензином. Затем посредством шкурки (§ 8, 2, XII) или напильника с крупной насечкой (рис. 138) счищают поверхностные слои заплаты и места наклейки, благодаря чему они приобретают шероховатый вид (рис. 298, Л). Эти места вновь промывают бензином и равномерно смазывают тонким слоем клея заплату и то место, куда будет наложена заплата; через 5—10 минут накладывают заплату, прижимая её сначала пальцами. Затем скленное место тотчас же кладут под пресс, т. е., например, под дощечку с поставленным на неё грузом. Через 15—20 минут снимают пресс, и если заплата (рис. 298, В) приклеилась не только на середине, но и у краёв, испытывают, насколько хорошо она «держит» посредством указанного выше способа с погружением в воду.
18.	Упрочение тонкостенных каучуковых трубок
Тонкостенные трубки непригодны для выкачивания через них воздуха, так как под действием воздушного давления они сплющиваются и разобщают вакуумнасос и сосуд. Во избежание их'сплющивания рекомендуется вставить внутрь трубки спираль, намотанную из жёсткой проволоки (рис. 298, С) (§ 14, 10, II). В частности, для этой цели годится спираль от перегоревшей электрической плитки. Для успешного продевания необходимо спираль брать меньшего диаметра, чем просвет в трубке, и для протаскивания спирали воспользоваться прямой проволокой, продетой через трубку. Если, наоборот, тонкостенная трубка, находящаяся под повышенным давлением воды, воздуха или, что также бывает, ртути, раздувается, то её поверхность следует обмотать бечёвкой (рис. 298, D) или тесёмкой. Лучше же всего воспользоваться изо-чрующей лентой (§ 15, 2, VI), так как она прилипает к поверхности трубки и прочно на ней удерживается (рис. 299, Е).
19.	Каучуковые и пробочные клапаны
Каучуковые изделия портятся от масел, разбухая и размягчаясь, что в известной степени ограничивает область их применения в качестве клапанов. Однако в ряде конструкций физических приборов каучуковые клапаны работают совершенно надёжно, не нуждаясь в смазке. Рассмотрим устройство некоторых каучуковых клапанов, которые могут найти себе место при изготовлении приборов или же применяются в фабричных физических приборах и требуют ремонта, а иногда и замены.
Пробка щелочного аккумулятора (см. т. II, § 17, 2, и рис. 119— 120), содержит в себе клапан в виде кольца а, закрывающего отверстие в, через которое выходят выделяющиеся газы (рис. 299, А и В). В случае надобности кольцо можно заменить, отрезав его от конца каучуковой трубки подходящего диаметра. Кольцевой клапан для 'Самодельных приборов всегда легко изготовить из ме
§ П, 19
433
таллической или стеклянной трубки, в стенке которой сделано отверстие (d = 1—3 мм). Надетое на это место каучуковое кольцо станет пропускать воздух из трубки только наружу, но не обратно (рис. 299, С).
Весьма полезным как клапан может оказаться велосипедный вентиль от камеры, который можно, приобрести в велосипедном
Рис. 299. Различные клапаны с применением каучука и пробкн.
магазине. Там же продаётся каучуковая, весьма эластичная трубка с1, надеваемая на клапан так, как это показано на рисунке 299, D.
В насосе Шинца клапаны состоят из каучуковых колпачков цилиндрической формы или толстостенных каучуковых трубочек, заглушённых на своём свободном конце (рис. 299, Е). В стенке этого колпачка или трубки острой бритвой (чинкой) сделан прорез (щель) d на длину 3—4 мм. При избыточном давлении внут-
1 Ниппельная резинка.
2t Е. Н. Горячкин, т. III
434
§ 17, 20
ри трубки стенки щели расходятся и щель пропускает воздух наружу. Когда же давление воздуха оказывается снаружи большим, то края щели ещё плотнее прижимаются друг к другу и щель воздуха не пропускает.
В пульверизаторных воздушных насосах (рис. 313, Л) для одеколона клапан, пропускающий воздух изнутри трубки наружу, но не обратно, состоит из каучуковой трубки, сплющенной на конце и имеющей там вырез в виде ласточкина хвоста (рис. 299, F).
Все описанные выше устройства клапанов применяются для воздуха; для водяных насосов надёжнее работают клапаны из кожи, чем из каучука. Клапан у насоса примуса (см. т. II, § 18, 4, и рис. 128) устроен из латунной пружины е и кусочка пробки f (рис. 299, G и 77), так как каучук в керосине разбухает и размягчается. Из старых противогазов можно извлечь клапан, состоящий из каучукового кружка, закреплённого в центре и опирающегося по окружности на края металлической трубки.
20.	Корковые пробки как конструктивный материал
Лёгкость обработки корковой пробки (резание, сверление, опиливание), незначительное сопротивление прокалыванию их иголкой, гвоздём, проволокой и т. п., а также эластичность в некоторых случаях облегчают и ускоряют изготовление приборов. Таким образом, иногда вполне рационально применять пробку взамен других материалов, несмотря на её относительную дороговизну. Примерами разумного применения корковых пробок могут служить следующие конструкции.
Укрепление в пробке стеклянных трубок и пробирок (§ 26, 2, II, и рис. 418, 7)), угольных и металлических палочек (электродов) (см. т. II, § 44, 2, и рис. 312) позволяет устанавлив'ать их в том или ином положении, т. е., например, изменять глубину погружения их в жидкость (рис. 277, Л).
Характерно использование пробок с воткнутыми в них иголкой или спицами для опытов по магнетизму (рис. 277, В и С).
Важное значение имеет применение пробок для укрепления стеклянных изделий на тех или иных подставках. Так, можно быстро и безопасно для стекла укрепить небольшую U-образную трубку (рис. 277, Е) или плоское стекло (рис. 277, Си//). В свою очередь пробка к дереву может прикрепляться с помощью тонких гвоздей или булавок или приклеена столярным клеем (§ 8, 10 и 11). Прокладки из пробки применяют также при зажимании в лапках лабораторного штатива (см. т. II, § 12, I, и рис. 50 и 262) трубок и других стеклянных изделий.
При работах из бумаги и проволоки приклеенные в соответствующих местах уголки из пробки упрочняют конструкцию (рис. 277, F).
§ 18, 1
435
§ 18. РЕЗАНИЕ, СВЕРЛЕНИЕ И ШЛИФОВКА СТЕКЛА
1.	Назначение работ
Работы со стеклом имеют своей целью замену и изготовление стеклянных частей самодельных приборов. У некоторых приборов стекло входит в состав только внешних оболочек или футляров, как, например, стеклянные стенки измерительных приборов, электроскопов (см. т. II, § 49, 2, и § 15, 11, и рис. 110—112 и 292) и др. Имеются приборы, у которых самая существенная часть сделана из стекла, например U-образные трубки у жидкостных манометров (см. т. II, § 28, 5, и рис. 171) и др. Наконец, приборы или установки состоят целиком из стеклянных частей. Такой монтаж приборов из плоских стёкол, стеклянных и каучуковых трубок, колб, банок и из пробок выполняется преподавателем.
Без сомнения, изготовление сложных стеклянных приборов, требующих по своей конструкции мастерства высокой квалификации, как, например, изготовление стеклянных моделей водяных насосов, стеклянной посуды (стаканов, колб и т. п.), недоступно школьному учителю. На долю преподавателя остаётся достаточное количество! простых, но вместе с тем весьма важных в фи-злческОхМ кабинете ра<бот по стеклу.
Так, например, из плоских стёкол 1 преподаватель чаще всего монтирует:
а)	сосуды с плоскопараллельными стенками (рис. 300) для демонстрации капиллярности, электролиза уксуснокислого свинца (см. т. II, § 23, 2, и рис. 141 —143), принципа действия гальванических элементов;
б)	стеклянные коробочки для теневого проектирования текучести паров и газов;
в)	клинообразные сосуды для демонстрации капиллярных явлений (см. т. II, § 32, 4, и рис. 227) и др. Плоские стёкла применяются также при проектировании спектров магнитов и записи колебания ножек камертона (см. т. II, § 24, 8, и рис. 148, 151 и 153), магнитных спектров катушек (см. т. I, рис. 120, II), волн на поверхности жидкости (см. т. II, § 57, 1 и 3, и рис. 453 и 457) При изучении оптических явлений плоское зеркальное стекло служит для важных опытов по отражению света (см. т. И, § 54, 3, и рис. 424); из приобретённых или изготовленных (§ 26, 6) зеркал преподаватель создаёт зеркальные шкалы для измерительных приборов и разнообразные приборы по отражению и преломлению света (см. т. II, § 54, 2 и 3, и рис. 422, 423, 426, 432, 568). Разрезая на части бутылки и другую толстостенную посу-
1 Взамен плоских стёкол было бы более рационально для указанных приборов применять листовой плексигласе благодаря простоте и лёгкости его резания, склеивания, сверления и изгибания (§ 10, 8, 11, 2, XI, и 11, 9, VII). Однако плексигласе трудно достать, и он стоит много дороже стекла 28*
Рис. 300. Различные способы изготовления сосуда с плоскопараллельными стенками.
А сосуд состоит из металлического каркаса, внутри которого вставлены два стекла и
। залиты замазкой. В — к толстой дощечке с полукруглым вырезом приклеены с обеих сторон две стеклянные пластинки. С—две стеклянные пластинки, между которыми проложена резиновая трубка, скреплены деревянными‘ск|об-ками. D — устройство, аналогичной предыдущему, но вместо скобок деревянные планочки, связанные нитками.
D
Е
§ 18, 2
437
ду (раздел 2, II), преподаватель получает различные важные части для самодельных приборов (рис. 8 и 301). Наиболее же частыми являются монтажи из колб, бутылок, стеклянных консервных банок с применением пробак, резиновых и, главное, стеклянных трубок (см. т. I, рис. 17 и 18, и т. II, рис. 262, 281, 285). При таком монтаже неизбежнььм явится необходмость в отрезании, сгибании, оттягивании и т. п. стеклянных трубок.
А
Рис. 301. Разрезание бутылок, бутылей и консервных банок для получения воронок, стаканов, колпаков и цилиндров для продавливания стекла атмосферным давлением.
Для удобства рассмотрения все работы со стеклом могут быть разбиты на две группы. К первой группе, которой посвящён настоящий параграф, можно отнести работы, производимые с твёрдым, не размягчённым стеклом, находящимся в холодном состоянии (при комнатной температуре). Некоторые инструменты или приспособления при этом могут применяться в раскалённом виде (накалённая проволока, тлеющий уголёк), но само обрабатываемое стекло, если и нагревается, то далеко не доходит до стадии размягчения. Обработка стекла посредством доведения его до размягчения, характерная для работ второй группы, изложена в § 19.
2.	Материалы
I.	Плоское, или листовое, стекло. Стекло по* своему химическому составу бывает крайне разнообразно. С химическим составом неразрывно связано- и различие в физических свойствах стек
438
§ 18, 2
ла — его твёрдость, цвет (на изломе), прозрачность, тугоплавкость или легкоплавкость и т. д. Преподавателю при его работах с плоским стеклом в физическом кабинете не приходится выбирать для себя какой-нибудь определённый сорт стекла. Преподаватель берёт обычно то стекло, какое имеется под руками — кусок оконного стекла, старые негативы, осколки настольных стёкол и зеркал, бутылки и другую посуду, имеющуюся в кабинете.
У листового стекла преподавателю достаточно различать лишь внешний признак — толщину стекла, от которой всецело зависит лёгкость или трудность обработки стекла, главным образом его резание Тонкие стёкла, например от старых негативов, имеют в среднем толщину около 1 мм. Стёкла средней толщины, например оконные стёкла — одинарные и двойные (бемские), бывают в толщину от 2 до 5 мм. Толстые стёкла, так называемые зеркальные, обычно бывают толщиной в 1 см и более. Поверхность зеркальных с’тёкол тщательно отполирована и является строго плоской.
Чем тоньше стекло, тем легче оно обрабатывается, поэтому при изготовлении самодельных приборов лучше пользоваться тонкими стёклами.
II.	Бутылки и банки. Бутылки, обыкновенные и крупные цилиндрические, а также стеклянные консервные банки, помимо своего прямого назначения, иногда используются разрезанными поперёк (рис. 301). Если бутылку разрезать на две части, то одна из них, включающая дно бутылки, образует стакан, другая совместно с горлышком представляет воронку (рис. 9 и 30’1, Л). Если у круглой склянки и стеклянной консервной банки отрезать дно, то оставшиеся части могут служить в качестве колпака или колокола (рис. 301, В) и прибора для демонстрации прогиба резиновой плёнки или раздавливания стекла под действием атмосферного давления (рис. 301, С) (см. также т. II, § 31, 8, и рис. 221 и 222). Кроме того, из всех этих стеклянных изделий может быть вырезана цилиндрическая часть (рис. 301, D).
III.	Цилиндрическое стекло (стеклянные трубки). Под цилиндрическим стеклом подразумеваются круглые стеклянные трубки различных диаметров, а также изделия из них: цилиндры для собирания газов (рис. 274, Q), мензурки, ламповые стёкла, батарейные и чайные стаканы (рис. 274, L и М). Стеклянные трубки различных диаметров и с различной толщиной стёкол продаются в магазинах Гсслаборснабжения и Главснабпроса. Поперечные сечения в натуральную величину наиболее употребительных трубок показаны на рисунке 302. Для приблизительного суждения об общей длине трубок по их весу можно вос-псльзоваться следующей таблицей:
1 Старые стёкла^, например оконные, подвергавшиеся много лет действию атмосферных условий, разрезаются труднее и сверлятся хуже.
§ 18, 2
439
Общая длина стеклянных трубок в 1 кг
Таблица XXX
Диаметр трубки в мм	Длина в м
3	60—65
4	40—45
5	25—30
6	15—20
15	7—9
20	3—4
25	2
Можно, хотя и с различной степенью трудности, разрезать и узкую трубку обычных размеров, наиболее часто встречающихся в физических кабинетах (наружный диаметр 4—10 мм), и широкую трубку (наружйый диаметр до 40—50 мм). При резании трубки самое важное значение имеет толщина стенок трубки.
24	22	19	17	15
Рис. 302. Размеры в натуральную величину стеклянных трубок (наиболее нужных). Цифры указывают нару?кный диаметр в ш*.
Считается примерно, что для надёжной и успешной резки трубок толщина стенок должна составлять не менее Vs наружного диаметра. Тонкостенные трубки с толщиной стенок менее указанной с трудом поддаются резке и обычно или раздавливаются в самом начале! работы, или дают неправильный излом.
Таким образом, при обрезке цилиндрического стекла приходится различать два случая, отличающихся друг от друга как разной степенью трудности при выполнении работы, так и её приёмами. В одном случае мы имеем дело с небольшими наружными диаметрами (не более 15—20 мм) со сравнительно толстыми стенками по отношению к диаметру (рис. 302). В другом случае приходится резать цилиндры (трубки, бутылки и другие изделия) большого наружного диаметра (от 30 до 100 мм) и с тонкими стенками по сравнению с диаметром. В первом случае обрезание легко выполнимо, во втором т— трудно и требует более сложных приспособлений (см. разделы 5 и 6).
440
$ 18, 3
IV.	Разные материалы. Для сверления стекла нужен скипидар (§ 9, 2, XI) и камфора—смолистое летучее (твёрдое) вещество, которое проще всего приобрести в аптеке. Для шлифовки и притирки стёкол необходимы наждачный порошок (§ 11, 13) и карборундовый или другой брусок, подобный применяемому для точки инструментов (§ 8, 3, XVI).
3.	Инструменты
I.	Алмаз. Для резки стекла необходимо иметь специальный инструмент, носящий название алмаза (рис. 303, Л). Он состоит из толстой латунной пластинки характерной формы, являющейся
Рис. 303. Инструменты для резания стекла: алмаз (Д и В}, стеклорез (С и D), ножи (Е— G) и сверло (Я).
оправой для самого алмаза. Небольшой остроконечный кусочек минерала алмаза (осколок бриллианта) впаян в оправу так, что наружу выдаётся заострённый угол алмаза (рис. 303, В). Оправа снабжается ручкой, за которую держат рукой алмаз при резке стекла. Алмазы различаются по величине кристаллика или по
§ 18, 3
441
номерам. Чем больше кристаллик (номер), тем для резки более толстых стёкол годится алмаз. Для школьной практики вполне достаточен алмаз с небольшим кристалликом, именно № 4. Покупать алмаз следует только в государственном магазине и попросить при этом продавца испробовать алмаз на резке стекла. Производить резание надо осторожно, согласно указаниям, данным в разделе 4, иначе, особенно при сильных нажимах, можно отколоть режущую грань кристаллика и тем самым испортить алмаз. Если это случилось, то иногда всё же удаётся восстановить режущую способность, придав кристаллику в оправе иное положение. Однако для этого надо», рассматривая кристалл в лупу, подогреванием расплавить заливку и пинцетом повернуть кристалл нужным образом (рис. 303, В). Хранить алмаз следует в коробочке на вате, чтобы уберечь кристаллик от ударов и соприкосновения с твёрдыми телами. Поручать резание стёкол возможно только тем учащимся, которые под руководством преподавателя овладели навыками резания.
II.	Стеклорез. Стеклорезом называют инструмент, состоящий из металлической оправы, на конце которой укреплено на оси свободно вращающееся колёсико с острым рантом, диаметром в несколько миллиметров, сделанное из сверхтвёрдого сплава (рис. 303, С и D). Такое колёсико слегка прижимают к стеклу и двигают вдоль намеченной линии надреза, причём колёсико, вращаясь, благодаря своей твёрдости станет делать на стекле надрез, подобный получаемому при резании алмазом. Удобство применения стеклореза заключается в том, что легко вести надрез по любой кривой линии. Недостатком такого инструмента является то, что край колёсика через некоторое время становится тупым \ и инструмент выходит из строя, так как наточить колёсико своми силами и средствами невозможно. Однако к стеклорезу обычно прилагаются два-три колёсика для замены или же они укреплены на поворачивающейся оправе, как показано на рисунке 303, С.
III.	Нож для резки стекла. Для резки цилиндрического стекла инструментом служит специальный нож. Такой нож делают из тонкой (Ь=1—2 мм) полоски хорошей инструментальной (богатой углеродом) стали1 2, выбирая её большей частью путём пробного изготовления и применения ножа. Не всегда удаётся сразу напасть на требуемый сорт стали; поэтому каждый стеклодув, обзаведясь хорошим ножом, тщательно бережёт его.
Стальную полоску стачивают на карборундовом круге с двух сторон для получения острой режущей кромки, как у всякого ножа (рис. 303, £). Затем пластинку закаливают (§ 11, 5), нагрев её до красного цвета и погрузив лезвие в кусок парафина
1 При правильном обращении со стеклорезом колёсико способно прорезать до 100 погонных метров стекл'а.
2 Обычно годится осколок от сломанной косы.
442
§ 18, 3
на глубину примерно 1 см. Д. И. Дьяконов, крупный русский специалист по стеклодувному делу, свой нож из инструментальной стали (серебрянки) закаливал в ртути, охлаждённой до —21° в смеси снега с солью. Такой нож приходилось точить не более двух раз в год. Точка закалённого- ножа производится на твёрдом точильном бруске до получения острого жала (§ 8, 5).
Ножик для резки стекла возможно также сделать из твёрдого, хорошо закалённого, небольшого трёхгранного напильника (например, отслужившего напильника для точки пил) (рис, 139), сточив на точильном бруске две грани напильника так, чтобы исчезла насечка и появились две блестящие плоские фаски (рис. 303, F). Если взять особый вид напильника с очень острым углом между гранями — «надфиль», называемый ножовочным, то можно сточить насечку лишь на одной грани, оставив другую нетронутой; в таком случае получается не прямолинейное жало, а с мелкими зубчиками, как у серпа. Такое жало может оказаться и при заточке обыкновенного трёхгранного! напильника, если натачивание не доводить до конца (рис. 303, G). Однако такое зубчатое жало требует иного приёма резки стекла, нежели прямолинейное, о чём рассказывается в разделе 4.
В качестве ножа для резки стекла можно также применять кусок стерженька из стали «победит», острые рёбра которого хорошо режут стекло.
Изготовление описанных ножей не всегда под силу преподавателю, тем более, что в практике школьного физического кабинета резание стекла не составляет повседневного явления. Поэтому вполне возможно, хотя и с меньшим успехом, производить резание трубок ребром напильника с тем или иным сечением, кроме круглого. Лучше всего для резания подойдут трёхгранные напильники.
IV.	Свёрла для стекла. При просверливании стекла в качестве сверла служит конец трёхгранного маленького напильника (надфиля), самое широкое место грани у которого составляет 4— 5 мм. Чем более сильно закалён напильник, тем лучше он будет сверлить стекло. На самом конце у напильника надо на твёрдом точильном камне или бруске сточить боковые грани до уничтожения насечки и до получения блестящих отполированных плоскостей (рис. 303, Я). Остриё изготовленного таким образом сверла должно при слабом надавливании на кожу руки производить чувствительный укол, прокалывая кожу. Сверло вставляется в обыкновенную дрель (§ 11, 3, VI, и рис. 137). Так как сверло быстро тупится, то во время сверления его приходится два-три раза натачивать.
Для сверления стекла может быть взято также обычное цилиндрическое сверло, применяемое для работ по металлу (рис. 137). Однако его следует закалить, нагрев для этого кончик <в пламени примуса или другой горелки (§ 19, 3) докрасна. Рас
§ 18, 4
443
калённое таким образом сверло, не мешкая, погружают в йусок сургуча или парафина (§ 10, 2, V и XI).
Наиболее же простым и доступным сверлом для стекла является медная проволока или трубочка с применением наждачного порошка, о чем см. в разделе 10.
4.	Резание плоских стёкол
I.	Общие указания о резании. Процесс резания всякого (тонкого и толстого) стекла состоит из двух последовательных операций: нанесение надреза (трещинки) алмазом на поверхности стекла и перелом стекла вдоль этого надреза. Чем стекло толще, тем труднее достигается правильный излом вдоль всего надреза. Случается, что излом идёт местами окольным путём. Особенно плохо, если излом загибается в сторону части стекла, идущей в дело. Поэтому для получения нужного перелома, особенно в случае толстых стёкол, необходимо прибегать к особым мерам (подраздел II).
Перед разрезанием стекла прежде всего надо с помощью тряпки удалить с его поверхности хотя бы малейшие следы грязи и пыли, а тем более отскрести остатки замазки, если режется старое оконное стекло. Затем следует наметить линию разреза, для чего делают на стекле две метки по концам этой линии. Метки наносят или посредством воскового карандаша для писания на стекле (раздел 12, IV), или алмазом в виде коротких чёрточек. Затем на стекло, положенное на гладкую плоскость, кладут толстую линейку параллельно намеченной линии разреза, однако на расстоянии примерно 3 мм от неё, так как на таком расстоянии от края оправы располагается режущее остриё алмаза (рис. 304, А). Иногда вместо наметки линии подкладывают под стекло кусок бумаги, вырезанной в точном соответствии с формой и размерами нужного стекла или, другими словами, выкройку последнего. Тогда укладывание линейки производится на глаз в соответствии с границами выкройки.
Алмаз следует брать в правую руку так, чтобы имеющаяся на его рукоятке метка (чёрный кружок) оказалась обращённой к производящему резание человеку. Резание производится по направлению к себе, но не от себя. Алмаз располагают строго вертикально к плоскости стекла, прижимая его оправой к краю линейки, как к направляющей. Однако случается, что алмаз приходится ставить несколько наклонно, обычно в сторону, противоположную производимому движению (рис. 304, В). Вообще же вопрос о наилучшем положении алмаза, т. е. прямом или наклонном, решается опытным путём посредством пробных резаний на каком-либо ненужном осколке стекла.
Наиболее существенным для успеха резания является нанесение алмазом правильного надреза на стекле, но отнюдь не царапины. Такой надрез представляет собой начало трещины, кото-
§ 18, 4
445
рая при прикладываемом в дальнейшем механическом усилии распространяется на всю толщу стекла.
Правильно сделанный надрез едва заметен, в то время как царапина бывает совершенно ясно видна. Алмазом проводят вдоль линейки, не нажимая на него. Важно заметить, что алмаз, нанося надрез, издаёт чрезвычайно характерный, несколько свистящий, резкий, но отнюдь не царапающий звук. Если же алмаз при неправильном положении царапает стекло, то он сам от этого портится, а стекло никак не может быть изломано по нанесённой царапине.
Преподавателю следует рекомендовать, прежде чем обрезать нужное ему стекло, потренироваться на осколках с тем, чтобы научиться наносить надрез, а не царапать стекло. Обрезание стекла стеклорезом производится так же, как и алмазом по линейке. Не нужно лишь подбирать наклон ручки стеклореза, однако нанесение надреза требует довольно значительного нажима на стеклорез.
Как было уже указано в разделе 3, I, для сравнительно толстых, а тем более зеркальных стёкол должен быт|ь взят алмаз с более крупным зерном (номером).
II.	Разламывание стёкол после надреза алмазом. После правильно сделанного алмазом надреза стекло легко ломается по черте. Если стекло тонкое (не толще 2—3 мм), то достаточно начать излом от самого края, держа стекло за края по обе стороны черты и стараясь его согнуть вдоль неё (рис. 304, Е), благодаря чему (при непрерывном по всей длине надрезе) оно разламывается точно вдоль всего надреза. Если от стекла отрезается край в виде узкой полоски, то для излома захватывают её так, как это показано на рисунке 304, F.
Стекло средней толщины (3—4 мм) после надреза следует положить на край ровной доски (например, край стола) так, чтобы надрез расположился точно вдоль самого края, находясь при этом на верхней стороне стекла. Затем на стекло накладывают линейку так, как это показано на рисунке 304, D, и, взявшись за отрезаемую часть рукой (лучше через тряпку), резким движением наклоняют её вниз, что обычно ведёт к излому стекла по линии надреза.
Для толстых стёкол более надёжным оказывается следующий приём. Положив стекло на ровную поверхность прорезом вниз, осторожно постукивают по стеклу со стороны, противоположной сделанному надрезу, вдоль линии надреза, чем-нибудь, например обоймой или ручкой алмаза (рис. 304, С). Обычно при таком постукивании в том или ином месте образуется трещина на всю толщину стекла, затем она постепенно распространяется вслед за ударами вдоль проведённой черты. Это приём с большим успехом можно применять и для тонких стёкол при криволинейных обрезах.
Если после изламывания на краю стекла остались выступы, то их можно осторожно раскрошить, применяя оправу алмаза (рис. 304, G) или плоскогубцы (рис. 304, Н) (см. также раздел 8).
446
§ 18, 5
5.	Вырезание стеклянных кружков
Зная размер требуемого стеклянного кружочка, подбирают круглый невысокий предмет (коробочка, баночка) с диаметром примерно на 6—7 мм меньше, чем у вырезаемого кружочка. Прижав предмет к стеклу, лежащему на столе, приставляют к предмету алмаз боковой гранью оправы и затем обводят алмазом вокруг предмета, всё время надрезая стекло (рис. 305, Л). Затем, прорезав алмазом несколько касательных к проведённой окружности (|рис. 305, В), начинают осторожно и постепенно обламывать стекло вокруг кружочка (рис. 305, С). Оставшиеся мелкие уголки удаляют плоскогубцами (см. раздел 8).
Рис. 305. Вырезание стеклянного кружка.
При хорошем надрезе нет надобности обрезания по касательным; легко удаётся ударами (с обратной стороны стекла) ребром ручки алмаза вдоль линии надреза вызвать , в одном месте этой линии трещину и затем её распространить такими же ударами на всю окружность. Таким путём из целого куска стекла вынимается внутренний вырезанный кружочек (рис. 305, D). Так как в большинстве случаев такие стеклянные кружочки приходится вставлять в справу какого-либо прибора, то края кружочка могут в крайнем случае иметь небольшие неровности, оставшиеся после неудачного отламывания лишнего стекла.
§ 18, б
447
6.	Резание узких трубок
Резание трубок в принципе подобно резанию тонколистнога стекла. Для разрезания трубки надо сделать надрез ножом или напильником (раздел 3, III) и затем переломить стекло по сделанному надрезу.
Приём резания, т. е. характер движения острия ножа по поверхности разрезаемой трубки, зависит от формы лезвия. Если жало прямолинейное (рис. 303, Е и F), то, положив трубку на стол, прикладывают жало ножа к поверхности трубки и путём лёгкого нажима катят трубку по столу, ограничиваясь лишь частью (например, хд) полного оборота. При этом по одному и тому же месту трубки лезвие ножа должно пройти только один раз без повторений (рис. 306, Л). Если же жало с зазубринами
(рис. 303, G), то таким ножом надо трубку пилить, как пилой, проводя остриём с заметным нажимом поперёк трубки взад и вперёд несколько раз по одному и тому же месту. В обоих этих случаях в результате на трубку должна быть нанесена узкая царапина и притом примерно на окружности трубки; только в случае значительного наружного диаметра трубки (более 1 см) царапину следует нанести вокруг всей трубки.
После того как на трубке сделан надрез, её надо разломить по» линии разреза на две отдельные части. С этой целью трубку берут двумя руками, располагая их по обе стороны от надреза и не очень близко к нему (не ближе 1,5—2 см) (рис. 306, С). Далее производят одновременно два действия. Стараются трубку согнуть (сломать) в месте надреза, создав упор при помощи больших пальцев, причём сделанная трещина должна находиться на выпуклой стороне изгибаемой трубки, и в то же время стараются трубку разорвать в месте разреза. Это второе действие имеет целью после перелома трубки удалить друг от друга по
448
§ 18, 7
лученные части трубки, чтобы их острыми краями, появившимися в результате разрыва трубки, не поранить рук в случае неосторожного движения. Такой приём перелома трубок всегда приводит к успешному результату и даёт ровный излом при условии, если диаметр трубки мал (не более 10 мм), толщина стенок сравнительно значительна и отламываемые части такой длины (не менее 6—8 см), чтобы их можно было удобно держать руками. Это последнее условие неосуществимо, когда приходится отрезать от трубки короткий кусочек (примерно в 1—2 см) или разрезать пополам короткую трубочку (в 5—6 см). В таком случае короткие куски трубки захватывают пальцами (иногда двумя — большим и указательным) обязательно чдрез тряпку и стараются отломить нужный кусок. Неровности края, полученные при переламывании трубки, могут быть выравнены при помощи плоскогубцев так же, как и края плоского стекла (раздел 4, II, рис. 304, Н). Лучше же оплавить такие неровности, прибегнув к пламени какой-нибудь горелки (§ 19, 9).
Изложенный приём не всегда удаётся для тонкостенных трубок, так как такие трубки очень легко раздавливаются не только при разламывании их, но даже при нанесении надреза, особенно напильником. Совсем неприменим этот приём к цилиндрическому стеклу, сравнительно большого диаметра (в несколько сантиметров) (раздел 7).
7.	Резание широких трубок и бутылок
I.	Общие указания. Приёмы разрезания бутылок, склянок и трубок (цилиндрического стекла) с большим наружным диаметром (более 2—3 см) одинаковы, так как нельзя переломить надрезанную трубку, как это делалось с узкими трубками, и необходимо прибегнуть к иному способу. Этот способ заключается в создании вдоль окружности трубки или бутылки кольцевой узкой полоски, имеющей весьма значительно большую температуру, чем прилегающие части стекла (резкий скачок температуры). Для осуществления этого поступают так. Сделав кольцевой надрез (обычно напильником) вдоль всей окружности цилиндра, нагревают возможно более узкую полоску стекла вдоль надреза до температуры в несколько сотен градусов (но далеко не до красного каления) и затем быстро охлаждают холодной водой или холодным воздухом. Тогда стекло треснет при таком охлаждении. При более или менее глубоком и непрерывном надрезе стекло лопается точно по линии прореза, но не исключена возможность неудач, особенно при очень больших диаметрах труб, когда трещина идёт криво, отклоняясь в сторону от намеченной линии и направляясь даже вдоль образующей цилиндрической поверхности. Существует несколько способ для нагрева стеклянных цилиндров указанным образом, как это описано в последующих подразделах II — V.
§ 18, 7
449
II.	Разрезание проволочным раскалённым крючком. Простой, но сравнительно мало надёжный способ состоит в прикладывании к стеклу накалённой докрасна проволочной дуги, изогнутой по форме разрезаемого цилиндра. Необходимым условием является охват нагревом большей части окружности и притом точна по одной линии надреза без сдвига крючка в сторону. Для соблюдения этого условия нельзя и цилиндр, и крючок держать в руках навесу. Надо один из них укрепить неподвижно, а другой вращать без продольных сдвигов (рис. 307, Д). Ненадёжность способа обусловлена быстрым остыванием накалённой проволоки после прикосновения к холодному стеклу, а иногда — при некоторой медлительности мастера — ещё до. прикосновения.
III.	Разрезание проволокой, накалённой током. Для нагревания следует применить никелиновую или железную проволоку (d = 0,3—0,5 мм), накаливаемую током от городской сети (силой около 4—5 ампер) (§15, 2, V). Можно взять часть спиральки от перегоревшей электроплитки; затруднение, которое здесь встретится, заключается в выпрямлении витков спиральки (§ 14, 10, V), ставшей ломкой. Кусок проволоки следует взять несколько длиннее окружности стеклянного цилиндра и обвить проволоку одним витком кругом цилиндра вдоль линии разреза (рис. 307, В). В том месте, где начало витка сходится с его концом и может произойти короткое замыкание, надо проложить кусочек асбеста или слюды, чтобы не допустить взаимного соприкосновения проволок. Стеклянный цилиндр полезно закрепить на его концах. В случае применения тока освещения накал проволоки регулируют заранее подобранным реостатом, проще и надёжнее всего ламповым (см. т. II, § 43,7, и рис. 308). Можно произвести включение к осветительной сети через трансформатор (120/12 в или 120/6 в) или воспользоваться батареей аккумуляторов (рис. 307, В). Хотя проволока в той части, где она непосредственно прилегает к поверхности стекла, не накаливается в той мере, как на свободных концах, но достаточно нагревает стекло, чтобы скоро вызвать трещину по всей окружности и разрыв цилиндра на две части. В. В. Лермантов утверждает, что таким приёмом можно отрезать узкие кольца шириной в 2—3 мм.
IV.	Разрезание остроконечным пламенем. Нагревание надреза на стеклянном цилиндре можно производить остроконечным пламенем, полученным посредством паяльной трубки от спиртовой или газовой гарелки (§ 19, 4, II, и рис. 314). Конусообразное пламя своей острой вершиной направляется на прорез, сделанный вдоль окружности цилиндра, и нагревает сравнительно узкую полоску (рис. 307, С). Чтобы эту полоску ещё более сузить, с обеих сторон от неё на расстоянии 2—3 мм обертывают цилиндр двумя полосами фильтровальной бумаги, сложенными в несколько (4—6) слоёв и хорошо намоченными водою; для закрепления эти полосы сверху обвязывают нитками. При нагре-29 Е. Н. Горячкич, т. III
Рис. 307. Различные способы разрезания бутылок и цилиндрического стекла
§ 18, 8
45 И
вании необходимо непрерывно и быстро вращать стеклянный цилиндр, но так, чтобы конус пламени скользил по одной линии, не отклоняясь в сторону. Для этого следует цилиндр положить на стойку, подобную козлам, но с боковым упором, препятствующим продольному смещению цилиндра. Стекло следует нагревать недолго (несколько секунд) и, прекратив нагревание, подуть на нагретую полоску, что должно привести к разламыванию стекла. Сильно нагревать не следует, так как сильное, а значит продолжительное нагревание даёт широкую полосу на-грев<а и не может вызвать трещину. Если излома не получилось-и нужно приём повторить, то надо перед новым нагреванием дать стеклу совершенно остыть.
V.	Разрезание нагреванием трущейся бечёвки. Нагревания стеклянного цилиндра по линии надреза можно достигнуть посредством трения. С этой целью применяют тонкую, прочную кручёную бечёвку (рис. 307, D). Один её конец привязывают к неподвижному предмету, например к крюку на стене, к ручке двери и т. п., затем охватывают по линии надреза в виде одного витка стеклянный цилиндр, который надо разрезать, и второй конец бечёвки завязывают большой петлёй, образующей пояс вокруг талии работающего. Смещением своего корпуса можно достаточно сильно натянуть бечёвку. Тогда, держа цилиндр двумя руками за его концы (предполагается, что длина цилиндра невелика), начинают двигать цилиндр вперед и назад (от себя и к себе), заставляя тем самым бечёвку с силой тереть стекло и его нагревать. Такое натирание надо производить несколько (3—5) минут, пока' стекло не нагреется в полосе трения достаточно сильно. Прекратив движение и освободив цилиндр, его немедленно или обливают холодной водой, или в неё погружают. Такое охлаждение вызывает трещину и распад цилиндра на две части с ровной линией разреза. Необходимым условием успеха является полное отсутствие продольного сдвига бечёвки и потому трение ею точно по одному и тому же месту по линии сделанного подпилком надреза. Чтобы сохранить неизменной линию, по которой бечёвка скользит по стеклу, следует по обе стороны от намеченной линии наклеить на цилиндр или привязать нитками две полоски картона или толстой бумаги в несколько слоёв; эти полоски ввиду двух колец с ровными внутренними краями, отстоящими друг от друга на расстоянии 1—3 мм (в зависимости от толщины бечёвки), образуют желобок, вдоль которого должна двигаться бечёвка, трущая стекло. В случае конической формы стеклянного предмета приклеивание направляющих полосок обязательно.
8.	Отделка краёв у стекла
После разреза или, точнее, после перелома стекла, как пдо,Сг кого, так и цилиндрического, края • стекла вдоль линии излома S9*
452
§ I*, 9
оказываются неровными, с выступами, зазубринами и острыми шипами. В таком случае возникает необходимость выровнять край стекла.
Чтобы грубо подравнять неровные края после обрезки, применяют плоскогубцы, но отнюдь не с целью отламывания торчащих кусочков стекла целиком. Надо, осторожно нажимая на края стекла самыми концами плоских губ инструмента, постепенно и понемногу крошить или раздавливать края стекла (рис. 304, Н). При таком приёме вероятность зайти при выравнивании .за пределы черты, проведённой алмазом, невелика.
Следующей стадией отдели краёв стекла является опиливание при помощи напильника или точильного бруска. Напильник берётся личной для толстых стёкол и бархатный для тонких {рис. 138 и 139). Работа ведётся в мокром состоянии; для смачивания напильника применяют воду, керосин, скипидар; всего лучше взять 10°/о раствор камфоры в чистом скипидаре (раздел 2, IV). Из точильных брусков годятся наждачные и карборундовые; причём вторые обходятся без смачивания, хотя применение воды вреда не принесёт. При работе нельзя сильно надавливать на стекло; двигать инструмент надо не поперёк стекла, а вдоль его края. Чем тоньше стекло, тем нужно осторожнее работать. Для получения совершенно прямолинейного края стекло перемещают взад и вперёд по поверхности бруска.
Необходимо иметь в виду, что как напильник, гак и брусочки сильно портятся при такой работе: напильник тупится, на брусочках возникают царапины. Поэтому для обработки стекла рационально выделить специальные инструменты.
9.	Пришлифовка стёкол
I.	Общие указания. Шлифовка чаще всего производится для круглых стёкол, главным образом ранта горлышек у банок, цилиндров для собирания газов, и составляет окончательную, завершающую стадию отделки краёв цилиндрического стекла. Яришлифовка же всегда является двусторонним делом, так как два отдельных объекта пришлифовываются друг к другу; например рант горлышка и плоская пластинка; пробка и горлышко; край колпака и плоское стекло и т. д.
Во всех случаях вспомогательным материалом служит наждачный или карбрр^ндовый порошок, смоченный скипидаром или, как в случае ’отделки краёв стекла, раствором камфоры в скипидаре (раздел 2, IV). Такой порошок помещают в промежутке между двумя пришлифуемыми друг к другу поверхностями. По мере хода работы, когда поверхности постепенно всё более и более притираются друг к другу, берут более мелкий порошок и, наконец, применяя самый мелкий порошок, заканчивают работу/Во время работы надо следить, чтобы всё пространство между трущимися поверхностями без пропусков было
§ 18, 9
453
заполнено порошком, который при притирке выдавливается наружу. Сильно нажимать с целью ускорить процесс не следует; надо помнить, что работа очень трудоёмкая и требует длительного времени.
II.	Притирка цилиндрического стекла и пластинки. В физическом кабинете чаще всего требуется притирка края цилиндрического стекла к плоскому стеклу. Примером может служить прибор для раздавливания стекла атмосферным давлением (см. т. II, § 31, 8, и рис. 222), клапан Бойля (см. т. II, § 28, 9, и рис. 177).
Прежде всего необходимо добиться, чтобы края стеклянного цилиндра представляли собой плоскость. С этой целью берут кусок толстого зеркального стекла и укрепляют (на столе) неподвижно в горизонтальном положении. На стекло насыпают рекомендованный выше) порошокх. Затем ставят на стекло и на порошок цилиндр тем краем, который надо обработать. Слегка прижимая рукой цилиндр к стеклу, начинают двигать цилиндр по всем направлениям, придавая ему по возможности круговые пути и стараясь их разнообразить. По мере стирания и размельчения крупинок порошка, треск при работе, вначале громкий и резкий, становится более мягким и значительно! слабеет. Тогда надо удалить отработанный порошок и сменить его свежим, всего лучше более мелким.
Когда рант цилиндра сделан плоским, к нему притирают стеклянную пластинку, предназначенную служить крышкой. Приём остаётся совершенно таким же, как в предыдущем случае, с той разницей, что цилиндр остаётся неподвижным, его край покрывается порошком и в движение приводится стеклянная пластинка. Для удобства полезно к пластинке сургучом приклеить ручку: пробку или деревянный кружок (розетку) (§ 15, 2, VII). Если имеется матовое пдрское стекло, то можно его пустить в дело без дополнительной притирки.
Надо заметить, что две матовые соприкасающиеся поверхности, даже специально пришлифованные друг к другу, в сухом состоянии не дают герметического запора и обязательно должны быть смазаны вазелином или тавотом (§ 12, 17, 5).
III.	Притирка кранов и стеклянных пробок. Примерно так же, как это описано в подразделе II, притираются стеклянные пробки и краны (рис. 296, Л). Одной рукой держат склянку или оправу крана, а другой вращают взад и вперёд пробку или кран, обязательно часто перемещая место начала движения. Притираемые поверхности необходимо предварительно смазать смоченным порошком наждака, как было указано выше. Работа эта требует осторожности, терпения и продолжительного време-
1	Порошок необходимо смочить раствором камфоры в скипидаре (раздел 2, IV)
454
§ 18, 10
ни, особенно если пробка или края значительно больше отверстия или имеют большие неровности. В таких случаях иногда не разумно затевать работу. Только в случае незначительных расхождений, требующих небольшой притирки, работа даётся без особой затраты сил и времени.
10.	Сверление стекла
Сверление стекла — работа не столько трудная, сколько требующая большого терпения и очень продолжительного времени. Нередко, впрочем, бывает, что при всей осторожности стекло всё-таки лопается и притом иногда в самый последний момент работы, так что весь длительный труд пропадает даром.
Просверливаемое стекло кладётся на ровную плоскость, застеленную мягкой материей, например байкой. Наметив место для отверстия, помещают туда остриё сверла, вставленного в дрель (§ 12, 3, VI, и рис. 155, В). Чтобы сверло не смогло.' сойти в сторону, полезно на стекло наклеить дощечку из фанерки с просверленным в ней отверстием. Это отверстие служит направляющей для сверла. Сверлом, согласно указаниям, данным в разделе 3, IV, является отточенный на. конце трёхгранный напильник или обычное цилиндрическое сверло (рис. 137, С и 303, Н). Свёрла необходимо время от времени смачивать скипидаром или лучше раствором камфоры (раздел 2, IV) в скипидаре. В случае применения цилиндрического сверла иногда рекомендуют взамен скипидара пользоваться 1О»/о раствором серной кислоты (§ 24, 3, 1) Ч
При сверлении нельзя сильно нажимать на стекло, чтобы не раздавить его; особенно внимательно и осторожно надо работать перед окончанием просверливания, когда сверло вот-вот должно пройти наскозь стекла. Малейшая неосторожность в этот момент (главным образом чересчур сильный нажим*) приводит к гибели стекла. Как только сверло прошло насквозь и чуть вышло с противоположной стороны, дальнейшее сверление прекращают, хотя дырочка имеет коническую форму с узким отверстием у вершины. Дело в том, что расширить отверстие до требуемого диаметра гораздо легче, чем сверлить, хотя осторожность надо соблюдать и здесь. Расширяют обычно заострённым концом трёхгранного напильника, стараясь не столько вращать его, сколько наклонять в стороны, чтобы постепенно и понемногу крошить края отверстия и таким путём расширять .
,В книге В. Н. Цейтлин «Советы по изготовлению учебных пособий и инвентаря» указывается, что сверлом может служить медная трубка, заполненная мелким наждачным порошком, смоченным водой.
*	1 Очевидно', что после сверления сверло нуждается в промывке в рас-
творе щёлочи (соды).
§ 18, 11
455
Тем же автором так описывается ещё более простой способ: «При помощи обыкновенной дрели можно просверлить стекло, взяв вместо сверла короткий кусочек проволоки из красной меди. Никакого заострения на конце этой проволочки делать не нужно. Стекло в месте сверления необходимо время от времени смазывать пастой, приготовленной по следующему рецепту:
наждака в порошке.........4	части
камфоры в порошке.........2	части
скипидара...................2	части
Камфору нужно растворить в скипидаре и перемешать с наждаком.
Сверление очень облегчается и ускоряется, если применить дощечку с направляющим отверстием».
11.	Изготовление сосуда с плоскопараллельными стенками
Сосуды с плоскопараллельными стенками (рис. 300) нужны в основном для проектирования на экран некоторых электролитических и капиллярных явлений (см. т. II, § 23, 2 и 3, и рис> 141 —143, ит. 1, § 93, 3, и рис. 204). Для устройства таких сосудов совершенно необходимо (во избежание искажений при проектировании) выбирать бесцветные и ровные стёкла. Таким качествам удовлетворяет лучше всего зеркальное стекло, однако его толщина (до 1 см) крайне затрудняет его применение. Можно также подобрать хорошие куски оконного стекла (толщина около) 3—4 мм). Наконец, для упрощения обработки можно ограничиться стёклами от старых негативов, отмыв желатиновый слой, для чего их приходится отмачивать в воде. Среди негативов всегда наверно удастся найти нужные по качествам стёкла Ч
Сосуды могут быть изготовлены различными способами:
а)	Боковые стенки и дно сосуда а выгибаются из металлического листа (цинка или жести) по соответствующей выкройке (рис. 300, А). В углах, где сходятся встык загибы у стенок и дна, производится спаивание (§ 12, 7) мест соприкосновения. Внутрь сосуда вкладываются соответственно вырезанные стёкла и по краям замазываются оконной замазкой или заливаются менделеевской замазкой (§ 10, 7, IV), или, что хуже, сургучом. В последних случаях мелкие кусочки замазки насыпают в заливаемый угол и затехМ осторожно снаружи прогревают этот угол на горелке до плавления замазки. Когда замазка, став жидкой, растечётся, кончают нагревание и дают замазке остыть, не меняя положения сосуда. Если же внутри каркаса к боковым стен-кан и дну припаять полоски, параллельные закраинам передней
1 Ис1Пыта1Н1И'е оптических качеств стекта проще всрго ппои ввести, прибегнув к теневому проектированию (см. т. II, § 24, 3). Все неровности на по-верхнкмлях стекла обнаружатся в виде темных пятен и светлых бликов.
456
§ 18, 12
и задней стенок и отстоящие друг от друга на расстоянии, немного большем толщины стекла, то получатся пазы, внутри которых будут вставлены стёкла. Залитые замазкой (описанным выше образом) стёкла станут удерживаться много прочнее, чем без пазов.
б)	Сосуды можно делать с деревянным основанием и стенками. Для изготовления вырезают из твёрдого! дерева (берёзы) или из куска многослойной фанеры деталь в показанной на рисунке 300, В формы. Лучше всего дощечку предварительно пропитать парафином, согласно указаниям, данным в § 10, 5, III. Если этого не сделать, то внутреннюю поверхность детали в необходимо обмазать менделеевской замазкой, сургучом или парафином и для сцепления с деревом оплавить нагретой «кочерёжкой» (рис. 124). Эта операция нужна во избежание пропитывания дерева раствором, наливаемым для опытов в сосуд. Подобной обмазке менделеевской замазкой подвергают и те стенки детали в, на которые должны быть наклеены стёкла. Стёкла на не успевшую застыть замазку надо накладывать подогретыми. Подобное склеивание возможно* произвести также, воспользовавшись масляной замазкой (§ 10, 7, II и III).
в)	Третий способ изготовления сосуда, являющийся наиболее простым и быстро осуществимым, показан в двух вариантах на рисунке 300, С и D. Стенки и дно сосуда изготовляются из каучуковой толстостенной трубки (рис. 280). Вполне пригодны также жёсткие трубки, применяемые при проводке электрического освещения для пропуска проводов через стены зданий (§ 17, 2, III). Если же преподаватель располагает только тонкостенными каучуковыми трубками, то внутрь их надо вставить одну или несколько бечёвок (рис. 300, Е). Общее скрепление деталей в сосуд производится посредством деревянных «скоб» с, вырезанных из крепкого дерева или же при помощи четырёх планочек, связанных сверху и снизу проволокой или бечёвкой d (рис. 300, С и D). Крупнейшим достоинством этих конструкций, особенно со скобками с (рис. 300, С), является возможность лёгкой разборки сосуда для его промывок после опытов.
12.	Разные рецепты и советы
I.	Матирование стекла. Матовые стёкла нужны в качестве полупрозрачных экранов для опытов по оптике (см. т. II, § 52, 4, и рис. 416). Сделать поверхность стекла матовой возможно очень просто химическим путём посредством травления плавиковой кислотой, однако пары этой кислоты настолько ядовиты, что в школьных условиях такая работа недопустима. Механическим путём, поступая так же, как при шлифовке (раздел 9), т. е. посредством наждачного порошка, нетрудно сделать, стекло матовым. Мелкий наждачный порошок захватывают на смоченное
§ 18, 12
457
водой основание пробки и трут им поверхность стекла, совершая круговые движения. Ещё лучше наклеить на деревянный брусочек осколок стекла и перемещать его по матируемому стеклу, покрытому наждачным порошком, смоченным водой.
II.	Нанесение зеркального слоя. Для некоторых приборов по оптике нужны зеркала. Зеркало проще всего приобрести готовым в магазинах ширпотреба, тем более, что стоит оно недорого. Такое зеркало можно разрезать на части нужной величины, например на полоски для демонстрации отражения света от кривых поверхностей (см. т. II, § 54, 4, и рис. 426) или для устройства лабораторных приборов (см. т. II, § 70, 2, и рис. 508) и др. Разрезание производится алмазом или стеклорезом (рис. 303 и 304) согласно указаниям, данным в разделе 4. Резание производят с той стороны зеркала, которая свободна от зеркального слоя. Зеркало возможно изготовить также своими силами и средствами, прибегая к серебрению стекла (§ 26, 6, I—III). Проще всего изготовить чёрное зеркало, которое, например, вполне пригодно для указанных выше лабораторных приборов, калейдоскопа и других приборов. Для изготовления такого зеркала стекло тщательно промывают, высушивают и с одной из сторон покрывают с помощью кисточки два раза чёрным спиртовым (§ 9, 2, IX) или асфальтовым (§ 9, 10) лаком. Особенно хорошо отражает чёрное зеркало, изготовленное на зеркальном стекле.
III.	Вытравливание надписей на стекле. Для получения на стекле несмывающихся надписей, например на бутылках с химикалиями и шкалах, составляют отдельно два раствора:
а)	хлористого цинка (§ 12, 2, IV) .... 14 частей соляной кислоты (§ 24, 3, II) .... 65	»
воды.................................500	»
б)	поваренной соли......................36	»
сернокислого калия.....................7	»
воды.................................500	»
Оба раствора в равных частях смешивают в углублении, сделанном в толстом куске парафина (§ 10, 2, V). Полезно к смеси растворов добавить две-три капли туши (не чернил!), чтобы производимые надписи были заметны во время их выполнения. Надпись производят острым кончиком кисточки для акварельных красок (рис. 105) или чистым пером. Надпись вытравливается на стекле примерно через полчаса, после чего производится промывка стекла водой.
IV.	Карандаши для писания на стекле. Надписи на стеклянной посуде можно производить специальным карандашом, изготовленным сплавлением 2 частей воска с 1 частью говяжьего сала (§ 10, 4, VIII). Краски сухие: сажа, белила, киноварь, жёлтый крон (§ 9, 2, I) добавляются в горячую смесь в количестве 1—2 частей и стираются в подогретой ступке. Для большего
458
§ 18, 12
удобства при писании смесь отливают палочками в бумажных формах (§ 10, 4, IX).
В. Н. Верховский рекомендует для изготовления красного карандаша брать: 4 части стеарина, 3 части говяжьего сала и 2 части воска. Смесь расплавляют и прибавляют 6 частей сурика и 4 части поташа в порошке. Нагревают, размешивая в течение V2 часа, после чего смесь можно разлить в бумажные или стеклянные трубки диаметром 1—>1,5 см. После застывания стеклянную трубку с поверхности нагревают, стержень выталкивают и обёртывают станиолем.
Карандаши для писания по стеклу имеются также в продаже в магазинах Плавснабпроса.
V.	Мытьё и протирка стёкол. Промывку загрязнённых стёкол проще всего производить в воде, в которой растворено некоторое количество обыкновенной соды или лучше порошка для стирки белья. После промывки стекло вытирают чистой тряпкой или, что много лучше, смяГгой газетной бумагой.
Для протирки стёкол составляют кашицу из мелкоистолчён-ного мела, воды с примесью спирта или водки и с добавлением самого небольшого количества нашатырного спирта (§ 24, 3, II) Ч Смесь, растирая её круговыми движениями, наносят посредством тампона (рис. 105, Е) на стекло и оставляют до полного высыхания, после чего мел стирают мягкой чистой тряпкой или куском измятой газетной бумаги.
VI.	Клей для стекла, фарфора и др. Для надёжного приклеивания тканей, бумаги и картона к стеклу следует применять сапоновый лак (раствор целлулоида в ацетоне) (§ 9, 7) или, что почти то же, клей «Геркулес», продаваемый в магазинах ширпотреба.
Приводим различные рецепты для склейки стекла со стеклом и с металлом, с тем чтобы преподаватель мог выбрать тот из них, для составления которого у него найдутся нужные вещества.
Для склеивания стекла, фарфора, кости, минералов и т. п. могут служить такие составы:
а) Желатин (§ 8, 2, XII) намачивают в воде до поглощения им равного объёма воды. Затем, залив желатин, разрезанный на кусочки, примерно ровным объёмом уксусной кислоты (эссенции) (§ 24, 3, IV), осторожно нагревают до расплавления желатина. После охлаждения смесь должна застыть в плотное желе; в противном случае её вновь разогревают и добавляют желатина. Склеиваемые поверхности тщательно промываются, высушиваются и смазываются (лучинкой или кисточкой) расплавленной смесью, плотно сжимаются и так оставляются на сутки.
1 Следует обратить внимание, чтобы с мелом не попали песчинки,, вызывающие обычно царапины на стекле; поэтому мел следует истолочь из кускового (для писания на доске) или Приобрести в аптеке чистый зубной порошок (без примеси ароматических масел).
§ 18, 12
459
б)	Из вишнёвого клея (§ 20, 2, III), растворяя его в воде, приготовляют густой сироп, куда на его 2 части добавляют 1,5 части крахмала в порошке и 0,6 части сахара. Затем производят нагревание в водяной бане (рис. 65), пока крахмал, сварившись, не растворится. Для хранения необходимо добавить как консервирующее вещество кусочек камфоры (раздел 2, IV). Склеивание производится так же, как и желатинным клеем (пункт «а»).
в)	Творог отнюдь не жирный (из снятого молока) заливают нашатырным спиртом и оставляют (в закрытой посуде) на несколько часов до растворения, т. е. получения однородной клейкой полупрозрачной массы, однако ‘ полученный таким образом казеиновый клей при хранении портится.
Склеивать им надо так же, как указано в пункте «а».
г)	Хорош также следующий состав:
жидкого стекла (§ 9, 2, XIII) — 1 часть в котором разведено:
мела мелко истолчённого ... 3 части окиси цинка...................1 часть
Клей засыхает через 6—8 часов.
VII.	Окрашивание стёкол прозрачными лаками (см. § 9, 8).
VIII.	Замазки для приклеивания металлических пластинок к стеклу.
а)	Смесь жидкого стекла (§ 9, 2, XIII) с порошком мела.
б)	Смесь столярного клея (§ 8, 2, XII) с патокой (20%).
в)	Тесто из декстрина (§ 20, 2, III) с сахарной пудрой.
Водокислото- и щёлочеупорная замазка.
Замазка может быть применена для склеивания и заполнения трещин в металлах, камнях, фаянсе, стекле и т. п. Замазка очень прочна и хорошо» противостоит действию воды, кислот и щелочей. Для приготовления её смешивают:
глета свинцового (§ 9, 2, 1).100	частей
глицерина...................8—10 »
Замазку хранить нельзя, так как она быстро отвердевает.
Замазка для камня, стекла, кости, рога, фаянсаидерева.
Гипс или лучше алебастр (как отвердевающий более медленно, чем гипс) смешивают с жидким раствором гумми-арабика (§ 20, III). Смесь быстро отвердевает в массу, с трудом поддающуюся действию ножа.
По другому рецепту берут:
гумми-арабика..............1 часть
алебастра..................4 части
и смешивают их с насыщенным холодным раствором буры.
460
§ 19, I
Смолка для заливки самодельных сухих элементов.
Для получения смолки составляют:
парафина (или воска)....................2	части
канифоли (§ 10,	2,	VIII)................3	»
или вара сапожного.....................................1	часть
канифоли ...............................5	частей
§ 19. О СТЕКЛОДУВНОМ ДЕЛЕ. ГОРЕЛКИ
1.	Назначение работ
Как было выяснено в § 18, 1, все работы со стеклом подразделяются на две группы — работы со стеклом в холодном состоянии и работы со стеклом в нагретом до размягчения состоянии. Работы первой группы описаны в предыдущем параграфе. Вторую группу составляют работы со стеклом, известные под названием стеклодувных. Во всех таких работах стекло нагревается на горелке до размягчённого состояния (примерно! до 600—800°), когда оно начинает течь; тогда в стекле, как в жидкости, возникают и начинают проявляться такие молекулярные силы, как силы поверхностного натяжения, со всеми характерными для них свойствами. При этих работах часто приходится прибегать к раздуванию воздухом выполняемого изделия с целью придания ему требуемой формы. Этот приём даёт повод называть работы стеклодувными. Такие работы, начиная от сгибания стеклянной трубки и кончая выдуванием шарика, могут служить объектом демонстрации на уроках, когда речь идёт о пластических свойствах тел.
Преподавателю в практике работы физического кабинета приходится иметь дело со сравнительно небольшим числом видов работ по стеклодувному делу и притом самых простых и не требующих специального мастерства. Все такие работы выполняются с узкими стеклянными трубками и своей целью имеют монтаж приборов путём соединения отдельных частей (рис. 405) (см. т. II, рис. 218, 262, 273, IV, 281 и др.), или изготовление сообщающихся трубок, в частности жидкостных манометров (см. т. II, рис. 171, 174, 211, 226, 268).
Из числа других нужных работ следует упомянуть об изготовлении капиллярных трубочек (см. т. II, § 22, 2, и рис. 142). Таким образом, преподавателю семилетки необходимо овладеть следующими простейшими навыками стеклодувного дела: разрезать трубку, оплавлять её конец, запаивать её и сделадъ миниатюрную пробирку, оттягивать конец трубки, изготовлять капилляр, сгибать трубку под прямым или иным углом, согнуть U-об-разную трубку и спаивать две трубки впритык. Однако работы
§ 19, 2
461
по стеклодувному делу настолько увлекательны, что, как правило, преподаватель, усвоив перечисленные выше приёмы, обычно овладевает мастерством по выдуванию шариков и изготовлению воронок химического типа (рис. 321), а также тройников. Как показывает практика, учащиеся весьма охотно, вне зависимости от того, нужно. или не нужно то или иное выполненное ими изделие, работают по стеклодувному делу.
Оборудование, нужное для совершения указанных работ, весьма просто, а если в последующем описываются специальные формы горелок, в том числе и газовых, то это производится прежде всего согласно установке, принятой в настоящей книге и заключающейся в показе всех возможностей, начиная от примитивных и кончая совершенными, приближающимися к технике современности. Кроме того, описание различного вида горелок в добавление к сведениям, изложенным в томе II, § 18, 1—5, и показанным там на рисунках 127—130, предпринято, поскольку такие знания составляют вообще одну из важных частей лабораторной техники. В последующем изложении достаточное внимание уделено также вопросу о строении пламени, поскольку эти знания вообще важны для каждого преподавателя, вне зависимости от того, занимается ли он стеклодувным, делом или нет.
2.	Стеклянные легкоплавкие трубки
Температура, при которой стекло размягчается и плавится, зависит от сорта стекла. Соответственно с этим различают легко-плавкиес натровые и свинцовые1 и тугоплавкие (калиевые) стекла. Легкоплавкое стекло становится мягким и гнётся при 500— •600°, в поперечном изломе оно бесцветно или, как говорят, обладает белизной и блеском; такое стекло часто называют хрустальным. Встречаются также сорта легкоплавкого стекла, которые на торце имеют желтоватый или розоватый оттенок.
Тугоплавкое стекло (обычно фабрики «Красная горка», под Ленинградом) в изломе имеет зеленоватый оттенок и размягчается при температуре 700—900°; многие горелки, как, например, спиртовая лампочка, непригодны для работ с таким тугоплавким стеклом. Преподавателю, особенно начинающему свою практику в стеклодувном деле, следует всячески избегать тугоплавкого, стекла, так как в некоторых условиях самое большое, что ему удаётся, — это только* согнуть тугоплавкую трубку.
Для всех стеклодувных работ, которые далее описаны и которые могут встретиться преподавателю физики в его практике, материалом служат узкие относительно, толстостенные трубки из легкоплавкого стекла (рис. 302). Легкоплавкость — самое важ
1 Признаком свинцового стекла является, между прочим, его свойство чернеть в восстановительном пламени; такое почернение, особенно пока оно незначительно, например, в виде отдельных небольших тёмных пятен, может быть уничтожено в окислительном пламени (раздел 5).
462
§ 19, 3
ное условие, так как оно является совершенно необходимым не только для успеха, но по большей части для возможности выполнения работы в школьной обстановке. Такие трубки есть в продаже в магазинах Гослаборснабжения и Главснабпросц. Некоторые данные о размерах трубок и др. приведены в § 19, 2, III (рис. 302). Если у преподавателя имеются трубки неизвестной плавкости, то пригодность их для стеклодувных работ проще всего обнаружить при помощи пробного нагрева трубки на калкой-либо горелке, например на спиртовой лампочке — легкоплавкая трубка должна начать гнуться.
Преподавателю физики при работах со стеклянными трубками надо ограничиться трубками средней ширины (диаметр около 1—1IV2 см) со стенками средней толщины (около 1у2—3 мм). В расчёте на такие трубки и даны последующие описания приёмов работы. Трубки широкие и тонкостенные требуют специальных и более сложных приёмов для своей обработки, которые здесь не описаны.
3.	Горелки для обработки стекла и других материалов
I. Газовые горелки с дутьём (стеклодувные). Если в школу введён газ, что возможно, впрочем, только в некоторых городах, то кроме газовых горелок Теклю и Бунзена!, описанных в т. II, § 18, 2 и показанных там на рисунке 127, для получения особенно горячего и мощного пламени весьма желательно приобретение газовой горелки с дутьём, называемой стеклодувной Ч1' Такая горелка, в частности, позволит производить плавление и отливку из таких сравнительно тугоплавких металлов, как, например, латунь (§ 11, 2, II) и, что основное, даёт возможность производить стеклодувные работы не только с легкоплавким, но и сравнительно тугоплавким стеклом. Кроме того, благодаря простоте получения различной величины и формы пламени любые стеклодувные работы в случае применения такой газовой горелки сильно упрощаются.
Стеклодувные газовые горелки имеют различное конструктивное оформление, но в принципе их устройство одинаково. Каждая горелка состоит из двух металлических трубок различного диаметра, вложенных одна в другую так, что продольные оси их точно совпадают (рис. 308, Л). По наружной широкой трубке а подводится светильный газ, по внутренней узкой в подаётся струя сжатого воздуха. Рифленый конец трубки с соединяют рези
1 Стеклодувную горелку возможно кроме светильного газа питать смесью паров бензина и воздуха, для чего служат специальные устройства для карбюрирования воздуха, о чём см. в книге В. Н. Верховского «Методика и техника физического эксперимента» (изд. 4, Учпедгиз) на стр. 126 и следующих. Однако ввиду возможности взрыва для школы карбюрирование рекомендовать нельзя.
§ 19, 3
463
новым шлангом с газовым краном; конец трубки d—с насосом или мехом, нагнетающими воздух. Краны ей/ регулируют приток газа и воздуха. Для изменения формы и размера пламени необходимо: а) смещение одной трубки вдоль другой (на рисунке 308, А широкая способна сдвигаться вдоль узкой); б) изменение размера выходного отверстия (сопла) узкой трубки, для чего у горелки (рис. 308, Л) узкая трубка имеет три сменных наконечника с диаметрами в 0,5 мм, 1,5 мм и 2 мм.
Конструктивные видоизменения в горелках заключаются в разнице осуществления сдвига трубок относительно друг друга и смены отверстий у внутренней трубки.
В наших лабораториях наибольшим распространением пользуются горелки В. В. Лермантова и В. Н. Верховского. Особен-
464
§ 19, 3
ностью горелки В. В. Лермантова (рис. 308, В) служат сменные внутренние трубки; каждая из них (трёх) имеет постоянное сопло своего определённого диаметра. Главное достоинство такой конструкции заключается в том, что внутренние трубки вставляются с задней, тыловой части горелки; поэтому смену трубок можно производить легко и быстро во время работы, не гася газа и не дожидаясь остывания горелки. Для помещения запасных трубок на ножке горелки сделаны особые пружинки. Во внутреннюю узкую трубку воздух попадает из внутренней камеры горелки через отверстия просверленные в боковых стенках трубки.
В. Н. Верховский предложил разработанную им конструкцию самодельной стеклодувной горелки (рис. 308, С). Наружная трубка а диаметром около 2 см выгибается из листового материала и спаивается вдоль продольного швах. Сбоку к ней припаивается отросток b для подводки газа. На тыловой конец трубки а напаивается жестяное донышко с с отверстием в центре, в которое проходит и впаивается внутренняя узкая жестяная или, что лучше, медная трубка d с диаметром в 5—7 мм. Чтобы оси обеих трубок совпадали около внутреннего конца узкой трубки с/, припаивается распорка в виде звезды. Воздух вдувается через стеклянную трубочку е с оттянутым концом, вставляемую во внутреннюю металлическую трубку d. Для закрепления стеклянной трубки в неизменном положении на её конец надевается отрезок резиновой трубки, частично охватывающий конец трубки d. Открытый конец широкой трубки закрывается жестяным колпачком с широким отверстием для выхода горючей смеси. Этот колпачок приходится выдавливать из жести, а не спаивать, так как он сильно нагревается. Краны отсутствуют и заменены зажимами Мора. Для укрепления к горелке припаивается кусок толстой медной проволоки, другой конец которой плотно вставляется в отверстие, просверленное в деревянной подставке. Так как медная проволока сравнительно легко поддаётся изгибу, то горелку всегда можно установить в желаемом положении (рис. 308, D).
II. Паяльная лампа. При отсутствии газа в качестве мощного источника теплоты настоятельно рекомендуется приобрести для физического кабинета так называемую паяльную лампу, обычно применяемую водопроводчиками (рис. 309 и 310). Жидким горючим в лампе служит бензин или керосин. Требуемое давление внутри паяльной бензиновой лампы обычно создаётся без помощи насоса, посредством соответствующего нагревания самого резервуара и заключённых в нём паров бензина. С этой целью та чашечка, в которой сжигается спирт, что нужно для прогрева самой горелки, составляет углубление п, сделанное в крышке резервуара лампы (рис. 309). Таким образом, при сгорании спирта од-
1 Спайка должна быть выполнена твёрдым припоем.
§ 19, 3
465
повременно нагреваются как вышележащая горелка (устроенная, в принципе как и у примуса, и нужная для получения выхода из сопла бензина в виде нагретых паров), так и резервуар для повышения давления внутри него. Вполне достаточен нагрев резервуара до 60°, чтобы давление внутри оказалось примерно на у2 а™ большим наружного. Перегрев выше этой температуры, когда резервуар на ощупь рукой кажется горячим, становится опасным. В случае возникновения такого перегрева надо лампу погасить на время, пока резервуар не остынет. Наружная оболочка же горелки при работе лампы нагревается обычно докрасна. Приведение в действие лампы производится так. Когда почти сгорит
Рис. 309. Паяльная лампа бензиновая.
Рис. 310. Паяльная лампа керосиновая.
весь спирт, налитый в чашечку а, отвёртывают до того времени закрытый вентиль в, закрывающий проход паров бензина в сопло горелки. Пары, выходящие из сопла, вспыхивают, а если спирт погас, то, не мешкая, зажигают» их спичкой или лучинкой над горелкой. Величину пламени можно в небольших пределах регулировать винтом в. Чтобы погасить лампу и прекратить её работу, надо винт в завернуть до отказа.
Перегрев резервуара лампы создаёт внутри чересчур большое давление (выше 2 атм) и может вызвать взрыв. Для предохранения от взрыва внутри лампы дно соединено с крышкой специальным стержнем. Этот стержень имеет на конце колечко, при помощи которого он скреплён со дном резервуара и проходит сквозь отверстие в крышке; где щель кругом стержня залита мягким припоем. Избыточное давление поднимает крышку и вырывает стержень из отверстия, что даёт выход парам бензина и предотвращает взрыв.
Правила обращения с бензином и бензиновой паяльной лампой следующие:
30 Е Н. Горячкин, т. III
466
§ 19, 3
а)	Хранить бензин в закупоренной металлической посуде вдали от всяких источников теплоты.
б)	Наливать бензин в горелку только днём при полном отсутствии открытого огня в помещении.
в)	Для подогревания горелки применять только денатурированный спирт.
•_ г) При зажигании лампы в её резервуаре должно быть достаточное количество бензина. Не следует также давать выгорать запасу бензина в резервуаре более, чем на 2/8.
д) Не допускать перегрева резервуара лампы выше 80°, когда он становится на ощупь горячим.
Много более безопасной, чем бензиновая, и поэтому рекомендуемой для школьных условий является керосиновая паяльная лампа, внешний вид которой показан на рисунке 310.
Такая лампа в принципе имеет такое же устройство, как и примус, о чём см. т. II, § 18, 3, и рисунок 128. Насос с для нагнетания воздуха внутрь резервуаров, чю нужно для подачи керосина в горелку, помещён в рукоятке лампы. Правила зажигания и обращения с такой горелкой описаны в т. II, § 18, 3. Углубление а служит для наливания спирта, что нужно для зажигания. Для гашения лампы отвёртывают винт с. Следует особо предостеречь о совершенной недопустимости применения для керосиновой лампы (с насосом рис. 310) бензина как топлива, во избежание взрыва.
Особое удобство применения паяльной лампы при самых разнообразных работах заключается в том, что она одинаково горит почти в любом положении и потому её пламя можно направить почти как угодно — горизонтально, вертикально как вверх, так и вниз, и наклонно в любом направлении.
Паяльная лампа даёт достаточно высокую температуру и поэтому годится для стеклодувных работ. Однако ввиду своеобразной формы своего пламени лампа позволяет выполнять только те работы, где нужно нагревание больших площадей. Регулируя подачу горючего, с большим трудом удаётся получить сравнительно узкое острое пламя, пригодное для нагрева небольшого участка.
III.	Лампы Бартеля. Во всех лампах Бартеля, работающих на различном жидком горючем, топливо подаётся под давлением, создаваемым или при помощи поднятия вверх резервуара, как, например, в спиртовой лампе Бартеля (см. т. II, рис. 129), или
§ 19, 3
467
посредством специального, вделанного в горелку насоса, как у керосиновой1 лампы Бартеля (рис. 311). Лампа снабжена манометром, что позволяет следить за величиной давления в резервуаре. Наибольшее допускаемое давление отмечено красной чертой на шкале манометра (2 атм).
Зажигание ламп производится, как примуса (см. т. II, § 18, 3), т. е. посредством предварительного прогрева горящим спиртом, налитым в чашечку а горелки (рис. 311). Приток воздуха в горелке регулируется, как у лабораторных газовых горелок (см. т. II, § 18, 2), т. е. посредством поворотов трубочки с проре-
Рис. 311. Керосиновая лампа Бартеля.
зами. Внутри горелки помещается металлическая сеточка (см. т. II, § 18,4), благодаря чему нижняя часть пламени скрыта внутри горелки. В связи с таким устройством самая горячая часть пламени лежит непосредственно над верхним краем горелки. Пламя у всех типов ламп Бартеля имеет примерно одно и то же строение и одинаковую форму. Однако пламя допускает регулирование посредством поворачивания указанной выше трубочки, а также при помощи накладывания на горелку кружка с отверстием, прилагаемого к лампе. Поэтому лампа Бартеля пригодна для многих стеклодувных работ.
Подробные сведения об уходе за лампой и управлением её пламени можно найти в книге В. Н. Верховского «Методика и техника химического эксперимента».
IV.	Примус. Устройство рримуса и обращение с ним были описаны в т. II, § 18, 3 (рис.’ 128).
Для стеклодувных работ примус является малоудобным как из-за кольцеобразной формы своего пламени, так и невозможно
1 Существуют ещё бензиновые лампы Бартеля, однако по соображениям чрезвычайной огнеопасности бензина (см. подраздел II) их нельзя рекомрр-довать для средней школы.
30*
468
§ 19, 3
сти регулировать пламя и управлять им. Только там, где нужно нагревание большой поверхности, например при сгибании сравнительно широких трубок, возможно применение примуса. Возможно также производить оплавление конца (раздел 9), растягивания трубки, в том числе для изготовления капилляров (раздел 10—12), выдувание шарика (раздел 15) и, наконец, спаивание трубок (раздел 13).
V.	Спиртовка. Обыкновенная спиртовая лампочка (см. т. II, §18, 4, и рис. 129) может быть превращена в стеклодувную го
Рис. 312. Керосиновая лампочка (4). Паяльные трубки (В) и (С) и их укрепление (В).
релку, если добавить продувание струи воздуха (раздел 4, 1). Однако может оказаться, что среди лампочек, имеющихся в кабинете, нет такой, которая давала бы пламя достаточной величины. Поэтому металлическую часть её горелки придётся переделать, согнув из жести (§13, 16, II) более широкую трубочку для фитиля и изготовив кружок (для укрепления трубки) соответствующей величины. Диаметр трубочки, а следовательно, фитиля, следует брать в 8—10 мм. Без применения дутья пламя такой лампочки позволит производить работы, перечисленные как возможные для примуса (подраздел IV), но только для самых легкоплавких трубок.
VI.	Керосиновая горелка. Стеклодувы-кустари применяли простые фитильные горелки, работающие на керосине или парафино
§ 19, 4
469
вом масле. Один из типов такой лампы изображён на рисунке 312, Л. Жестяной резервуар своеобразной формы снабжён плоской трубкой овальной формы со скошенным верхним краем. В эту трубку вставлен нитяной фитиль. Такие горелки вообще дают большое, сильно коптящее и дурно пахнущее пламя. Однако при вдувании воздуха в пламя вдоль поверхности фитиля пламя, кроме отклонения в сторону сообразно с потоком воздуха, перестаёт коптить, становится шумящим, почти бесцветным и даёт высокую температуру. Такое пламя пригодно для стеклодувных работ, но только в руках специалистов-профессионалов, поэтому не следует рекомендовать применение таких горелок малоопытным стеклодувам, какими являются студенты и преподаватели физики. Однако нельзя отрицать, что нужда может заставить научиться работать и с такими горелками. Для вдувания воздуха применяется устройство, подобное изложенному в нижеследующем разделе 4, I.
4.	Устройство для дутья
I.	Назначение дутья. Только самые простые работы могут быть выполнены в пламени обычной формы. Для более сложных работ должна существовать возможность изменять форму пламени, подбирая её соответственно с выполняемой работой. Изменение формы пламени, как уже указывалось, достигается вдуванием через трубку струи воздуха в пламя горелки. В зависимости от положения сопла трубки относительно пламени оно принимает соответствующую форму, необходимую для того или иного рода стеклодувной работы (рис. 314) (раздел 5, II). Продувание струи воздуха выполняет ещё и вторую задачу — повышение температуры пламени. Например, применение дутья делает обыкновенную спиртовую или керосиновую лампочку пригодной для многих работ со стеклом.
Дутьё создается обычно при помощи специальных воздушных насосов-мехов (подраздел IV); в условиях школы нередко приходится осуществлять дутьё при помощи резиновых насосов для пульверизаторов (подраздел III) или прибегать к помощи дутья ртом. Основным требованием к нагнетаемому воздуху является не только непрерывность, но и равномерность получаемой струи, что достигается с помощью применения специальных «воздушных подушек». При дутье ртом надутые щёки играют роль «подушки»; в насосах для пульверизатора назначение «подушки» выполняет второй резиновый баллон. Подобным же устройством всегда снабжаются и мехи.
II.	Паяльная трубка. Для вдувания струи воздуха в пламя спиртовой или керосиновой лампочки необходимо иметь трубку с узким ровным отверстием (соплом) на одном конце. Диаметр сопла следует взять примерно равным 0,5 мм. Наиболее удобной
470
§ 19, 4
является специальная паяльная 1 латунная трубка фабричного производства — цельная согнутая или разборная (рис. 312, В). За неимением такой трубки можно рзять любую узкую медную, латунную или железную трубку диаметром в 2—4 мм и сделать на её конце требуемое сопло. С этой целью подбирают тонкий круглый стерженёк (d=I/2 мм), например булавку или иголку. Затем этот стерженёк вставляют в просвет трубки и сплющивают трубку, удерживая стерженёк примерно в её центре. В зависимости от твёрдости материала трубку сплющивают или плоскогубцами, сжимая её по обе стороны от вставленного стерженька до полного исчезновения всяких просветов, или молотком на наковальне или другом солидном металлическом предмете. Стерженёк осторожно, чтобы не сломать его, вытаскивают плоскогубцами из трубки и получают паяльную трубку с более или менее подходящим соплом. Паяльную трубку можно сделать из стеклянной трубочки с оттянутым концом (рис. 312, С).
Во время работы паяльная трубка должна оставаться неподвижной; поэтому её надо закрепить в какой-либо! подставке, например в лабораторном штативе. Укрепить её наглухо раз и навсегда нельзя, так как приходится изменять высоту и направление трубки, приспосабливаясь к горелке и её пламени. При выполнении небольших работ, что обычно для кабинета средней школы, паяльную трубку можно держать во рту. Целесообразнее сделать для укрепления паяльной трубки специальное простое приспособление, показанное на рисунке 312, D. На куске толстой доски (примерно 2% см X 12 см X 20 см) около середины короткой стороны укрепляется (на шурупах или прямом шипе, см. §8, 15 и рис. 95) стойка высотой до 10—12 см и сечением, примерно равным 1у2 ^Х4 см. В стойке предварительно продалбливается стамеской сквозной прорез а (1 = 6 см). Ширина прореза должна соответствовать толщине того подобранного болта в, который должен проходить сквозь прорез и служить для укрепления на разной высоте деревянной плашки с (3 см X 4 см X 6 см). В плашке просверливаются два отверстия по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Через одно из отверстий пропускается болт в, далее проходящий сквозь прорез и при помощи шайбы и барашка туго прижимающий к стойке плашку. Во второе отверстие вставляется прямая паяльная трубка и накрепко заклинивается деревянным колышком. Отпустив барашек болта, можно устанавливать паяльную трубку на требуемой высоте, придавать трубке соответствующий наклон для получения нужной формы пламени. Воздух к паяльной трубке подводится посредством резиновой трубки изо рта стеклодува или от описанной ниже в подразделе Ц1 резиновой груши — воздушного пульверизаторного насоса.
1 Название трубки «паяльная» обусловлено её прямым назначением — пайкой твёрдыми припоями.
§ 19, 4
471
III.	Пульверизаторный воздушный насос. При небольшом количестве выполняемых работ в школьных условиях рационально в качестве воздуходувки использовать двойной резиновый баллон, применяемый в парикмахерских для пульверизаторов (рис. 31ЗГ, А). Так как при стеклодувных работах должны быть свободны обе руки, то приходится прибегать к чужой помощи или же приводить баллон в действие ногой. В последнем случае первый шар (толстостенный, без защитной сетки) укрепляют в особой подставке такого устройства: на доске, ширина которой берётся не меньше длины резиного шара, у продольных сторон прикрепляют
две деревянные пластинки а (толщиной около 1 см) с полукруглым вырезом на середине верхнего края. В эти вырезы вкладываются отростки, имеющиеся на концах шара. Оба отростка в вырезах привязываются к стойкам бечёвкой, продетой сквозь отверстия в брусочках а. К узкой поперечной стороне доски приделывается также дощечка в (толщиной около 2 см), к которой на петле прикрепляется доска с (I = 20—25 см). Эта доска помещается сверху резинового шара и под действием давления ноги станет сжимать шар, создавая дутьё. Периодически надавливая ногой на доску, можно получить
Рис. 313. Пульверизаторный резиновый насос (Л), мех (В) и установка хозяйственного меха для стеклодувных работ (С)
равномерную струю воздуха той или иной силы. Равномерность и непрерывность струи поддерживаются «воздушной подушкой» —вторым резиновым шаром, тонкостенным, снаб-
жённым обычно защитной нитяной сеткой, задерживающей чрезмерное раздувание шара и предохраняющей его от разрыва. Этот
второй шар обычно выходит из строя раньше первого, и потому приходится прибегать к приспособлению, заменяющему этот
472
§ 19, 5
шар. Таким приспособлением может служить большая стеклян-< пая бутыль ёмкостью в несколько литров (рис. 313, С). Горлышко такой бутыли затыкают пробкой (корковой или, лучше, резиновой) с двумя пропущенными сквозь неё стеклянными трубочками, у которых наружные верхние концы отогнуты в стороны под прямым углом (§ 17, 8). Одну из трубок соединяют резиновым шлангом с паяльной трубкой, вторую — с первым рабочим шаром или с мехами, как это показано на рисунке 313, С. У этой второй трубки на внутреннем конце должен быть помещен клапан /, не выпускающий назад в шар воздух, накачиваемый в бутыль. Такой клапан можно взять от старого пульверизатора тонкостенного шара (рис. 299, F) или можно сделать самому по образцу, например, клапанов насоса Шинца, или изготовить иным образом (§17, 19 и рис. 299).
IV.	Мех. Для вдувания воздуха в стеклодувную газовую горелку совершенно необходимо иметь ножной мех, так как пульверизаторный насос для неё непригоден. Чаще всего встречаются меха; двух типов: в виде цилиндрического меха, заключённого в металлический футляр, и более дешёвый тип, напоминающий кузнечный мех (рис. 313, В). Возможно также воспользоваться мехом для выдувания пыли, присоединив к нему резиновую трубку k для обратного движения меха, как это рекомендует В. Н. Верховский (рис. 313, С). Боковые мягкие стенки мехов делаются из кожи. Обратное самостоятельное движение меха производится либо грузом, либо пружиной, либо резиной k. Запасной резервуар для воздуха (воздушный колпак) у второго типа меха (рис. 313, В) обычно делается из резиновой пластинки, раздуваемой до полушарообразной формы и защищённой или верёвочной сеткой, или металлическим полушарием.
Хотя это и мало вероятно, но всё-таки возможно допустить, что вследствие некоторого изъяна в клапанах мех случайно засосёт воздух обратно* из горелки; в таком случае внутрь меха попадёт горючая смесь, которая может вспыхнуть и дать взрыв при проскакивании пламени. Такое явление можно предотвратить, если внутрь резинового шланга, недалеко от конца его, соединённого с горелкой, вложить моток из медной мелкой сетки, скатанной в форме цилиндрика. Сетка будет действовать в. качестве предохранителя по принципу безопасной лампы Дэви.
5.	Свойства пламени
I.	Строение пламени. Огромное практическое значение, особенно для стеклодувных работ, имеют следующие свойства пламени: а) строение пламени, б) форма пламени, в) температура и свойства пламени в различных местах, г) зависимость температуры от рода горелки и горючего, от притока воздуха и от формы пламени.
§ 19,£5	472
Для ознакомления со строением пламени можно взять спокойно горящее пламя любой горелки; всего удобнее и проще воспользоваться обычной стеариновой свечой или пламенем обыкновенной спиртовой горелки (без дутья), или, наконец, пламенем газовой горелки Бунзена.
Рис. 314. Форма пламени печи (Л) и газовой горелки (В). Изменение формы пламени спиртовки в зависимости от положения’ паяльной трубки (С—F).
Строение хорошо видно на пламени свечи (рис. 314, Л),. Прежде всего, видна характерная коническая, заострённая кверху форма спокойного пламени, вызываемая стремлением горячих газов и воздуха подниматься вверх. Далее внимательное рассмотрение пламени обнаруживает его сложное строение в не
474
§ 19, 5
сколько (у свечи — три) слоёв или конусов, последовательно окружающих друг друга. Внутренний тёмный конус (непосредственно прилегающий к фитилю) состоит из тяжёлых паров горючего вещества (стеарина), образующихся у поверхности фитиля в процессе сухой перегонки. Температура внутри тёмного конуса сравнительно низкая (300—500°). Следующий слой или конус является наиболее светящимся; в нём происходит самый интенсивный процесс сгорания горючих паров и поэтому температура пламени здесь самая высокая. Светимость этого слоя обусловлена наличием накалённых добела частиц угля и присутствием раскалённых тяжёлых паров, излучающая способность которых тем сильнее, чем больше их плотность. Третий, самый наружный конус пламени светится очень слабо и потому едва заметен. В этом слое имеется избыток кислорода благодаря непосредственному притоку наружного воздуха и происходит полное сгорание до получения углекислого газа (СО2), тогда как во втором слое вследствие недостатка кислорода наблюдается лишь неполное сгорание, приводящее к образованию окиси углерода (СО). Это различие в наличии тех или иных веществ и в количестве свободного кислорода (избыток или недостаток его) обусловливает разницу в химических реакциях, которые можно осуществить в различных местах пламени.
В верхних и наружных частях пламени, где имеется избыток кислорода, пламя действует окисляющим образом на внесённое в пламя тело (металл, стекло); в этом случае пламя называется окислительным. Та средняя часть пламени, где существует недостаток кислорода, способна отнимать кислород от внесённого в пламя тела, т. е. действовать восстанавливающим образом (реакция восстановления); в таком случае пламя называется восстановительным.
Строение пламени других горелок (спиртовой лампочки, газовой горелки и т. д.) несколько сложнее, чем у свечи. Так, у газового пламени бунзеновской горелки обычно различают четыре конуса (рис. 314, В). Как уже указывалось, у спиртовых горелок Бартеля пламя начинается непосредственно над сеткой ещё внутри горелки; по этой причине внутренний тёмный конус обычно умещается внутри горелки, и сразу над её отверстием находится средняя, наиболее горячая часть пламени.
II.	Форма пламени. Форма пламени, изображённая на рисунке 314, Л и В, является нормальной и принадлежит или спокойно горящей свече, спиртовой лампочке, или газовой горелке, при среднем притоке воздуха. Изменяя приток воздуха, можно менять форму и качества пламени. При слабом притоке воздуха пламя газовой горелки является коптящим, большим, в форме кисти и светящим; по мере усиления притока воздуха (путем увеличения отверстия для его ввода) пламя уменьшается, заостряется, становится бесцветным и даёт более высокую температу
§ 19 5
475
ру; при чересчур сильном притоке пламя начинает гореть неспокойно и легко проскакивает внутрь горелки к соплу, из которого выходит струя газа.
Изменение формы пламени путём вдувания воздуха всего проще наблюдать на пламени спиртовой лампочки с дутьём, описанной в разделе 4, II (рис. 313). С этой целью надо менять расположение трубки, по которой вдувается воздух, относительно пламени горелки, именно: изменять, главным образом, расстояние сопла трубки от пламени, приближая его постепенно к пламени и вводя его в самое пламя на ту или иную глубину. При далёком расстоянии сопла трубки от пламени оно целиком отклоняется в сторону вдоль струи воздуха, удлиняется и расширяется, принимая форму метлы или растрёпанной кисти (рис. 314, С). По мере приближения сопла к пламени оно постепенно уменьшается, причём часть пламени остаётся неотклонённой (рис. 314, D); в этом случае пламя становится шумящим и светлосиним. Затем пламя по мере приближения сопла постепенно уменьшается и, наконец, переходит в спокойное, почти бесцветное, резко заострённое пламя, когда конец трубки окажется вдвинутым немного внутрь пламени (пис. 314. /?). Пламя делается ещё более острым, но в то же время и более коротким, если конец трубки значительно вдвинуть внутрь пламени, перейдя за его центральную часть (рис. 314, F).
Необходимо поупражняться в управлении формой пламени спиртовой лампочки путём установки воздуходувной трубки относительно пламени, меняя расстояние и высоту трубки, направление и силу струи воздуха.
На стеклодувных газовых горелках (рис. 308) управление «формой пламени производится путём смещения относительно друг друга трубок (подводящих газ и воздух) и смены их с целью изменения размера выходных отверстий. Стеклодув должен обстоятельно исследовать и хорошо изучить применяемую им горелку, чтобы уметь во время работы уверенно и быстро изменять форму пламени соответственно требованиям данной работы или данного момента в работе. Без такого предварительного изучения *на практике не следует приступать к выполнению ответственных заданий.
III.	Температура пламени. Температура в разных местах и слоях пламени различна. Для её измерения применяют термопару такого устройства, что спай можно помещать в разных местах пламени и находить температуру в намеченной точке пламени. Результаты такого измерения температуры пламени газовой горелки Бунзена показаны на рисунке 314, В, Для исследования температуры пламени можно рекомендовать преподавателю провести исследование температуры пламени взамен применения термопары иным, более простым способом. С этой целью берётся тонкая проволочка из меди, например одна из тонких проволочек
47G
§ 19,6
от электрического шнура (рис. 248,/?). Кончик такой проволочки, держа её поперёк пламени, помещают в разных местах и на различной высоте в пламя и наблюдают действие пламени на проволочку. Наблюдения обнаружат следующие явления. В центральной холодной части пламени проволочка не накаливается и не светится. По мере передвижения её в более горячую часть пла-
мени кончик проволочки начинает светиться сперва красным светом, а потом и «белым» — в самом горячем месте пламени. Здесь кончик проволочки расплавляется и образует маленький шарик. В окислительной части пламени проволочка после накаливания начинает гореть, окрашивая пламя в зелёный цвет; при этом поверхность проволочки, располагающаяся в наружной части пламени, покрывается окалиной, которая после остывания образует на проволочке чёрный налёт. Если такую окислённую проволочку передвинуть немного вглубь в # восстановительную часть пламени, то она при накаливании потеряет слой окалины, приобретёт блеск и затем при дальнейшем нагреве расплавится.
Горелки разных систем в зависимости от рода горючего (спирт, керосин, газ), от притока воздуха (величина тяги, искусственное дутьё) от давления горючих газов (горелки с давлением — примус и др.) дают пламя различной температуры. Усиление тяги и притока воздуха и повышение давления, под которым
горючие газы выходят из сопла горелки, повышают температуру пламени, вместе с тем обесцвечивают его и уменьшают его размеры, благодаря чему теплота сосредоточивается в меньшем пространстве. Однако чрезмерное количество вводимого в пламя воздуха начинает снижать температуру пламени. Поэтому надо умело пользоваться потоком воздуха, чтобы, регулируя его, поддерживать нужную температуру пламени. Так как приток воздуха и особенно способ и место его введения в пламя меняет не только температуру, но и форму пламени, как это было сказано раньше, то, следовательно, существует опредлённая связь между формой и температурой пламени. Эту зависимость можно изучить при помощи медной проволочки, помещая её в пламя различной формы.
Зависимость температуры пламени от типа горелки была исследована проф. В. Н. Верховским. Наивысшие температуры, которые были измерены проф. Верховским для различных горелок,
оказались следующие.
Спиртовая лампочка .... 1000°
Газовая горелка Бунзена . . 1230° »	» Теклю . . . 1280°
Спиртовая лампа Бартеля . . 1340° Бензиновая лампа Бартеля / 1380° Газовая стеклодувная горелка J52001
6.	Роль молекулярных сил и силы тяжести в стеклодувных работах
Горячая обработка стекла или, точнее, работы со стеклом, нагретым до размягчённого состояния, основаны на свойстве стекла, как типичного аморфного вещества, по мере нагревания
§ 19, 7
477
постепенно размягчаться — ещё задолго до обращения в жидкость. В таком размягчённом состоянии стекло поддаётся характерной для него обработке, именно: стекло можно сгибать и таким путём придать ему требуемую форму (например, из прямолинейной трубки согнуть U-образную); два куска стекла можно спаять, или, точнее говоря, сварить (например, сбоку к трубке под любым углом припаять отросток); из стекла можно выдуть шарик или вообще баллон любой формы (например, выдуть шарик на конце трубки или сделать полушаровую вороночку).
В размягчённом состоянии стекло подвержено действию двух родов сил и самостоятельно принимает форму, обусловленную действием этих сил. Этими двумя силами являются: силы поверхностного натяжения, подобные таким же силам в жидкостях, и силы тяжести. Первые из этих сил заставляют стекло принимать такую форму и такой объём, при которых свободная поверхность имеет наименьшую площадь. Этому, как известно, соответствуют округлённые очертания и шарообразная форма. Так, например, острые края излома сглаживаются и округляются, выдутый шарик сокращается подобно мыльному пузырю, на конце трубки скопляется шарообразный комок стекла (капля) и т. п. Всеми этими свойствами, обусловленными поверхностным натяжением, и только ими одними пользуется стеклодув для придания стеклу желаемой формы. Умение использовать эти свойства стекла и составляет основу стеклодувного «искусства», которое требует особой ловкости и длительной практики и даётся вообще с большим трудом. В практике школы-семилетки из всего такого тонкого мастерства требуются лишь очень немногие, самые простейшие навыки, вполне доступные каждому без особо длительных упражнений.
Сила тяжести, вызывая прогиб стекла в одну сторону, именно вниз, вызывает помехи при стеклодувных работах. Для устранения их прибегают к непрерывному, достаточно быстрому и насколько только возможно равномерному вращению руками обрабатываемого стекла. При таком вращении силы тяжести «не успевают» дать односторонний прогиб. Это же вращение содействует равномерному нагреванию стекла со всех сторон, что также имеет в большинстве случаев важное значение для получения правильных форм.
7.	Некоторые общие указания
На столе, предназначенном для ремесленных работ, желательно выделить постоянное место для установки паяльной трубки и устройства для дутья (рис. 313, В, и 315). Рекомендуется под горелку постелить лист асбеста или в крайнем случае клеёной фанеры. Во избежание соприкосновения раскалённого стекла с поверхностью асбеста или фанеры следует воспользоваться деревянным брусочком (/ = 15—20 см, Ь = 2—3 см) с полукруглы-
478
§ 19, 8
ми вырезами, расположенными поперёк верхней грани, рядом друг с другом. Тогда представится возможным класть трубки после их обработки наклонно, опирая одним из концов на брусок и другим на поверхность стола. Так как в большинстве случаев после обработки на горелке раскалёнными оказывается середина или один из концов трубок, то всегда можно положить трубки а	так, чтобы раскалённая часть
оказалась «подвешенной» в духе.
Такой порядок в известной мере избавит также от ожогов,, обычных для неопытного стеклодува. Надо взять себе за непременное правило всегда брать трубку за конец, лежащий на столе, но отнюдь .не за середину или конец, подвешенный в воздухе.
8. Сгибание трубок под углом и U-образных
Чтобы согнуть трубку, надо то место её, где расположится изгиб, прогреть на пламени до такого размягчённого состояния, когда трубка начнёт сама под действием своего веса сгибаться; однако нет надобности доводить трубку до сильного размягчения. Самое главное для получения пра-и С) прогреть трубку равномерно
Рис. 315. Установка с резиновым пульверизационным насосом и спиртовой лампочкой для стеклодувных работ.
вильного изгиба (рис. 316, В
со всех сторон и на сравнительно значительном протяжении (7—10 см), смотря по величине сгибаемой части. Чем тонкостен-нее трубка, тем более округлым должен быть сделан изгиб и тем на большем расстоянии производится её прогрев (рис. 316, С). Если же трубка была прогрета на недостаточном по величине участке, то изгиб получит вид, показанный на рисунке 316, D.
Для равномерного прогрева, во-первых, берут большое широкое пламя любой горелки (годится и примус) и, во-вторых,, взяв трубку за концы обеими руками, помещают изгибаемую часть в пламя (сперва в более холодную часть пламени и потом в самую горячую, когда трубка уже нагреется) и всё время непрерывно вращают трубку обеими руками (рис. 316, Л). Пока трубка остаётся твёрдой, такое вращение трубки никаких затруднений не вызывает. Когда же средняя часть трубки, нагреваемая в пламени, размягчится, вращать надо очень внимательно, следя за тем, чтобы: а) трубка на всём протяжении оставалась прямой,
§ 19, 8
479
ПРАВИЛЬНО
НЕПРАВИЛЬНА
Рис. 316. Сгибание стеклянных трубок.
б)	оба конца вращались строго одновременно (иначе трубка перекрутится) и в) сохраняли одно и то же расстояние друг от друга (иначе трубка или растянется, или сожмётся).
Когда трубка достаточно прогрета (начала сама прогибаться), её сгибают, медленно сближая концы, стараясь держать их;
4 80
§ 19, 9
в пределах одной и той же вертикальной плоскости (рис. 316, Е). Вынув трубку из пламени, держат её в согнутом состоянии до полного отвердевания. Иногда приходится концы трубки располагать параллельно друг другу для получения так называемой U-образной трубки для сообщающихся сосудов, манометров и т. п. (рис. 316, F), Иногда в манометрах требуется оба его колена довести почти до соприкосновения. В таком случае нужен изгиб кольцеобразной формы, занимающий по длине соответствующее протяжение (рис. 316, G). При неравномерном прогреве изгиб получает неправильную форму. Если сильнее размягчена внутренняя (вогнутая) сторона изгиба, то появляется на этой стороне складка (рис. 316, Н), устранить которую дальнейшей обработкой никак нельзя. Если же сильнее прогрета наружная (выпуклая) сторона изгиба, то при сгибании она сплющивается (рис. 316, J), иногда почти совсем закрывая просвет трубки. Оба эти дефекта часто получаются при сгибании тонкостенных трубок, а также при слишком быстром сгибании. Второй дефект можно исправить, если, заткнув один конец трубки (пробкой или пальцем) и нагрев наружную сторону, дуть в открытый конец трубки и тем самым несколько расправить сплюснутость.
9.	Отделка концов трубок
После разреза трубки её концы приобретают острые края, которые могут порезать пальцы и мешают надеванию резиновых трубок (§17, 14, и рис. 293). Для устранения этих недостатков необходимо концы стеклянной трубки оплавить. Для оплавления конец трубки помещают в пламя горелки (годится любое пламя) и непрерывно вращают (рис. 317, Л). Когда края обреза размягчаются, они под действием молекулярных сил принимают округлённую форму (рис. 317, В); это явление и называют «оплавлением». Обычно ограничиваются таким оплавлением. Если же продолжать нагревание конца трубки, то, во-первых, края трубки постепенно утолщаются, набухают и, во-вторых, просвет трубки суживается, закрывается (рис. 317, С) и может быть доведён до очень узкого отверстия (рис. 317, D). Однако полностью запаять отверстие при дальнейшем нагревании не всегда удаётся; поэтому запаивают концы трубок иным приёмом (см. раздел 12), так как при применении изложенного способа получаются очень утолщённые концы, обычно не выдерживающие вторичного нагревания.
Для прочного укрепления надетой резиновой трубки концу стеклянной трубки полезно придать особую форму. Так, например, можно конец трубки немного развернуть в стороны «конусом», чтобы на нём получились направленные наружу закраины, напоминающие воронку (рис. 317, £). Чтобы сделать разворот, конец стеклянной трубки размягчают в пламени; затем, обычно
§ 19, 10
481
вне пламени, вставляют в конец трубки толстый гвоздь наискось и, описывая им конус, отгибают таким путём края трубки наружу* Для ^развёртывания можно воспользоваться концом угля от вольтовой дуги (§ 11, 2, XII) или обугленной на конце деревяшкой (рис. 317, Е). Иногда концу трубки придают рифлёный вид (рис. 317, G). Для этого на остром пламени прогревают узкую полоску (кольцо) кругом трубки на расстоянии примерно I см от края, и когда эта полоска размягчится, надавливают концом
Рис. 317. Оплавление конца стеклянной трубки.
трубки на какой-нибудь предмет, например на угольную или асбестовую пластинку или на кирпич. Трубка при этом, как говорят, осаживается, и на ней появляется кольцеобразный бугорок. Повторяя описанный приём несколько раз, постепенно отступая от края каждый раз на 1 см, создают на трубке несколько кольцеобразных бугорков (рис. 317, G), прочно удерживающих надетую на них резиновую трубку. Удобнее рифление трубки производить на её середине, а затем отрезать ненужную часть. Тогда осаживание трубки делают, сближая её концы, за которые её держат руками.
10.	Оттягивание трубок
Под оттягиванием трубки подразумевают следующий приём. Стеклянную трубку нагревают так же, как для сгибания (рис. 316, Л), но прогревом доводят её до сильного размягчения. Затем, вынув из пламени, быстро раздвигают в стороны концы трубки, удаляя их друг от друга, в пределах горизонтальной плоскости (рис. 318, Л). При этом размягчённая часть трубки растяги-31 Е. Н. Горячкин, т III
482
§ 19, 10
вается, удлиняясь и сужаясь, так что получается узкая, тонкостенная трубочка, на концах переходящая конусом с большим или меньшим наклоном в прежнюю широкую (рис. 318, В). Этот наклон зависит как от быстроты оттягивания трубки, так и от резкости границы между нагретой и холодной частями трубки. При медленном оттягивании растянутая в конце часть даёт более короткую, но зато и более толстостенную трубку (рис. 318, В). Самым медленным оттягиванием можно несколько сузить трубку,
а
Рис. 318. Запаивание конца стеклянной трубки.
что, например, нужно для надевания узкой резиновой трубки (рис. 318, D). Если медленное оттягивание производить, продолжая нагревать трубку, можно получить конус с более острой вершиной (рис. 318, С).
После растягивания трубку в месте а (рис. 318, В и С) отламывают и кончик её обязательно оплавляют на пламени (рис. 317, Л). Такие трубки с оттянутым концом иногда нужны при демонстрациях и изготовлении некоторых самодельных приборов. Именно они служат для получения струй воздуха, пара и воды, что нужно, например, при демонстрациях фонтана, принципа действия паровых активных турбин, сирены Оппельта и др. Важное значение они имеют в лабораторной технике при изготовлении пипеток, ливеров, некоторых видов воронок и т. п.
§ 19, П, 12 и 13
483
11.	Изготовление капилляра
Чтобы изготовить капиллярную трубочку (см. т. II, § 23, 2, и рис. 142), надо, нагрев стеклянную трубку, как для оттягивания (раздел 10), очень быстро растянуть её в разные стороны, по возможности горизонтально и по одной прямой (рис. 318, А). Таким быстрым оттягиванием получают капиллярные трубки ав со сколь угодно узким каналом в зависимости от быстроты движения и длины растяжения (рис. 318, В); недостаток изготовленных так трубок заключается в тонкости их стенок и, следовательно, их хрупкости.
12.	Запаивание трубок
Оттягивание трубки составляет первую стадию работы прц запаивании конца трубки. Для этого отрезают оттянутую трубку, например, в точке си (рис. 318, В) и узкий конец нагревают в пламени (рис. 317, Л). Он сам постепенно сужается (рис. 318, Е) и, наконец, запаивается (рис. 318, Е). Этого же можно достигнуть, нагревая оттянутую, но не разрезанную на части трубку в точке а, слегка оттягивая (рис. 318, В), Тогда трубка в нагреваемом месте распадается на две части, обычно с запаянными концами. Полученному концу следует придать выпуклую шарообразную форму (рис. 318, G). С этой целью конец снова нагревают, как всегда непрерывно вращая, и, дуя ртом в трубку, растягивают его до же-	л
лаемой формы.	.л
Если запаянному концу трубки на- ....
до придать плоскую форму (рис. 318., Н), то, разогрев его в пламени, надав-ливают им на кусок угля или асбеста,	..... д
держа трубку перпендикулярно к пло-
СКОСТИ.
13.	Спаивание трубок
При спаивании трубок надо твёрдо помнить, что спаять можно только
С
трубки из совершенно однородного Рис 319 Спаивание двух стекла, так как коэффициент линейного стеклянных трубок в одну, расширения стекла должен быть оди-
наков. Лучше всего спаиваются два куска, отрезанные от одной и той же трубки. Вторым условием является необходимость
острого пламени, так как приходится нагревать узкие места трубок, приближающиеся к точкам. Если спаиваемые трубки имеют разный диаметр, то надо их края довести до одинакового диаметра, или сужая широкую (раздел 10, рис. 318, Е), или расширяя узкую (см. раздел 9). Затем края трубок несколько развёртывают (см. рис. 317, Е), после чего приступают к спаиванию (рис. 319, Л).
31*
484
§ 19, 14
Оба спаиваемые конца только по самому краю нагревают в
одном пламени, отнюдь не касаясь ими друг друга, до тех пор, пока края не примут вид красноватых (накалённых докрасна) колец. Тогда вынимают оба конца из пламени (рис. 319, Л) и,
не торопясь, спокойно прикладывают их друг к другу и одновре-
менно сдавливают их, стараясь при этом (что самое важное!)
приложить так, чтобы точно по всей окружности оба края прилипли друг к другу. Оставшийся хотя бы малейший просвет
обычно запаять не удаётся. Первоначально полученный спай имеет кольцеобразное утолщение (рис. 319, В). Его уменьшить довольно легко. Для этого надо место спая снова прогреть и трубки растянуть до получения лишь незначительного выступа (рис. 319, С).
14. Изготовление тройника
Изготовить тройник — это значит к одной трубке сбоку припаять другую трубку. При таком спаивании необходимо выполне-
А
В
ние. 320. Изготовление тройника.
ние тех двух условий, какие были указаны в разделе 13 по отношению к спаиванию двух трубок. Прежде всего у трубки, к которой сбоку надо припаять другую, затыкают пробкой или запаивают один конец. При этом трубку надо взять такой длины, чтобы в её открытый конец можно было дуть ртом, когда место спая нагревается в пламени.
Далее в трубке на месте спая надо проделать боковое отверстие. Для этого берут острое пламя (рис. 314, F) и, направив остриё пламени на боковую поверхность трубки в месте спая, нагревают (не сдвигая трубки) до размягчения, одновременно дутьём раздувая нагретое место. В этом месте стен
ка трубки постепенно выпучивается, утончается (рис. 320, Л) и,
наконец, раздувается в Тонкостенный пузырь, который с шумом лопается (рис. 320, В). Края полученного отверстия оплавляются, причём они утолщаются и развёртываются, как при подготовке к спаиванию двух трубок. Соответственно подготовляется край припаиваемой трубки (рис. 320, С). Затем поступают так же, как при спаивании трубок, т. е. оба спаиваемые края нагревают до-
красна и, вынув из пламени, тщательно и осторожно прикладывают их друг к Другу, не оставляя просветов. Полученный спай не всегда сразу приобретает правильную форму (рис. 320, D).
Для придания спаю правильной формы его, не дав ему остынуть, прогревают на остром пламени по частям (например, по
§ 19, 15
485
Уз окружности) и в размягчённом состоянии исправляют, или раздувая, или осаживая внутрь. Для получения совершенно правильной формы, при которой место спая почти незаметно, нужна большая практика. Чтобы спай при остывании не треснул, его надо медленно охлаждать. Для этого ещё в горячем состоянии спай помещают в пламя спиртовки без дутья или у газовой горелки в коптящее пламя и держат там до тех пор, пока в последнем случае весь спай не покроется толстым слоем копоти. Тогда спай вынимают из пламени и кладут для остывания. Копоть удаляют, тряпочкой в холодном состоянии спая. Если используется пламя спиртовки, то спай постепенно выводят из него, таким образом постепенно уменьшая нагревание.
15. Выдувание шарика на конце трубки
Чтобы выдуть шарик на конце стеклянной трубки (длиной не менее 20 см), надо запаять один её конец, оставив другой открытым. Нагрев запаянный конец (примерно на протяжении 1 — 2 см), непрерывно вращая в пламени горелки до размягчения стекла, начинают, продолжая нагревание, вдувать ртом' воздух в открытый конец трубки. Размягчённое стекло начнёт раздвигаться во все стороны и станет образовываться шарообразное вздутие. Правильность шарообразной формы зависит от равномерности нагрева, а следовательно, и получившегося размягчения по всем направлениям. Эта равномерность достигается непрерывным и ровным вращением. Отставание в раздувании в каком-либо месте показывает недостаточность в нагревании, которое может быть усилено замедлением вращения в тот момент, когда это место находится в пламени горелки. Дуть надо осторожно, внимательно следя за образованием и формой шарика. Вначале надо дуть посильнее; в конце, когда стенки станут тонкими, дутьё надо постепенно ослаблять, чтобы не разрушить шарика, который в случае чересчур сильного притока воздуха разлетается на мелкие куски в виде обрывков тончайших стеклянных плёнок, окрашенных в радужные цвета.
Главным недостатком выдуваемых шариков является незначительная толщина стенок (особено в месте, диаметрально противоположном отверстию трубки) и потому непрочность, хрупкость шарика. Таким образом, выдуть такой хрупкий шарик сравнительно просто и легко. Чтобы выдуть шарик со стенками равной и достаточной толщины, необходимо принять особые меры.
Эти меры заключаются в том, чтобы предварительно непосредственно перед выдуванием шарика на конце трубки накопить возможно большее количество стекла в виде значительного утолщения стенок. Такие толстые стенки при раздувании их в шарообразную поверхность и, следовательно, при неминуемом утончении всё-таки сохранят надлежащую толщину. Диаметр выцува-’
486
§ 19, 16 и § 20, 1
емого шарика должен превышать диаметр трубки не более чем в 3—4 раза.
Чтобы собрать необходимую массу стекла на конце трубки, надо запаянный конец на протяжении нескольких сантиметров
продолжительное время нагревать в пламени горелки при непрерывном вращении. Тогда стекло на конце трубки будет стягиваться, трубка укорачиваться, стенки утолщаться. Конец трубки
Рис. 321. Выдувание шарика. Изготовление воронки.
примет вид, изображённый на рисунке 321, А. Затем начинают выдувать шарик, как указано выше, прекращая дутьё, когда шарик достигает достаточного размера (рис. 321, В) при не слишком тонких стенках.
16. Изготовление вороночки
Зороночка делается из шарика, выдутого на конце трубки (рис. 321, В). Верхнюю половину шарика, т. е. место, диаметрально противоположное отверстию трубки, нагревают на пламени горелки, поднося шарик к пламени сбоку. Очень быстро (в силу тонкости стенок) поверхность шарика размягчается и вследствие стремления укоротиться становится плоской (рис. 321, С). Не давая ей остыть, сильно дуют грубку. Нагретая поверхность выпучивается и обычно разлетается в куски, а если и успеет затвердеть, то образует весьма тонкостенный пузырь неправильной формы, чаще с разорванными краями и с отверстиями в нескольких местах (рис. 321,
D). Если обрывки стеклянной плёнки останутся по краям полу-
ченного отверстия, то их легко удалить металлической палочкой, лезвием ножа и т. п. Наконец, края полученной вороночки осторожно оплавляют в пламени горелки (рис. 321, £). Оплавлением краёв заканчивается изготовление вороночки.
§ 20. КАРТОНАЖНЫЕ работы
1. Назначение работ
Под картонажным делом понимаются работы из картона, а также из бумаги. Сюда же относятся всякого рода незамысловатые, но важные для опытов поделки из бумаги, например: вер-
§ 20, 1
487
тушки для обнаружения движения воздуха (см. т. II, § 37, 4, и рис. 263 и 274), султаны для изучения электрическою поля одного или двух разноимённых электрических зарядов (§ 42, 8, и рис. 303), коробочки для демонстрации теплопроводности бумаги (§37, 3, и рис. 261), модели планёров в виде стрел, голубей, «самолётиков» (см. т. I, § 49, 7, и рис. ИЗ, I и II) и т. п. При самой минимальной затрате времени можно, воспользовавшись полоской бумаги,
показать, что, например: а) свёрнутая спиралью полоска обладает пружинящими свойствами; б) при растяжении цилиндрической пружины основной деформацией является кручение (§14, И, 1); в) сопротивление изгибу балки одинакового сечения зависит от её формы (рис. 322, Л и В) и др. Лист газеты, постеленный на стол, служит для демонстрации существования атмосферного давления (занимательный опыт см. т. II, §30, 3, и рис.
194); из листа же газеты нетрудно склеить мешок (пакет) для иллюстрирования закона Паскаля (см. т. II, §30, 2, и рис. 190) и т. п. Особо важное .значение приобретают такие работы при организации и про
Рис. 322. А и В. Использование полоски бумаги для демонстрации упругости и для изучения влияния формы на величину сопротивления изгибу.
ведении домашних
опытов по физике. Действительно, материал (клейстер, картон и бумага) учащиеся всегда найдут; необходимые инструменты (ножницы и перочинный нож) тоже имеются у них дома.
488
§ 20, 2
Работы из цапиросной бумаги, помимо таких весьма важных «мелочей», как «гусарики» и флажки (см. т. II, § 11, 3, и рис.43), листочки и стрелки для электроскопов (см. т. II, § 42, 2, и рис. 292 и 294), электрические маятники (см. т. II, § 42, 8, и рис. 301), широко применяются при постройке моделей самолётов и склеивании летающих монгольфьеров (см. рис. 3 и т. I, рис. 77).
Работы из картона предпринимаются, главным образом, для устройства корпусов в виде коробок (иногда со стеклянными стенками), как, например, для электроскопов (см. т. II, § 42, 2, и рис. 292), фотометров Жолли и др.* камер обскур, футляров для изучения распространения (см. т. II, §53, 1, и рис. 415) и отражения света (см. т. II, § 56, 3, и рис. 449) и др. Из картона устраиваются также модели кубических мер и геометрические фигуры (раздел 5). Важно заметить что бумага и картон при пропитывании их парафином и воском или покрывании масляной краской и асфальтовым лаком становятся водонепроницаемыми ,(§ 9, 2, II, III, VI, § 9* 10, и § 10, 5). Изучение опыта работы массовой школы показывает, что многие из преподавателей недооценивают применение бумаги и картона при изготовлении самодельных приборов.
2.	Материалы
I.	Картон. Картон бывает различных сортов или видов. Наиболее распространёнными являются картоны: серый, белый и 'желтый. Наиболее прочен и плотен серый картон; режется он трудно и сильно тупит нож. Белый картон ломок, при изгибании режется легко. Жёлтый картон достаточно прочен, режется легко и является для работ наиболее подходящим. Соломенный жёлтый картон вследствие своей чрезвычайной ломкости и непрочности для работ вовсе не годится. Блестящий (коричневый или темнозелёный), как бы полированный картон, носящий название бристольского, особенно прочен и почти не ломается при изгибании, но он сравнительно дорог.
В кабинете следует приобрести для работ два-три листа жёлтого картона различной толщины; кроме того, источником для получения картона могут служить всякого рода коробки, в которые упаковываются конфеты, макароны и т. п.
II.	Бумага. Чаще всего для работы требуется обыкновенная писчая бумага, встречается также надобность и в чертёжной бумаге (слоновая, меловая, полуватман). Иногда с успехом вместо писчей можно пользоваться газетной, а тем более обёрточной бумагой. В тех случаях, когда изготовленная вещь должна быть возможно легче: листочки электроскопов флажки, трубочки (см. т. II, рис. 43, 292 и 294), монгольфьеры и т. п., употребляется цветная или белая папиросная бумага. Для приборов по оптике встречается надобность в восковой или парафинированной бумаге. Для изучения отражения света находит себе применение также цветная бумага, в частности золотая и серебряная.
§ 20, 2
489
III.	Клей. При склеивании изделий из картона и толстой бумаги работа облегчается, если пользоваться вязким или липким клеем. К числу таких клеев относятся:
а)	Казеиновый 1 клей имеется в продаже в виде порошка белого, жёлтого или коричневого цвета. По цвету можно судить о качестве клея — наилучшим является белый. Клей разводят в холодной или тёплой (но не горячей) воде, причём готовность его К употреблению наступает примерно через час. Кипятить клей нельзя, но возможно прогреть его до 50—60°. Разведённый клей годится к употреблению лишь в течение нескольких часов, после чего густеет. Если вместо казеинового клея удалось достать казеин, называемый кислотным, то для его разведения совершенно необходима добавка буры (12—15%), соды углекислой (10%) или двууглекислой (12о/о) или нашатырного спирта (13%). Казеин размачивают в течение 2—3 часов в равном по весу количестве воды, затем к нему добавляют, непрерывно мешая, растворы указанных щелочей и нагревают до 50—60°, до растворения казеина. Казеиновый клей можно изготовить своими силами из творога, согласно указаниям, данным в § 18, 12, VII.
б)	Столярный клей (см. §8, 2, XII, §8, 10, II) может быть с успехом применён для склеивания картона, особенно толстого. Разводят его в такой степени, чтобы он при комнатной температуре (20°) оставался жидким, но был возможно более вязким. Во избежание загнивания, т. е. для консервирования, к клею следует прибавить несколько капель формалина или карболовой кислоты.
в)	Синдетикон продаётся в тюбиках в готовом виде. Примерно при 15° и ниже превращается в студенистую массу, почему при этих условиях для выдавливания его приходится подогревать тюбик. Вязкость его, как и у столярного клея, зависит от температуры. Клей, подобный синдетикону, можно получить, смешивая густой горячий столярный клей с уксусной кислотой или эссенцией, взятой в количестве примерно 25%.
Для склеивания бумаги и обклейки ею картона применяются обычно так называемые клейстеры из муки или крахмала.
г)	Мучной клейстер, изготовляется из белой (пшеничной) или ржаной муки самого мелкого размола или просеянной через возможно более частое сито. Муку разводят в холодной или тёплой воде и полученную смесь при постоянном помешивании доводят до температуры кипения. Изготовлять такой клей следует в небольшом количестве, т. ’е. в таком, которое нужно для данной работы, так как он уже на другой день, скисая, делается непригодным. Для консервирования, однако, возможного всего на срок двух-трёх дней, следует применять Несколько капель формалина,
\ Казеин нерастворим в воде, продажный казеиновый клей содержит в качестве примеси соду или буру — необходимые ингредиенты для растворения.
490
§ 20, 3
уксусной кислоты (эссенции), салициловой или карболовой кислоты (§ 24, 3, IV).
д)	Крахмальный клейстер изготовляется из крахмала: рисового или картофельного (картофельной муки). Крахмал разводят в небольшом количестве холодной воды и, взбалтывая или помешивая, выливают струйкой в кипящую воду, взятую примерно в десятикратном количестве (по весу) по сравнению с крахмалом. Воду при этом следует непрерывно мешать, иначе образуются комки. Крахмальный клейстер скисается скорее мучного, консервируется он теми же веществами, однако ещё на меньший срок.
Из различных видов клеев, являющихся жидкими и применяемыми для склеивания бумаги, наибольшего внимания заслуживают следующие:
е)	Смола (камедь), которую можно собрать на вишнёвых или сливовых деревьях, при растворении в воде образует всегда готовый к употреблению клей гумми-арабик L Для приготовления такого клея вишнёвую смолу (1 часть) заливают тёплой водой (1у2—2 части). Через 1—2 суток смола растворяется. Если клей нужно приготовить немедленно, то смолу размельчают в порошок и, мешая постепенно, присыпают к горячей воде.
ж)	Декстриновый2 клей, называемый иногда фотоклеем и продаваемый в магазинах фотопринадлежностей, имеет вид пасты. Для его изготовления берут декстрина белого или жёлтого (300 частей) и сахара (50 частей) и растворяют их в воде (350— 400 частей), нагреваемой до 80°, но не выше. Раствор во время приготовления следует тщательно и непрерывно мешать. Необходимо консервирование добавлением формалина или карболовой кислоты.
3.	Инструменты
I.	Картонажный нож для резания картона и бумаги достать не всегда возможно (рис. 323, Д). Поэтому приходится применять сапожный нож (рис. 323, В) или прочный перочинный нож з. Весьма важно пользоваться острым ножом, а так как он, особенно при резании картона, быстро тупится, то надо сравнительно часто точить его на оселке (§ 7, 5). Тупой нож станет разрывать местами бумагу и давать неровный край при резании картона. Бумагу вполне возможно также обрезать «чинкой» (из лезвия безопасной бритвы) (рис. 323, С).
1	Продажный конторский клей (раствор в воде жидкого стекла и сахара) называемый иногда неправильно' гумми-арабиком, для работ не годится, вследствие сильного пожелтения бумаги через несколько недель.
2	Декстрин — вещество, получаемое из крахмала. Бывает белым и жёлтым. Жёлтый растворяется в холодной воде, белый растворяется в ней только при нагревании (80°).
3	Если имеется сломанный столовый нож, то его можно превратить в картонажный, заточив его конец соответствующим образом (рис. 3,23, D).
§ 20, 3
491
II	. Ножницы нужны для вырезания из тонкого картона или бумаги фигур, ограниченных кривыми линиями. Канцелярские ножницы с длинными концами, предназначенные для обрезания бумаги по прямой линии, не удобны для этой цели. Наиболее подходящими ножницами будут медицинские с острыми концами,
А
Рис. 323. Ножи для резания бумаги и картона: Л — картонажный, В — сапожный, С — «чинка» — из лезвия безопасной бритвы, D — самодельный из обломка столового ножа, Е — линейка, F — косточки.
разбирающиеся посередине, что особенно удобно для их точки. Полезны также ножницы для ногтей.
III	. Линейка железная. Деревянная линейка в качестве направляющей для ножа негодна. Нож станет врезаться в её край и испортит и линейку, и обрезаемый картон. Поэтому нужна специальная металлическая линейка (рис. 323, £). Железный
492
§ 20, 4 и 5
Рис. 324. Подрезная доска и обрезка на ней бумаги.
угольник не обязателен. За неимением металлической линейки можно использовать отшлифованный край зеркального стекла.
IV.	Фальцбейн или косточка (рис. 323, F), служащая для расправления складок на бумаге или при загибании резких сгибов, весьма желательна. Её можно изготовить своими силами из кусочка плексигласса, пластмассы, целлулоида (5 = 2—5 мм), вырезав лобзиком (§ 8, 17) и придав краям закруглённость. В отдельных Случаях возможно использовать для разглаживания тупую сторону столового или перочинного ножа.
V.	Подрезная доска. Резание бумаги и картона производят на специальной подрезной доске, отличающейся своей ровной поверхностью, что является необходимым условием для получения ровного обреза (рис. 324). Кроме того, подрезная доска предохраняет поверхность крышки стола от порчи. В качестве такой доски можно использовать небольшой лист берёзовой фанеры (§ 8, 2, IX) без сучков, хорошо отшлифованной стеклянной бумагой (§ 8, 19). Под обрезаемый картон или бумагу на подрез
ную доску для сохранения её поверхности от порезов следует подстилать ненужную бумагу или картон. Вместо доски можно использовать зеркальное настольное стекло, застилая его бумагой.
VI.	Кисть. Заводить в школе для намазывания клейстером специальные плоские кисти не нужно. Вполне возможно работать небольшой щетинной кистью (рис. 105) (§ 9, 3, 1). Для покрывания значительной по величине поверхности следует брать тампон из ваты или самой мягкой тряпки и пользоваться им для намазывания клея.
4.	Распрямление измятой бумаги
Иногда приходится пользоваться за неимением другой измятой бумагой или бумагой с изъянами, вознцкшими в результате её изгибов. Все эти изъяны можно устранить, разглаживая бумагу горячим утюгом на гладильной доске, применяемой в быту для глаженья белья.
5.	Изготовление выкройки (чертёж)
Обрезание картона и бумаги (рис. 324) производится по нанесённым на них линиям, образующим контур фигуры, или, другими словами, выкройку. Чертёж совершенно необходимо выпол
§ 20, 6
493
нять остро отточенным твёрдым карандашом, обязательно с помощью линейки, угольника и циркуля. При этом обычно приходится самым строжайшим образом соблюдать нужные размеры — малейшая ошибка в размерах после вырезания является нередко непоправимой. Это особенно относится к картонажным объёмным изделиям (рис. 325); при ошибках в выкройке отдельные части не сойдутся или придадут кривизну телу.
Каждый преподаватель имеет достаточные знания и навыки для составления чертежа, поэтому вопрос об этом здесь не излагается. Эти свои знания и навыки преподавателю придётся в известной мере передать учащимся, занимающимся картонажным делом, и затем следить за правильностью и аккуратностью чертежей, выполняемых учащимися для данной цели. При черчении выкроек геометрических тел, создаваемых из бумаги или тонкого картона посредством сгибания частей выкройки, надо заранее учитывать необходимость в изготовлении отгибающихся полосок или зубчиков, служащих для склейки поверхностей (рис. 325) (см. ниже раздел 8).
6.	Обрезание бумаги и картона
Обрезание как картона, так и бумаги производится на подрезной доске острым ножом: прямых линий — по линейке, кривых — от руки по начерченным линиям. Нож держат в правой руке,
Рис. 325. Приклеивание последней грани у куба и основания у конуса.
левой же сравнительно сильно прижимают линейку к обрезаемому материалу, чтобы она не сдвинулась (рис. 324). Нож необходимо двигать в плоскости ab, перпендикулярной к картону и проходящей через край линейки (рис. 326, С), иначе, т. е. при наклоне ножа (рис. 326, А и В), обрезы (с и Ь) картона выйдут косыми. Кроме того, линия обреза при неизбежных у неопытного
Рис. 326. Обрезание бумаги и картона. Соединение поверхностей под углом.
А и В — неправильные и С — правильное положения ножа при обрезании, D — положение ножа при обрезании бумаги, Е — положение ножа и руки при обрезании картона, F, G, J — сгибание бумаги, К и L — сгибание картона под углом и оклеивание кантиком, М — вид (изнутри) вершины куба, склеенного при помощи полосок, N — соединение двух листов картона под прямым углом, О — соединение плоской и кривой поверхностей, Р — присоединение основания цилиндра.
§ 20, 7
495
человека изменениях наклона пока получится не прямой, а искривлённой. Это обстоятельство тем существенней, чем толще обрезаемый картон. Бумагу и тонкий картон по кривой проще резать ножницами, обрезание же по прямой следует производить ножом по линейке.
Бумагу необходимо резать закруглённой частью ножа, но не его концом, для чего нож держат с наклоном (40—45°) в сторону движения и надавливая указательным пальцем на лезвие (рис. 326, D, и 324). Картон же режут, взяв рукоятку ножа в кулак и держа руку указанным на рисунке 326, Е образом. При этом нож должен быть почти перпендикулярен к плоскости картона, тогда резание будет производиться самым концом ножа, что и правильно для картона. Только очень тонкий картон удаётся разрезать за одно продвижение ножа вдоль линии обреза. Обычно же приходится провести ножом несколько раз, последовательно разрезая картон.
7.	Сгибание бумаги под углом
Расположение плоскостей под некоторым углом достигается, посредством склеивания их по шву или, когда это возможно, при помощи изгибания картона или бумаги. Сгибание бумаги по прямой линии производится общеизвестным способом, т. е. путём складывания вдвое (рис. 327). В некоторых случаях необходимо начертить прямую линию, по которой будет производиться изгиб. Если же прочерчивание линии произвести с нажимом жёстким карандашом, на сравнительно эластичной подложке, т. е., например, на тетрадке, то оставленный вдавленный след облегчит последующее складывание по этой линии. После изгиба, для чего следует складывать бумагу вдвое, надо обязательно провести вдоль линии изгиба
косточкой (фальцбейном) (рис. 323, F) или тупым краем ножа (рис. 326, F), тогда изгиб (рис. 326, G) утратит свою несколько неопределённую округлую форму (рис. 326, J). Это тем существенней, чем толще бумага.
Изготовление посредством складывания из бумаги (без склеивания) позволяет осуществлять некоторые вспомогательные приборы для лабораторных работ, для демонстрации на уроках и важные модели для изучения в кружке основ безмоторного летания по воздуху. К числу типичных таких приборов могут быть,
Рис. 327. Сгибание бумаги посредством складывания и проглаживания изгиба резинкой.
496
§ 20, 8
Рис. 328, Л. Изготовление простейшего парашюта.
например, отнесены: ватерпас по Бакушинскому (рис. 328, С) (см. также т. II, § 26, 1, и рис. 159), бумажные вертушки {см. т. II, § 37, 4, и рис. 262), коробочки (рис. 329) (см. также т. II, § 37, 3, и рис. 261) и др. Сравнительно многочисленны и разнообразны бумажные поделки в виде планёров и парашютов (рис. 328, А и В) для изготовления в авиакружке1.
8.	Сгибание и соединение картона под углом
Для сгибания под углом картона совершенно необходимо подрезать его на некоторую толщину, иначе изгиб выйдет совершенно неправильным, а картон может даже изломаться. Глубина подреза зависит от степени «эластичности» картона, т. е. способности его к изгибу. Эту глубину берут от % до У2 толщины картона. Подрезают картон, пользуясь приёмом, показанным на рисунке 326, Е. Важно чтобы подрезание было произведено на всём протяжении на одинаковую глубину, для чего нельзя изменять нажима на нож. Если подрезание всё же произведено неровно, то, слегка согнув картон, надо подрезать на весу все недостаточно глубокие
1 Об изготовлении моделей см. прекрасную книгу Н. Бабаева и С Кудрявцева «Летающие авиаигрушки», ОНТИ, 1935.
Рис. 328, В и С, Изготовление (складыванием бумаги) планёра — стрелы и ватерпаса по Бакушинскому.
32 Е. Н. Горячкин, т. III
498
§ 20, 8
места. После подрезания картон изгибают обязательно подрезом наружу под нужным углом (рис. 326, /С). Если углу изгиба надо придать большую прочность, то его следует заклеить полосками >d из бумаги или лучше коленкора как снаружи, так и изнутри
Рис. 329. Изготовление (складыванием бумаги) коробочки.
(рис. 326, L). Примером простейших работ, осуществляемых посредством изгибания подрезанного картона, может служить изготовление коробочки с низкими или более высокими бортиками (рис. 330, Л). Скрепление под углом может быть достигнуто наклеиванием на углы полосок из бумаги d или коленкора и сшивания нитками или проволокой; наилучшим же способом, как уже указывалось ранее, является отгиб и приклеивание специально
§ 20, 9
499
оставленных для этой цели полосок а (рис. 325, 326, М, и 330, В). Если картон чересчур толст или угол должен иметь правильные очертания, то соединение осуществляется способом, показанным
на рисунке 326, N. Спо-
собы соединения кривых поверхностей и плоскости изображены на рисунке 326, О и Р.
Рис. 330, А и В. Простейшие способы изготовления коробочки из картона.
9. Проделывание отверстий
Отверстия самого малого диаметра в бумаге или- картоне прокалываются иголкой или острым концом круглого шила (рис. 56, Л). При проделывании более крупных по размеру отверстий края у них, особенно в картоне, получаются неровными и мохнатыми. Такие отверстия следует просверливать остро отточенным пробочным сверлом (рис. 284). В картоне ещё
более крупные отверстия можно просверлить с помощью центура (рис. 58)
(но не другого сверла!), вставленного в коловорот (рис. 57). В бумаге их удобно прорезать с помощью кривых ножниц для ногтей. Рационально также, если имеется металлическая пластинка с просверленным отверстием /, просечь отверстие в картоне h при помо
32*
500
§20, 10 и 11
щи круглой головки от заклёпки, по которому ударяют молотком (рис. 331, Д). Подобным же образом просечкой на остром метал-' лическом уголке (рис. 194, Д) можно обрезать картон без помощи ножа (рис. 331, В). Крупные отверстия прямоугольной формы следует прорезать ножом по линейке; в толстом картоне их можно также вырубать остро отточенной стамеской (рис. 56, А и В).
10.	Закрепление ниток на бумаге и картоне
При изготовлении приборов иногда приходится укреплять в бумаге или картоне нитки или бечёвки. Сделать это можно различными способами. Так, если взяты картон или плотная бумага и не требуется, чтобы нитка, не разрывая бумаги выдерживала
Рис. 331, А и В, Проделывание отверстия и обрезание картона посредством просечки.
значительный груз, можно ограничиваться продеванием нитки через сделанный иголкой прокол и завязыванием узелка на конце нитки (рис. 331, С). Если смазанную клеем нитку, продев через отверстие, наложить на бумагу и сверху заклеить заплатой из бумаги, то получится очень прочное скрепление даже при тонкой бумаге (рис. 331, D и Е). Достаточно прочный способ скрепления при помощи шва (стежков) показан на рисунке 331, F и Н. При этом для толстой бумаги или тонкого картона нет надобности в приклеивании заплаты. Для закрепления бечёвки к картону конец её, продетый через отверстие, разделяют на мелкие волокна и, распределив их во все стороны, приклеивают (рис. 331, /). При этом полезно сверху наложить заплату из бумаги (рис. 331, К).
11.	Склеивание геометрических тел
Как при составлении чертежа, так и при склеивании геометрических тел надо прежде всего иметь в виду следующее:
а)	Картонажи, в том числе и геометрические тела, могут быть составлены из отдельных, склеиваемых между собой частей (плоскостей и кривых поверхностей) (рис. 332, G и К) или же посредством сгибания соответствующим образом сделанной выкройки,
§20, 11
501
что, вообще говоря, возможно для тел, ограниченных плоскими поверхностями (рис. 332, А — F, Н и У).
б)	Для бумаги и тонкого картона возможно при склеивании поверхностей под углом пользоваться сделанными на выкройке и отгибаемыми при изготовлении тела полосками а и уголками b (рис. 325 и 332). Однако чем толще бумага, а тем более картон,
Рис. 331, С—К. Закрепление на бумаге и картоне ниток и бечёвки.
тем значительнее будут некоторые искажения формы и отступления от размеров создаваемого геометрического тела. Поэтому большего внимания заслуживают соединения посредством наклеиваемой сверху, а иногда и изнутри, что много сложнее, полоски или кантика из бумаги или картона (рис. 326, О и Р).
в)	Полоски а и уголки b следует делать размером побольше, тогда склеивать будет легче. Весьма важно сделать отгиб полосок
Рис. 332. Выкройки геометрических тел: А — куб, В — прямоугольный параллелепипед, С и D — призмы, Е и F — пирамиды, G — конус, Н, I, К — усечённые пипамиды и конус.
§ 20, 12
503
и уголков резким, но не закруглённым, для чего не только картон, но и толстую бумагу необходимо надрезать по линии сгиба. Края а полосок следует срезать наискось под углом не меньшим 45° так, чтобы в углах тела полоски не налегли друг на друга (рис. 326, М и 332). Клей надо брать вязкий, который к тому же возможно более быстро схватывал (раздел 2, III). Самым сложным и ответственным является обычно приклеивание последней грани (рис. 325). Полезно полоски а и уголки b выгнуть слегка наружу, чтобы после отгиба на них последней грани они пружинили, и благодаря этому прилегли плотнее.
г)	Если тело склеивается из отдельных плоских фигур, то для соединения производят оклеивание полоской или кантиком d бумаги или тонкого коленкора (рис. 326, N). Кантик наклеивают снаружи или изнутри, а иногда, если нужна особая прочность соединения, и снаружи, и изнутри. Соединения по кривой и, в частности, по дугам окружности показаны на рисунке 326, О и Р. В первом случае при вырезании следует обратить внимание на взаимное расположение вершины зубчиков.
д)	Чертежи для выкроек различных геометрических тел, склеиваемых из одного листа, показаны на рисунке 332, А — К- Если тела изготовляются из картона, то по пунктирным линиям, соответствующим линиям сгиба, следует сделать надрезы (раздел 8).
е)	При высушивании, чтобы отдельные склеиваемые части не отходили друг от друга, рекомендуется связывать изделие нитками или бечёвками. Высушивание производят в обычных условиях (но не около печи!) в течение —1 суток.
12.	Наклеивание бумаги. Склеивание картона
Наклеивание бумаги производится в различных целях, в частности для придания опрятной внешности картонажному изделию. Наклеивание производится следующим образом:
а)	Бумагу, подлежащую наклеиванию, кладут на лист бумаги большего размера, в свою очередь положенный на ровную поверхность стола, куска фанеры или подрезной доски (рис. 324).
б)	Для наклеивания следует применять жидкий клейстер (раздел 2, III) без сгустков, иначе работа будет испорчена.
в)	Сначала намазывают клейстером посредством кисти или в крайнем случае тампона из ваты правую (!) половину листа, удерживая левую половину, пальцами, как показано на рисунке 333, А.
г)	Наносить клейстер кистью надо, вводя его обязательно от середины к концам, но не от концов к середине. В противном случае либо клейстер проникнет по краям на лицевую сторону бумаги, либо край листа может сдвинуться за кистью и смяться, а то и разорваться.
Рис. 333. Намазывание клейстером правой и левой половин листа бумаги (Л и В). Снимание бумаги с подложки и наклеивание её на картон (С—F).
§ 20, 12
505
д)	Клейстер необходимо наносить равномерно и не жирно. Этот навык приобретается опытом.
е)	Намазав одну половину, переставляют пальцы на другую половину листа (рис. 333, В). Концы пальцев необходимо обязательно смочить в воде, во избежание приклеивания их к бумаге. Если это произошло, то их придётся отрывать от бумаги, вследствие чего она окажется в лучшем случае смятой, в худшем — порванной.
ж)	Намазав клейстером, обязательно следует подождать, чтобы бумага пропиталась влагой клейстера насквозь, что вызовет некоторое увеличение размеров листа. Если же её наложить тотчас после смазывания клейстером на картон, т. е. не дав ей расшириться, то местами после расширения образуются возвышения, которые потом не исчезнут и дадут складки. Подобный же неблагоприятный результат получится, если смазывать клейсте-
Рис. 334. Оклеивание картонной коробочки бумагой.
ром картон и накладывать на него сухую бумагу для её наклейки. Однако это справедливо лишь по отношению к тонкой бумаге, например писчей, переплётной и т. п.
з)	Толстую бумагу, например слоновую, полуватман и т. п., лучше намазывать клеем (но не клейстером) и не нужно добиваться, чтобы она пропиталась насквозь.
и)	Приёмы, состоящие в снимании намазанной клейстером бумаги с подложки и наклеивании её на картон, показаны на рисунке 333, С — F.
к)	Важно иметь в виду, что после высыхания наклейной бумаги и уменьшения её размеров картон и даже тонкая фанера изогнутся в сторону оклейки. Во избежание этого картон следует оклеивать бумагой с обеих сторон, тогда он останется прямым.
На рисунке 334 показаны последовательные стадии оклеивания картонной коробочки бумагой.
Если производится склеивание картона, то следует прежде всего склеиваемым поверхностям придать шероховатость, применяя для этого напильник или самую грубую стеклянную бумагу. Кроме того, нужен вязкий клей: столярный или казеиновый, и, наконец, клеёные поверхности до своего полного высыхания должны быть прижаты друг к другу грузом или с помощью струбцинки.
506
§ 20, 13
13.	Изготовление каркаса для намотки катушек
I.	Назначение и виды каркасов. Каркасы предназначаются 'для намотки на них всевозможных катушек, что нужно, например, при изготовлении электромагнитов, трансформаторов и т. п. (§ 15, 18, и рис. 265 и 270). Материалом для изготовления служат чаще всего картон (рис. 335, В, С) или склеенная в несколько слоёв бумага (рис. 335, Д); реже клеёная фанера (рис. 269), ещё реже медь. Применение жести не рационально, так как при таком материале увеличиваются потоки магнитного рассеивания.
Рис. 335, А—D. Изготовление трубки для каркаса.
II.	Каркас с круглым сечением. Трубка (гильза) для каркаса может быть изготовлена из полосы бумаги (писчей или обёрточной), плотно намотанной на цилиндрическую совершенно гладкую болванку, например на бутылку, трубку или скалку (рис. 335, Д). Перед наматыванием скалку следует обернуть в 2—3 слоя какой-либо бумагой, что облегчит последующее снимание трубки. Полосу бумаги, из которой производится изготовление трубки, намазывают клейстером (раздел 2, III) согласно указаниям, данным в разделе 12, и свёртывают на болванке общеизвестным образом (рис. 335, Д). Для получения прочной трубки достаточно
§ 20, 13
507
5—10 слоёв писчей бумаги. Трубку можно свернуть также из картона: из тонкого в 2—3 слоя и из более толстого в 1—2 слоя. Склеивание картона лучше вести каким-либо вязким клеем, например казеиновым или столярным (раздел 2, III). Поверхность картона для лучшего схватывания рекомендуется процарапать ножом; напильником или самой крупной стеклянной бумагой (рис. 335, В). После склеивания трубку обматывают бечёвкой или, проложив по шву полоску картона, укрепляют последнюю с помощью ниток или проволоки (рис/ 335, С или D). Край у картона во избежание образования уступа необходимо срезать наискось при помощи острых бритвы или ножа. Впрочем уступ может быть срезан после изготовления и высыхания трубки теми же инструментами или же спилен напильником. Трубку оставляют для высыхания в обычных комнатных условиях на %—1 сутки.
Бортики или щёчки каркаса могут быть сделаны из кружочков, выпиленных из фанеры лобзиком (§ 8, 17, и рис. 52) или из картона тем более толстого, чем менее жёсток картон (рис. 335, Е и F). Изготовление бортиков из картона и их укрепление на гильзе с помощью
Рис 335, Е—J. Изготовление различных каркасов для намотки проволочных катушек.
508
§ 21, 1
клея ясно из рисунка 335, F. Излишние части гильзы должны быть срезаны, например, бритвой (рис. 335, £).
III.	Каркас с прямоугольным сечением. Если изготовляется каркас с прямоугольным сечением, что нужно, например, для устройства трансформатора (§ 15, 17, и рис. 265), то первым делом из дерева выстругивают брусок (болванку), по своим поперечным размерам соответствующий стержню трансформатора (рис. 335 Gi). Для облегчения выбивания бруска из склеенной гильзы полезно придать ему слегка пирамидальную форму; следует не забывать также пометить меньшее основание. Брусок обёртывают, как шаблон, склеиваемой бумагой и получают гильзу; если для изготовления взят картон, то его по углам, т. е. на местах изгиба, надо подрезать (раздел 8), а концы срезать в той или иной мере наискось для склеивания между собой (рис. 335, G2). Устройство щёчек и способ их укрепления показан на рисунке 335, Ji — J4.
§ 21. РАБОТЫ С ВОЛОКНИСТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
1.	Назначение работ
В настоящем параграфе сгруппировано описание некоторых волокнистых веществ !, а также применение изделий из них как в хозяйстве физического кабинета, так и при построении самодельных приборов.
Наиболее существенное значение имеет применение ниток или нитей, нередко используемых в приборах для связывания и крепления отдельных частей, а также для подвешивания различных деталей. Крепление частей посредством ниток весьма характерно при постройке змеев, моделей планёров и самолётов (рис. 336). В таких приборах, как маятники (см. т. II, § 57, 2, и рис. 452), блоки (см. т. II, § 34, 7, и рис. 246), отвес (см. т. II, § 26, 1, и рис. 158), электрические маятники (см. т. II, § 42, 8, и рис. 301), подвесы для наэлектризованных палочек, магнитов, катушек и т. п. (см. т. II, § 42, 8; 47, 8 и 49, 2, и рис. 302, 353 и 377), качество нитей не безразлично, так как они составляют одну из важных частей этих приборов.
У некоторых приборов например у моделей насосов (см. т. II, § 14, 5, и рис. 89 и 90), шара Паскаля (см. т. II, § 28, 7, и рис. 172) и др., поршни сделаны из стекла; поэтому для достижения герметичности поршни нуждаются в обматывании нитками. Не малое значение имеет также умение завязывать узлы на нитках, для чего учителю надо приобрести некоторые знания и навыки.
Природные свойства некоторых волокон и органических тканей позволяют использовать их иногда как основные части, определяющие действие приборов. Так, скручивания под влиянием
1 Работы с картоном и бумагой -выделены в особом § 20.
§ 21, 2
509
влажности кишечной струны и нити ковыля, изгибы по той же причине древесных волокон и чешуек у шишек открывают возможности для устройства простейших гигроскопов (раздел 7 и рис. 351). Увеличение гибкости древесных волокон при их пропитывании водой или нагревании в широкой мере используется для изгибания дерева, что нужно, например, при изготовлении деталей для
Рис. 336. Типичные крепления посредством ниток деталей моделей самолётов.
моделей самолётов. Применение кожи сравнительно ограничено, но, безусловно, необходимо, поскольку преподавателю рано или поздно придётся ремонтировать воздушный насос Шинца (см. т. II, § 31, 2, и рис. 206 и 207) и такой же насос у примуса (см. т. II, § 18, 3, и рис. 128).
2.	Материалы
I.	Вата. Хлопчатобумажная вата, используемая в быту, например для одежды, как теплоизолирующий материал, в кабинете мало применима, поскольку она в известной степени содержит жир, вовсе не пропитывается водой. Вата, продаваемая в аптеках и называемая гигроскопической, пропитывающаяся водой, нужна в основном для промывания трубок, посуды и протирки стёкол в приборах. Для покрывания же дерева лаком следует применять обыкновенную вату (§ 8, 6, и рис. 108). За неимением
510
§ 21, 2
хлопчатобумажных ниток иногда из ваты приходится создавать фитили для спиртовых лампочек.
II.	Кожа. Небольшие кусочки кожи площадью буквально в несколько квадратных сантиметров нужны для смены манжет в воздушных насосах (раздел 9, II). Такие кусочки всегда можно выкроить из верхов пришедших в негодность ботинок или достать у сапожника. Кожа не выдерживает нагревания, становясь от этого жёсткой и ломкой. Затвердевшей (высохнувшей) до известной степени коже можно придать эластичность, смазав её лучше всего касторовым или другим растительным маслом или животным жиром (салом). Кожа, размоченная в воде (но не в кипятке!), приобретает эластичность, но лишь временно, до высыхания.
Разновидность кожи, известная под названием замши, оказывается, безусловно, нужной для протирки оптических стёкол. Пользуясь кусочком замши, бережно хранимым от пыли, преподаватель никогда не испорит при протирке ни линз ни других деталей оптики. Поверхностное загрязнение замши легко устраняется посредством чистки кусочком ваты, смоченным бен
зином. То же достигается чисткой (трением) мякишем полусухого белого хлеба.
III.	Нити. К нитям, являющимся слагающими частями физических приборов, предъявляются следующие требования. Нить должна быть прежде всего возможно более гибкой и обладать значительными сопротивлениями удлинению, а тем более разрыву при действии силы. Обычная бечёвка (пеньковая), применяемая в торговом деле, удовлетворяет этим требованиям лишь в наименьшей степени и поэтому не находит себе применения при изготовлении самодельных приборов (рис. 338, Л2).
§ 21, 2
511
Наиболее подходящими нитями при устройстве приборов оказываются следующие:
Кручёный шпагат (рис. 338, Ai) в отличие от обычной бечевы выделывается из лучших сортов пеньки или льна (рис. 337, С). Его огромная сопротивляемость разрыву вызывается не только качеством волокон, но, главным образом, тем, что он свит из 3—4 скрученных из волокон ниток.
Рис. 338. Кручёная и обыкновенная бечёвка и Л2), шёлковая леска (В), нитки: суровые (С) и хлопчатобумажные (D).
Леска рыболовная (рис. 338, В) шёлковая, применяемая для удочек «спининг», обладает весьма значительной гибкостью и огромным сопротивлением на разрыв, является наилучшей нитью для блоков и полиспастов. Продаётся в магазинах охотничьих товаров.
Нитки суровые (рис. 338, С), изготовленные из волокон льна (рис. 337, С), менее гибки и прочны, чем леска, но всё же отличаются весьма значительным сопротивлением на разрыв. Такие нитки находят себе самое широкое применение при изготовлении самодельных приборов, в частности для всякого рода подвесов и т. п.
Хлопчатобумажные нитки, применяемые обычно при шитье, различаются по номерам (рис. 338, £>). Наиболее толстые № 1 и 2, как и суровые нитки, применимы для подвесов.
Нитки хлопчатобумажные некручёные нужны для изготовления фитилей спиртовых лампочек (см. т. II, § 18, 4, и рис. 129).
IV.	Асбест — широко известный минерал, кристаллы которого имеют вид нитей. Асбест продаётся в виде ваты, шнура, а также картона. Кислоты и щёлочи на асбест не действуют, почему
512
§ 21, 2
асбестовую вату можно применять для их фильтрования. Теплоту асбест проводит плохо и жароупорен, т. е. выдерживает сильное каление на пламени без видимых изменений. В школьных условиях находит себе важное применение картон, служа подкладкой на стол для раскалённых предметов при паянии (§ 12, 2, 1, и рис. 180) и стеклодувных работах (§ 19, 7). Асбест обладает изолирующими свойствами, почему асбестовый картон употребляют при намотке некоторых типов реостатов, главное электропечей. Для изготовления «вечных» фитилей у спиртовых лампочек, асбест ма
В
Рис. 339. Факелы из проволоки и асбеста.
ло пригоден, так как сравнительно плохо подаёт II топливо. Однако его. следует рекомендовать для устройства факелов (рис. 339, А и В), нужных для закрепления магнитных спектров (см. т. II,
§ 69, 2, и рис. 505) и, главное, для подогрева стержней биметаллических полосок одновременно на сравнительно значительном протяжении (см. т. II, § 36, 5 и 6, и рис. 256 и 257). Асбест, укреплённый на стержне посредством проволоки, смачивается спиртом и зажигается.
Небольшое количество асбеста в виде полосок (Ь = 2—3 см) проще всего приобрести в хозяйственных магазинах в виде фитилей для керогаза.
V.	Шёлк. Искусственный шёлк (вискоза) сильно уступает в своих изолирующих свойствах натуральному (рис. 337, В). Желательно достать кокон натурального шёлка с тем, чтобы, найдя конец нити и пустив кокон на воду (рис. 351, Е), размотать нить. Такая нить в основном используется для изолирующего подвеса «бузиновых» шариков на любом проводящем штативе см. т. II, § 42, 8, и рис. 301).
VI.	Кора древесная. Кора соснового дерева обладает почти таким же малым удельным весом, как и пробка. Исключительно легко обрабатывается ножом, а тем более напильником. Эластические свойства коры незначительны, поэтому её применяют взамен пробки только для выделки пловучих тел (поплавков, лодочек и т. п.).
§ 21, 3
513
3.	Узлы
I.	Связывание концов нитей. Вопрос о завязывании узлов составляет область специального прикладного знания, мало знакомого преподавателю; однако кое-какие сведения понадобятся ему, как только эн начнёт применять нитки и бечёвки в качестве деталей для различных целей. Действительно, от одних узлов требуется, чтобы при растягивании они не развязывались, но при прекращении растягивания могли быть без труда развязаны (раздел 4).
Обычно применяемый в быту для связывания двух концов нитей узел, называемый иногда косым и завязываемый общеизвестным способом, при сильном натягивании концов сползает и затем сам развязывается (рис. 340, Л, В, С), почему его вообще следует избегать. Узел же, называемый прямым, мало известный в быту, совершенно не сползает и развязывается при растягивающих его усилиях много труднее (рис. 340, Z), Е). Если всмотреться в механизмы косого и прямого узлов, то следует обратить внимание, что при..растягивании концы bb (рис. 340, 2)), при смещении, должны скользить друг относительно друга; концы же аа (рис. 340, Л), перекрещивающиеся бечёвкой с, при те же условиях как бы покатятся. Ещё более прочным, чем прямой, является двойной узел, схема и вид которого показаны на рисунке 340, F и G. Наконец, общеизвестен перекидной узел, завязываемый одним приёмом и изображённый на рисунке 340, J и К. Прослеживая ходы нитей, из которых одна изображена на рисунке 340 белой, а другая тёмной, не трудно научиться завязывать как прямой, так и двойной узел простыми приёмами.
Если обвязывается какое-либо тело, то для лучшего натяжения нити вокруг этого тела узел рекомендуется завязывать на уголке (рис. 340, L). В том случае, когда это невозможно, следует, выполнив первый перекрест нитей (рис. 340, N), попросить помощника нажать на это место пальцем (рис. 340, М) и, сделав второй перекрест, натягивать концы, чтобы петля, затягиваясь, прошла под палец. Всякий узел, завязанный из мокрой нитки, затягивается много прочней, чем из сухой.
II.	Привязь конца нити к телу. Концы нити для подвешивания проще всего завязывать петлей, однако это удобно, когда такая петля может быть надета на крючок или гвоздь (рис. 341, Л — С). Кроме того, если нить должна иметь строго определённую длину, то соблюсти это условие очень трудно, так как при завязывании узла на его образование уходит некоторая часть длины нити, определить которую точно заранее трудно. Привязь к гвоздю или ушку одинарным наиболее простым узлом при сильном натяжении нити вызывает скольжение конца и саморазвязывание узла (рис. 341, D). Вторичное перекрещивание конца для достижения значительного сопротивления саморазвязыванию следует выполнять не по схеме косого узла (рис. 340, Л), а по схеме прямого 33 Е Н. Горячкин, т. III
Рис. 340. Узлы для связывания концов: косой, прямой, двойной прямой и перекидной.
§ 21, 3
515
Рис. 341. Узлы для привязывания нити к телу.
(рис. 340, D). Наиболее надёжной привязью к гвоздю со шляпкой является следующая. На конце нити делают петлю, дважды продевая конец. Полученное кольцо стягивают до тех пор, пока оно> не перекрутится (рис. 341, Е). Образовавшиеся две петельки а и в надевают на гвоздь и нить затягивают (рис. 341, L и G).
33*
516
§ 21, 3
Из привязей нити к опорной «балке» (или же для подвешивания балки к нити), которые не могут при натяжениях нити само-развязаться, но станут, наоборот, затягиваться, заслуживают внимания показанные на рисунке 341, 7, К и F. Интересны эти узлы также и тем, что, устранив натяжение нити, их легко развязывать, почему их часто применяют на практике (в технике) при подъёме всякого рода грузов. При двухнитном подвесе заслуживает внимания пётля, осуществляемая самым простым приёмом (рис. 341, М).
III.	Связывание пучка. Связывание трёх или четырёх нитей так, чтобы они образовали рёбра правильной трёхгранной или четырёхгранной пирамид, практикуется для привязи воздушного змея и при подвешивании чашек самодельных весов, пластинок, расположенных в горизонтальной плоскости для изучения молекулярного скрепления (см. т. II, § 32, 3, и рис. 225) и т. п. Такие нитки, сложенные вместе, могут быть связаны перекидным узлом (рис. 341, Xi и Л2). Однако если нитки недостаточно тонки или их взят целый пучок, то узел выходит неровным, а рёбра пирамид неравными. Тогда связывание производят посредством обматыва
§ 21, 4
Я17
ния тонкими проволокой или ниткой (рис. 342, В), При этом нитку накладывают сообразно схеме, показанной на рисунке 343, А. Для придания ещё большей прочности концы нитей заворачивают на сделанную перед этим связь (рис. 342, В и С) и вновь, т. е. во второй раз, связывают подобным же образом (рис.342, D).
Пучок резиновых ниток связывается чаще всего с петлей на концах, посредством обматывания сильно натягиваемой ниткой по схеме рисунка 343, А (рис. 342, Е\ —£3). Такие пучки резиновых ниток с петлями применяются, например, для моторой моделей самолётов (рис. 213, С). Весьма полезно для прочности связываемые нити предварительно обмотать лентой а (рж. 342, Ех и £3). Подобным же образом может завязываться петля на конце обычной резиновой трубки, что нужно для её подвешивания или за-глушкй конца трубки (рис. 295).
С on роти дление
Рис. 343. Два способа обвязки концов соединительных проводов.
4.	Специльные виды привязей
I.	Привязь трубок и обвязка концов. Как было описано в § 17, 14, привязь резиновой трубки к стеклянной рациональнее всего, осуществлять по схеме, показанной на рисунке 294, D и Е. Для заделки концов пучка нитей, а также для закрепления оплётки и изоляции на концах проводов, применяемых при демонстрациях и лабораторных работах в качестве соединительных (см. т. II, § 41, 3), рекомендуется применять один из способов, изображённых на рисунке 343. Для этих заделок характерно отсутствгте узлов, в которых нет никакой надобности.
618
§ 21, 4
II.	Привязывание пробок к горлышку. Подвязывание пробок к горлышку иногда практикуется при хранении химикалиев, чтобы не спутать пробки, вынутые одновременно из нескольких бутылок. Для этого корковую или резиновую пробку протыкают наискось иголкой с толстой (суровой) ниткой, у которой на конце сделан узел. Свободный же конец нитки обвязывают вокруг горлышка и притом так, чтобы он оказался достаточно длинным и
и нитью пробки
и вставлять проб-
вынимать
проволокой горлышку.
Рис. 344. Привязь к
I °
позволял свободно
ку на место (рис. 344, Л). Привязывание пробок к горлышку нужно в тех случаях, когда пробка может оказаться выдавленной упругостью паров или газов, заключённых в бутылке. Для привязывания можно воспользоваться проволокой медной или вязальной (§ 15, 2). Из тонкой проволоки
делают петлю, показанную на рисунке 344, В, скрутив её в месте а и затем обведя свободные концы вокруг горлышка, скручивают их на участке Ь. После эти концы продевают в петлю в месте с и загибают, как изображено на рисунке 344, С. Возможно также произвести привязь пробки посредством суровой нитки или бечёвки, для чего, согласно схеме рисунка 344, Z), делают петлю, затягиваемую вокруг канта горлышка (рис. 344, £). Особо прочное привязывание достигается способом, показанным на рисунке 344, F, для чего проволоку обвивают вокруг горлышка, оставив
две петли, в которые вставляют гвоздь.
§ 21, 4
519
Привязывание пробки, когда в неё вставлена трубка, изображено на рисунке 344, G. Для этого проволоку, обернув вокруг горлышка, скручивают, загибают вверх, обводят вокруг трубки
Рис. 345*. Оттяжки и раскосы из нитей (Л и В). Использование нити и бруска для изучения действия сил в кронштейне (С и D).
и вновь скручивают. Затем концы обёртывают ещё раз вокруг горлышка и вновь скручивают их для закрепления.
III.	Оттяжки и раскосы из ниток. Раскосы или контрфорсы из нитей приходится применять в некоторых самодельных приборах. Типичными случаями являются крепление с помощью оттяжек вертикальных стоек (мачт) и применение диагональных раскосов
520
§ 21, 5
из нитей в контурах геометрических фигур и тел. Крепление стойки (мачты) производится при помощи трёх или четырёх оттяжек, располагаемых симметрично друг относительно друга и подвязанных одними своими концами к вырезу а, сделанному около верхушки, и другими концами к гвоздям или к ушкам, укреплённым в подставке (рис. 345, Л).
Крепление фигур производится при постройке различного рода моделей, например ферм мостов и фюзеляжей самолётов. Преподавателю чаще всего такое крепление придётся использовать при создании моделей кубических мер, например кубического метра (см. т. I, § 58, 9, рис. 126). Так, для контура прямоугольной фигуры, во избежание изменения величины её углов при давлениях, направленных в плоскости фигуры, следует натягивать диагонали из ниток (рис. 345, В). Если модель, куба создана посредством соединения проволок не только картофелинами, но и другими способами, более надёжными, то такая конструкция может развалиться в первом случае под действием собственной тяжести или во втором — при переноске. При подвязывании диагональных нитей модель приобретает настолько* значительную прочность, что её можно свободно переносить с места на место.
.5. Подвесы
I. Однонитный подвес с ориентирующей головкой. Подвешивание деталей прибора производится в различных случаях на одной, двух, трёх и реже четырёх нитях. Подвес на одной нити или
одном волокне является незаменимым в тех случаях, когда упругие силы при кручении нити используются как противодействующие. Так, например, наэлектризованная палочка в модели весов Кулона или катушка гальванометра возвращаются в исходное положение (после прекращения действия на неё внешних сил) упругой силой, возникшей в результате деформирования (скручивания) нити. Так как упругая сила обыкновенной нити бывает не всегда достаточна, то в самодельных приборах иногда применяют тонкую проволоку (d = 0,05—0,1 мм) или нить из канители
§ 21, 5
521
(§ 13, 2, X, и рис. 192, В). Кроме того, хлопчатобумажная или льняная и другие органические нити гигроскопичны, укорачиваясь и скручиваясь при повышении влажности и, наоборот, удлиняясь и-раскручиваясь при высыхании, что также в известной мере препятствует их использованию (раздел 7).
Из какого бы материала ни состояла нить, используемая для указанных выше целей, рациональнее всего верхний её конец укреплять не наглухо, а на валике а, способном поворачиваться
Рис. 347. Детали однонитного подвеса.
вокруг той же вертикальной оси, что и нить (рис. 346). Тогда, поворачивая валик, а тем самым и нить, можно привести висящую деталь в нулевое положение. В качестве такого валика можно взять винтовой стержень от стандартной клеммы, закрепив на нём пайкой головку наглухо и продев его через отверстие соответствующего диаметра, высверленное в поддерживающемся приспособлении (рис. 347, А). Если же это приспособление не деревянное, а металлическое, то, высверлив отверстие, припаивают гайку от той же клеммы и вал ввёртывают в резьбу этой гайки (рис. 347 В). Возможно также для указанной цели воспользоваться деревянным колком от балалайки, укрепив его указанным на рисунке 347, С образом. Наконец, весьма рационально установив штепсельное гнездо, создать валик из штепсельного контакта, взятого от вилки (рис. 347, D).
522
§ 21, 5
При однонитном подвесе возникают ещё два осложнения, требующие для их устранения некоторых мер. Прежде всего подвешенное тело, возведённое из нулевого положения, вернувшись обратно, не успокаивается, а испытывает периодическое вращение то в одном, то в другом направлении. Для получения затухания такого колебательного движения следует прибегать к установке на теле крылышек Ь (демпфера) (рис. 346). Другое осложнение особенно сказывается при подвешивании стрелок или палочек, которые должны располагаться в горизонтальной плоскости. Действительно, при подвешивании центр тяжести тела должен для отсутствия перекоса оказаться лежащим на продолжении нити. Чтобы избежать перекоса, нить следует привязывать к небольшой трубочке (из бумаги или из металла) (рис. 347, Е) или к специальному крючку из проволоки (рис. 213, D). Тогда, вкладывая стрелку или палочку в трубочку или кладя её на крючок и затем смещая их в продольном направлении, нетрудно добиться их горизонтального расположения. Рационально осуществлённый подвес стрелки (с ориентирующей головкой) с применением поддерживающей трубочки показан на рисунке 346.
II. Двухнитный ориентирующий подвес. Двухнитный ориентирующий подвес состоит из двух параллельных нитей, к которым подвязано непосредственно само тело или же трубочка, или крючок, поддерживающие тело (рис. 348, А и В). Следует обратить внимание, что в отличие от однонитного подвеса (подраздел 1 и рис. 347, £) ориентация тела в плоскости нитей происходит не столько за счёт упругих сил, возникающих при кручении нити, сколько благодаря смещению тела вверх, а следовательно, и центра тяжести всей системы. Поэтому двухнитный подвес является более «жёстким», чем однонитный, и почти мгновенно успокаивающимся. Очевидно, что сила, противодействующая повёртыванию тела, будет тем значительней, чем большим взято расстояние между параллельными нитями. Двухнитный ориентирующий подвес с применением крючка (рис. 348, В) следует рекомендовать для изучения взаимодействия наэлектризованных палочек (см. т. II, § 42, 8, и рис. 302), а также постоянных магнитов, если не требуется ориентировка последних по магнитному меридиану.
III. Подвесы для маятников. Для подвешивания маятников следует употреблять гибкие нитки: кручёные хлопчатобумажные или суровые (раздел, 2, II, и рис. 338). Подвес на одной нитке позволяет получить колебания маятника в любой вертикальной плоскости (рис. 349,Л). Если нужно осуществить колебание только в одной определённой плоскости, подвес делается двухнит-ным (рис. 349, В), причём для равномерного натяжения нитей и симметричного положения груза берётся одна нить, продеваемая в ушко а, припаянное к шарику, но не привязывается. Тело, подвешенное на трёх, а тем более четырёх нитях, неспособно к колебательному движению (рис. 349, С). Двухнитный подвес, у кото
§ 21, 5
523
рого нити пропущены через отверстие в пробке о, служит для сложения двух простых гармонических колебаний маятников, способных колебаться: одного cdo в плоскости, перпендикулярной в данном случае к чертежу, и другого ое в плоскости чертежа (рис. 349, D). Перемещением пробки о можно изменять относительные длины маятников, а следовательно, и периоды их колебаний. Для наблюдения резонанса маятников рационально подвешивать их к горизонтально натянутой бечёвке или нитке
Рис. 348. Двунитные ориентирующие подвесы.
(рис. 349, £). Такой подвес способствует увеличению «связи» между маятниками, благодаря чему переход энергии от одного к другому маятнику происходит скорее, чем при подвесе к деревянному бруску. Кроме того, с таким подвесом удаётся (наблюдать возвратные переходы энергии несколько раз.
Если подвесы используются для нескольких маятников, которые должны иметь строго одинаковые длины, что весьма трудно осуществить обычным способом, то рационально подвешивание произвести с помощью колков от балалайки. Укорачивание и удлинение производится вращением колка и наматыванием нити на него (рис. 349, F), причём во избежание соскакивания нити с колка и, главное, для точного фиксирования точки подвеса необходима установка колечка из проволоки, в которое продевается нить (рис. 349, G). Самый простой способ заключается в продевании нити в отверстие, заклиниваемое посредством колышка, выструганного из дерева (рис. 349,/С).
Рис. 349. Подвесы маятников.
§ 21, 6
525
6.	Сообщение вращения посредством нити
Общеизвестен способ приведения во вращение волчка, посредством закрученной на его вал нити. Пуск кубаря посредством нити более сложен, требуя упражнений для создания соответствующего навыка. Для пуска, зажав и удерживая свободный конец нити между большим и указательным пальцами, резким движением сбрасывают кубарь с ладони на пол. Вращение тел взамен использования для некоторых случаев центробежной машины
Рис. 350. Сообщение вращения нитью.
можно получить посредством скрученного двухнитного подвеса. Так, если, например, к горлышку колбы, содержащей в себе небольшое количество воды и ртути, привязать две нити и затем скрутить их, вращая колбу от руки, то она, освобождённая, станет затем вращаться (рис. 350, Л). Если же при этом растягивать петлю руками, то легко получить вращение настолько быстрое, чтобы произошло, например, характерное образование колец из воды и ртути. После своего раскручивания нить станет вновь закручиваться, благодаря инерции колбы, что позволит повторять опыт несколько раз. Такой 'способ применим, например, и к цилиндру, на поверхности которого может быть укреплён поясок из бумажной ленты с цветной окраской для изучения смешения цветов (см. т. II, § 58, 3).
Принцип, применяемый в примитивной детской игрушке, — вращающаяся пуговица — может быть использован для получения вращения некоторых тел. Действуя руками (рис. 350, В),
526
§ 21, 7
легко получить вращение, например, диска сначала в одном, а затем в противоположном направлении, что нужно, например, для опыта «птица в клетке». Привязав к шнурку или бечёвке круглый диск за его край и вращая конец шнурка в пальцах, возможно заставить диск вращаться вокруг свободной оси (рис. 350, С).
7.	Деформации органических волокон и тканей от влажности
Способность волокон и некоторых органических тканей деформироваться при изменении влажности используется в самодель-
А
Рис. 351. Органические волокна и ткани, деформирующиеся от влажности (А—D). Разматывание нити из кокона (£).
ных приборах для устройства гигроскопов. Кручёные шёлковые, хлопчатобумажные, льняные и пеньковые нити и бечёвки при смачивании укорачиваются и скручиваются. Однако такие деформации нитей и бечёвок недостаточно постоянны, поэтому для гигроскопа лучше применять кишечную струну для скрипки, тогда можно судить достаточно точно об изменениях влажности воздуха по скручиванию этой струны. Подобным же образом ведёт себя нить, служащая парашютом у семени ковыля (рис. 351, Л) i.
1 Пучки ковыля, обычно ярко раскрашенные, продаются осенью в виде букетов в цветочных палатках.
§21, 8
527
Таким образом, если на свободном конце висящей вертикально скрипичной струны или нити от семени ковыля укрепить лёгкий диск или стрелку, то они станут поворачиваться на тот или иной угол в зависимости от влажности воздуха.
Наиболее надёжные результаты, которые используются в гигрометре Соссюра, даёт длинный женский волос, обезжиренный на своей поверхности. Такой волос при увеличении влажности удлиняется, при уменьшении её укорачивается. Механизм для измерения удлинения, а следовательно, и влажности, состоит из блока со стрелкой, вокруг которого перекинут волос, натягиваемый грузом.
Деформация изгиба при изменениях влажности наблюдается у чешуек еловых и сосновых и других шишек (рис. 351, С), а также и у длинных тонких сучочков с удалённой с них корой (рис. 351, D). Для обнаружения изменения изгиба у чешуйки еловых шишек к ней приклеивают тонкий прутик, т. е. отсчётный рычаг. Писчая и другая бумага при увлажнении увеличивается в размерах по всем своим измерениям; точно так же ведёт себя плёнка куриного яйца. Такие свойства яичной плёнки и бумаги могут быть также использованы для устройства гигроскопов Ч
Свойство скомканной бумаги распрямляться при своём намокании используется в развлекательных опытах, заключающихся в том, что бумага, сложенная уголком (рис. 352, Л) или коробочкой (рис. 352, В) и пущенная на воду, разворачивается, сложенный бумажный цветок — распускается (рис. 353, С), звёздочка — раскрывается (рис. 353, D).
8.	Сгибание древесины
Сгибанию древесины лучше всего поддаются такие сильно волокнистые породы, как камыш и бамбук, обладающие вообще значительной гибкостью (рис. 353, Л). Хорошо гнётся также берёза. Перед изгибанием брусок дерева следует распарить, держа его, например, в струе пара, для чего удобно пользоваться носиком кофейника (рис. 353, В). Распаривание возможно производить также в закрытой кастрюле, содержащей небольшое количество воды, нагреваемой до кипения. Дерево через некоторое время, тем большее, чем массивнее брусок, становится гибким. Подлежащий изгибу распаренный брусок сгибают вокруг заранее подобранного шаблона и связывают, оставляя так до полного высыхания древесины (рис. 353, С). После этого брусок снимают, причём он сохраняет приданную ему форму.
Много скорее можно придать гибкость дереву посредством распаривания за счёт содержащейся в нём влаги, прогревая его в пламени. Для нагрева возможно пользоваться пламенем свечи,
1 См. С. Н. Жарков, Метеорологический кружок в школе, изд. АПН. 1948.
Рис. 352. Распрямление сложенной бумаги при намокании.
§ 21, 9
529
керосиновой лампочки-коптилки или спиртовки (рис. 353, D). Греть надо, не оставляя бруска в пламени неподвижно, но перемещая его взад и вперёд и вращая во избежание обугливания поверхности. Иногда рекомендуют обёртывать прогреваемое место самой тонкой металлической фольгой (§ 13, 2, VII), что уменьшает опасность обугливания. Полезно также поверхность дерева смочить водой. После нагревания дерево очень легко
сгибается непосредственно в руках или на шаблоне. Остынув через 5—10 минут, дерево сохранит приданную ему форму. Подобное изгибание применяется чаще всего при изготовлении деталей моделей самолётов (рис. 336, В). Камыш удаётся после некоторых упражнений сгибать в полное кольцо.
9.	Ремонт поршней
I.	Обматывание нитками стеклянных поршней. У стеклянных моделей водяных насосов (см. т. II, § 14, 5, и рис. 89 и 90), у шара Паскаля (см. т. II, § 28, 7, и рис. 172), у примитивной модели гидравлического пресса (рис. 24, С) и т. п. поршни и цилиндры сделаны из стекла. На такие поршни наматывают слой ниток такой толщины, чтобы поршни входили в цилиндры, одна-
34 Е. Н. Горячкин, т. ПТ
530
§ 21, 9
ко не чересчур туго. После смачивания ниток поршни при своём движении не станут пропускать ни воздуха, ни воды (см. т. II, рис. 172, II). Подобным же образом может быть достигнута герметичность у металлического, не подогнанного к цилиндру поршня. В примитивных моделях поршен'ь иногда создают, намотав тряпичную ленТу на палку или, для узких трубок, привязав к концу проволоки Тампон из ваты (см. т. II, рис. 202).
II.	Смена кожи у поршней насосов. Смену кожи приходится производить на поршнях воздушного насоса Шинца (см. т. II,
Рис. 354. Устройство поршней с кожаными манжетами.
§ 31, 2, и рис. 206 и 207) и такого же насоса у примуса (см. т. II, § 18, 3, и рис. 128) или паяльной лампы (рис. 310, С и D). Коже на поршне придана форма так называемой манжеты; для нагнетающего насоса (примус) достаточно одной манжеты, для насосов двойного действия, т. е. разряжающих и нагнетающих, например Шинца, нужны две манжеты. Чтобы правильно изготовить и установить манжету на поршень, надо ясно представить себе принцип её действия. Манжета имеет вид колпачка (рис. 354, А и D), основание которого с зажато между двумя металлическими шайбами dd, укреплёнными на конце штока b (рис. 354,В). При движении штока в направлении стрелки (с оперением) в полости а цилиндра насоса воздух сжимается и, следовательно, станет действовать в направлении стрелок на манжету, прижимая её к стенкам цилиндра. Однако при движении в обратном направлении воздух, сжимаемый в полости /, станет просачиваться между манжетой и стенками цилиндра в полость а, где он разрежен. Поэтому у насосов разрежающих и нагнетающих ставят две манжеты, обращённые в разные стороны (рис. 354, С).
§21 10 и § 22, 1
531
Для изготовления манжеты из кожи вырезают кружок с диаметром, большим на 1,5—2 см диаметра цилиндра. Просверлив в середине кружка отверстие (рис. 284) и размягчив (раздел 2, III) кружок, укрепляют его между шайбами на штоке (рис. 354, В). Затем, отогнув края по направлению к штоку и смазав салом, вставляют в цилиндр. Если поршень имеет две манжеты, то между шайбами укрепляют два кожаных кружка и отгибают их края в противоположные стороны (рис. 354, С).
Когда после долгого употребления поршень начал пропускать воздух, но кожа не сработалась окончательно, то ицогда можно обойтись без её замены. Для этого манжету снимают, размягчают, вновь ставят на место, подмотав ниток на металлические шайбы для более плотного прилегания кожи к стенкам цилиндра и, наконец, смазывают салом.
10.	Уменьшение и увеличение трения у дерева и других волокнистых веществ
Для уменьшения трения дерево и нитки натирают воском или парафином (§ 10, 2) и, что хуже, мылом. Для той же цели возможно применить тальк !.
Сильное увеличение трения нитей кожаных ремней и конского волоса, а также бумаги, резины и дерева достигается натиранием их порошком или куском канифоли (§ 12, 2, IV). Так, в частности, поступают по отношению к музыкальным смычкам.
§ 22. КИНОПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕМЫХ ФИЛЬМОВ
1. О подготовке преподавателя к пользованию кинопроекторами
В томе I, § 23, 1—5 подробно выяснено; значение кино при преподавании физики, а также рассмотрена методика его применения. В настоящем параграфе сообщаются знания и описываются приёмы, необходимые как для самостоятельного проектирования учителем фильмов, так и для ухода за аппаратом и фильмами во избежание их порчи.
Приступая к использованию киноаппарата, преподаватель должен прежде всего изучить конструкцию проектора и в совершенстве овладеть приёмами управления. Только при этих непременных условиях, вообще говоря, возможно успешное проектирование учителем учебных фильмов и притом только «немых»; для управления же звуковым узкоплёночным аппаратом 16-ЗП (см. т. I, .рис. 57) необходима подготовка на специальных курсах и приобретение после сдачи экзамена соответствующих прав на управление этим аппаратом и на получение абонемента звуко-
1 Тальк — белый порошок, продаваемый в аптеках.
34*
532
§ 22, 2
вых фильмов. Поэтому нижеизложенное ограничивается краткими описаниями только «немых» школьных кинопроекторов двух типов: устаревшего ныне, но часто встречающегося в физических кабинетах типа УП-2 (рис. 355) и современного, выпускавшегося промышленностью в последние годы 1 типа 16-НП-6 (рис. 371) 1 2. Более подробные сведения об этих аппаратах, а также о кинопроекторе 16-ЗП преподаватель найдёт в литературе, указанной в разделе 24.
Для ознакомления с устройством и действием кинопроекторов, что определяет приёмы управления ими, следует в аппаратах различать и изучать отдельно три основные части: а) электрическую, б) оптическую и в) механическую, или кинематическую. Поскольку в аппаратах применены мощные электрические лампы, выделяющие весьма значительное количество теплоты, постольку внимательному изучению подлежат также устройства и меры, применяемые для охлаждения.
2. Электрическая часть кинопроектора УП-2
I. Общая схема электрической части. Электрическая часть проектора УП-2, питаемая от сети электрического освещения переменного) или постоянного тока в 120 в, состоит из мощной электрической лампочки, помещённой в фонаре 1 и создающей поток света, и из электромотора 2, служащего для сообщения движения киноленте и приведения в действие вентилятора, смонтированного в кожухе 5 (рис. 355, А ъ В). Кроме того, в состав её входят:
а)	переключатель, управляемый рукояткой 5, позволяющий включать мотор и лампу, изменять направление движения ленты на обратное, перематывать ленту с одной бобины на другую и, наконец, выключать всё устройство;
б)	реостат, управляемый рукояткой 4 и служащий для изменения числа оборотов электромотора, а следовательно', скорости движения киноленты.
II.	Электрическая лампочка. В качестве источника света в аппарате УП-2 применяется электролампа так называемого пальцевого типа со спиралями (волоском), расположенными в одной плоскости (рис. 356, Л) (см. также т. И, § 13, 8, 9, и рис. 71, II). Цоколь лампы и патрон для неё — двухконтактный Свана
1 В настоящее время выпускается кинопроектор 16-НП-7, отличающийся от 16-НП-6 наличием реостата, позволяющего применять annaiparr как для напряжения 120 в, так и 220 в.
2 Аппарат 16-НП-6 имеет в основном единообразную конструкцию, что и звуковой проектор 16-ЗП, но не содержит лампы подсвета и специальной оптики для пучка света, воздействующего (после прохождения через звуковую дорожку фильма) на фотоэлемент усилителя низкой частоты. Кроме того, в состав аппарата 16-ЗП входит усилитель низкой частоты, репродуктор и автотрансформатор (см. т. I, рис. 57).
Рис. 355. Школьный узкоплёночный немой кинопроектор УП-2.
Обозначения арабскими цифрам^ на этом и последующих рисунках для УП-2 соответствуют: 1 — лампа; 2 — электромотор, 3 — переключатель, 4 — реостат, 5 — вентилятор, 7 — объектив, 8 — конденсор, 9 — рефлектор, 10 — светофильтр, 11 — головка затвора фонаря, 12 — постамент, 13 — головка шарнирного винта, 14 — картер и грейферная коробка, 15 и 16 — моталки, 17 — ручка фрикциона, 18 — стопорный винт объектива, 19 — стопорный винт рефлектора, 21 — рукоятка для выдвигания зубцов грейфера; 22 — рукоятка для установки рамки.
534
§ 22, 2
(рис. 356, В) (см. также т. II, рис. 73). Мощность лампы 300 ватт. Световой поток 6 450 люменов. Световая отдача 21,5 люмен/ватт.
III.	Электромотор. Поскольку аппарат УП-2 предназначен для питания как переменным, так и постоянным током в ПО— 120 в, то электромотор (мощностью 30—40 вт) является коллекторным (со щётками dd) (рис. 357) типа сериес, т. е. с последо
Рис. 356: А — электрическая кинопроекционная лампочка в 300 вт и В — патрон (для неё) в разобранном и собранном виде, С — изображения нитей на экране, получаемые с помощью конденсора (8) и рефлектора (9) УП-2.
вательным соединением индуктора b и якоря а (см. т. I, § 49, 4, 5, и рис. 386 и 387). На рисунке 357 электромотор показан в разобранном виде. Крыльчатка с, установленная на вале мотора, служит для продувания воздуха, что необходимо для охлаждения лампы. Мотор сцеплен с лентопротяжным механизмом фрикционной передачей, позволяющей посредством рукоятки 17, называемой фрикционной, разобщать мотор с этим механизмом, что нужно для демонстрации неподвижного кадра как диапозитива (рис. 355).
§ 22, 2
535
IV.	Реостат. Для изменения числа оборотов электромотора, а следовательно, и скорости движения ленты применяется реостат, управляемый рукояткой 4 (рис. 355) и расположенный внутри постамента проектора. Схема включения реостата к мотору и его вид (с двумя крайними положениями пластины . b) показаны на рисунках 358 и 359. Образующая реостат обмотка а включена последовательно с электромотором с Сопротивление реостата изменяется путём закорачивания части витков реостата при помощи поворачивающейся латунной пластины Ь.
Рис. 357. Электромотор УП-2 в разоб-
ранном виде.
Если пластинка поставлена вдоль проволок реостата, она закорачивает минимальное число витков (рис. 359, Л), а поперёк —
максимальное (рис. 359, В). В первом случае сопротивление реостата будет наибольшим и, значит, число оборотов мотора с (рис. 358) наименьшим. Во втором сопротивление является наименьшим, число же оборотов наибольшим. Ручка 4 (рис. 355),
вращающая пластину, расположена на основании аппарата, около неё сделаны надписи: «быстрее» и «медленнее».
V.	Переключатель. Переключатель (рис. 360) проектора УП-2 даёт возможность получать: а) прямой ход при включённой лампе, б) обратный ход также при включённой проекционной лампе,
536
§ 22, 3
в) обратный ход при выключенной лампе (перемотка) и г) общее выключение проектора.
Переключатель состоит из поворачиваемого изолирующего диска а с полукруглыми углублениями (канавками) , сделанными по его краю. В некоторые из этик углублений помеше-
Рис. 358. Принципиальная схема включения НЫ металлические реостата к мотору.	контакты, электриче-
ски соединённые между собой так, как это показано на рисунке 360 толстой линией. Четыре пружинящих контакта или щётки b присоединены к деталям цепи, т. е. к лампочке с, индуктору мотора dd, его якорю е и к клеммам (^110 в), подводящим ток от сети освещения. Около переключателя помещены надписи «перемотка», «вперёд», «назад», против которых может быть установлена рукоятка 3 (рис. 355) и получена одна из схем соединения, показанных на рисунке 360.
Рис. 359. Два типичных крайних положения пластинки, закорачивающей обмотку реостата УП-2.
3.	Электрическая часть кинопроектора 16-НП-6
I.	Общая схема. Электрическая часть кинопроектора 16-НП-6 питается от сети электрического освещения переменного или постоянного тока в 120 в. Она состоит из мощной (500 вт или 750 вт)
§ 22, 3
537
Назад

*110 в
©
электрической лампы, помещённой внутри фона(ря 1 (рис. 361) и Создающей поток света; электромотора 2, служащего для сообщения движения киноленте и для приведения в действие вентилятора; выключателя 4 для лампы фонаря /, переключателя 3, управляющего лампой фонаря /, мотором 2 и обычной электрической лампочкой (рис. 383), которая может быть через штепсельную розетку 6, по желанию, присоединена к проектору для освещения зала (рис. 361). Проектор 16-НП-6 обратного хода не имеет; однако он приспособлен для изменения скорости движения ленты рукояткой 18 и к остановке рукоят
кой 17 кадра при горящей лампе (рис. 361 и 371). Перемотка ленты производится на проекторе вручную (рис. 376).
II.	Электрическая лампа. В качестве источника, света в аппарате 16-НП-6 применяется специальная электрическая лампочка «биплан» в 500 вт или более мощная в 750 вт (рис. 362, /-1) с волосками, расположенными в двух плоскостях (рис. 362, С), что упрощает центрирование света и позволяет получить его более выгодное использование, чем у лампы в 300 вт проектора УП-2 (рис. 356). Патрон и цоколь у лампочки снабжены специаль-
,	d
и\А/^
С
Рис. 360. Переключатель УП-2 и различные получаемые с его помощью схемы переключений.
Рис. 361. Школьный узкоплёночный немой кинопроектор 16-НП-6.
Обозначения арабскими цифрами на этом и последующих рисунках для 16-НП-6 соответствуют: 1 —• лампа, 2 — электромотор, 3 — переключатель, 4 — выключатель, 5 — вентиля тор, 6 — штепсельные контакты для лампы «зала», 7 — объектив, 8 — конденсор, 9 — рефлектор, 10 — светофильтр, 11 — кольцо и серёжка на фонаре, 12 — постамент, 13 — винт для установки проектора, 14 — картер и грейферная коробка, 15 и 16 — моталки, 17 — рукоятка для установки кадра, 18 — рукоятка для изменения скорости, 19 — стопорный винт рефлектора, 20 — стопорный винт объектива, 21 — рукоятка для выдвигания зубцов грейфера, 22 — рукоятка, для установки рамки.
§ 22,3
539
ным приспособлением, называемым фиксатором k (рис. 362) и с, b (рис. 372), позволяющим без труда установить лампу должным образом. Так как габариты ламп очень малы, а количество
теплоты, * выделяемое лампами, весьма велико, то они не могут быть зажигаемы, хотя бы на самое короткое время без прину
дительного охлаждения обдуванием воздуха посредством имеющегося в проекторе вентилятора (рис. 361). При перегревах лампы, что наблюдается иногда и при работе вентилятора, стеклянный / баллон, как правило, размягчается и вспучивается (рис. 362, В), При бездействующем вентиляторе лампа погибнет в течение нескольких десятков секунд.
III.	Электромотор. В проекторе 16-НП-6 применён электромотор; мощностью около 35 вт, коллекторный, универсальный. подобный эл ектр омотору	пр оектор а
УП-2 (рис. 357). Электромотор работает как от переменного, так и постоянного' тока в 110 в. На валу электромотора посажена крыльчатка воздуходувки. Мотор соединён с лентопротяжным мех а низмом поср едством фрикционного' механизма,
Рис. 362. Электрическая кинопроекционная лампочка биплан в 500 или 750 вт (Л) для проектора 16-НП-6. Вспучивание стекла при перегреве лампы (В). Устройство волоска лампочки биплан (С).
снабжённого рукояткой 17 для разобщения мотора от лентопро-
тяжного механизма, что нужно для проектирования неподвижного кадра фильма как диапозитива (рис. 361, В и 371.) Число оборотов мотора, а следовательно, скорость движения ленты может быть изменяемо посредством механического торможения фрикционного диска. Для такого торможения служит головка тормоза 18, вращаемая по часовой стрелке (уменьшение скорости) или против часовой стрелки (увеличение скорости) (рис. 361, Л).
IV.	Переключатель и выключатель. Назначение переключателя 3 двоякое и заключается: а) в пуске электромотора 2 (а следовательно, вентилятора и лентопротяжного механизма) и в его остановке и б) в обеспечении невозможности зажечь лампу в 500 вт при выключенном моторе, т. е. при неработающем вентиляторе (рис. 361, Л и 363). Кроме того, переключатель отчасти
540
§ 22, 3
управляет штепсельной розеткой 6 (рис. 361, В), к которой может быть присоединена посредством штепсельной вилки настольная электрическая лампочка для освещения помещения (рис. 383). Эта лампочка «зала» выключается при пуске электромотора.
Рис. 363. Схемы 16-НП-6 переключения, осуществляемые переключателем и выключателем.
Переключатель 3 (в его схематизированном виде) состоит из двух механически (но не электрически!) связанных проводящих рычагов а и b и четырёх контактов с, dy е и f (рис. 363). Эти рычаги могут осуществлять два из возможных соединения, во-первых, са и eb (рис. 363, Д) и, во-вторых, da и bf, причём f является холостым контактом (рис. 363, В и С).
В первом случае, изображённом на рисунке 363, А, в действие приводится лишь одна лампа 6 освещения зала, но ни мотор 2, ни лампа проектора 1 не работают. Во втором случае (рис. 363, В) соединёнными оказываются лишь контакты d и а (в f — холостое соединение), благодаря чему включается и начинает действовать мотор 2, а лампа зала 6 выключается.
Для включения лампы проектора 1 служит отдельный выключатель 4 (рис. 363, С). Изучая схемы, не трудно выяснить, что эта лампа 1 проектора может быть зажжена только в том случае, когда мотор, а следовательно, и вентилятор работают; выключение же мотора 2 всегда поведёт к тому, что и лампа 1 погаснет. Наоборот, при включении (схема, рис. 363, Д) выключателем 4 лампы 1 тотчас же включится и мотор 2.
§ 22, 4
541
4.	Приключение кинопроекторов УП-2 и 16-НП-6 к сети освещения
I.	Включение через трансформатор. Кинопроекторы УП-2 и 16-НП-6 могут работать от сети освещения как переменного, так и постоянного тока: Напряжение ламп выбрано ПО в в расчёте, что в обычной проводке освещения при включении кинон проекторов напряжение со 120 в падает за счёт сопротивления
Рис. 364. Автотрансформатор завода «Кинап» «Кат.-8» для поддержания напряжения ПО в.
проводов примерно на 10 в. Однако, на практике оказывается ещё большее падение напряжения, почему лампа недокаливает-ся и мотор тянет плохо. Тогда, если в сети освещения ток переменный, согласно указаниям, данным в т. II, § 13, 12, надо повысить напряжение, прибегнув к включению автотрансформатора, схема которого приведена в т. II, на рис. 75. Автотрансформаторы для радиоприёмников, вследствие своей недостаточной мощности могут быть применены лишь для проектора УП-2, ню отнюдь не для 16-НП-6, однако и для УП-2 лишь на короткое время, так как их быстро нагревающаяся обмотка в конце концов сгорит.
В продаже существуют специальные автотрансформаторы для кинопроекторов УП-2 и 16-НП-6 для поддержания напряжения равным НО в, и притом как для напряжения сети 120 в, так и 220 в. Такие автотрансформаторы выпускались Ленинградским заводом «Кинап» под марками «Кат.-7» и «Кат.-8»
542
§ 22, 4
(рис. 364). Схема такого трансформатора показана на рисунке 365. Провода от сети приключаются к соответствующим клеммам 120 в и 220 в. Проводник а с двумя штепсельными однополюсными вилками включается одной из них в гнездо о и другой в то или иное из гнёзд, расположенных в два ряда (рис. 364). Включение в верхний ряд b даст снижение напряжения, в порядке от наименьшего напряжения до нормального, во второй
Рис. 365. Схема автотрансформатора «Кат.-8».
нижний ряд b — постепенное повышение по сравнению с напряжением в сети. Установленный в ящике автотрансформатора вольтметр позволяет судить о выходном напряжении. Штепсельные гнёзда ПО в (2 пары) для включения киноаппаратов УП-2, 16-НП-6 или 16-ЗП помещены сбоку ящика. Имеющаяся там ещё третья пара 1 гнёзд 6 в даёт напряжение 6 в, что нужно для звукового проектора 16-ЗП. Автотрансформатор, как известно, безусловно, не допускает своего включения в сеть по>-стоянного тока, так как обмотка его мгновенно сгорит.
II.	Включение через реостат. Для снижения напряжения постоянного тока с 220 в до НО в следует применять последовательное включение с кинопроектором УП-2 и .16-НП-6 лампового реостата, рассчитываемого согласно указаниям, данным в it II, § 43,7, и рис. 308. Лучше же построить проволочный реостат, рассчитав его на основе данных, приведённых в т. II, § 43, 6. Проще всего воспользоваться как реостатом электроплиткой (см. т. II, рис. 130), подобрав спираль нужного сопротивления (длины).
1 На некоторых автотрансформаторах имеется ещё четвёртая пара гнёзд для получения напряжения 4 в (рис. 365).
§ 22,5
543
Для поддержания напряжения ,110 в, если оно оказывается в сети постоянного тока лишь немного большим, например, равным 120 в, приходится последовательно с кинопроектором включать реостат с движком (см. т. II, § 43, 2, и рис. 306) сопротивлением 3—5 ом. способный выдерживать ток по крайней мере в 5—6 а. Если же напряжение в сети постоянного тока меньше 110 в, то нет доступных для школы средств повысить напряжение до нужной величины.
5.	Оптическая часть проекторов УП-2 и 16-НП-6
I. Оптическая часть УП-2. Оптическая часть проектора УП-2 состоит из объектива 7, конденсора 8, проекционной лампы 1 (раздел 2, II), рефлектора (зеркала) 9 и светофильтра 10 (рис. 365, 366 и 367). Объектив (апланат) собран из двух сложных линз, укреплённых в оправах. Оправы ввинчены в объективную трубку.
Рис. 366. Схема оптической части УП-2.
Объективы для УП-2 бывают двух типов с фокусным расстоянием 30 и 50 мм\ светосила их одинакова и равна 1 : 2. Длиннофокусный объектив предназначен для проектирования в длинных помещениях, так как даёт меньшую величину изображения, чем короткофокусный, помещённый на, таком же расстоянии.
Для нахождения расстояния I, на котором нужно поставить проектор, имеющий объектив с фокусным расстоянием F, чтобы получить на экране изображение шириной, равной В, можно воспользоваться формулой:
где b — ширина кадра фильмового окна, всегда равная 9,65 мм.
544
§ 22, 5
Таким образом, формула получает приближённый вид: I = O,1FB,
т. е. что расстояние до экрана (в м) равно 0,1 произведения фокусного расстояния (в мм) объектива на ширину экрана (в м).
Так, например, если нужно покрыть ширину экрана в 1 м при объективе F = 50 мм, то легко вычислить, что аппарат надо поставить на расстоянии около 5 м. Для объектива с фокусным расстоянием 30 мм та же ширина экрана будет покрыта при расстоянии аппарата до экрана, равном 3 м.
Смещение объектива относительно проектируемой киноленты что нужно для наводки на фокус, производится посредством
Рис. 367. Осветительная и проекционная оптика проектора УП-2. штифта, смещающегося в винтообразном прорезе оправы; чаще же объектив имеет винтообразную нарезку (рис. 367), благодаря которой смещение вдоль оптической оси достигается поворачиванием его в оправе.
Во избежание смещения объектива, возможного под влиянием вибраций, после его установки, т. е. наводки на фокус, на оправе объектива сделан стопорный винт, позволяющий закрепить объектив в нужном положении. Конденсатор 8 состоит из двух плосковыпуклых короткофокусных линз, укреплённых в трубке выпуклыми частями друг к другу (рис. 366 и 367). Рефлектор 9 представляет собой вогнутое короткофокусное зеркало, необходимое для лучшего использования света, даваемого лампочкой (рис. 366 и 367). Рефлектор помещён в оправу, позволяющую поворачивать, а также смещать его, приближая или удаляя от лампочки, что нужно при центрировании света (раздел 6).
Светофильтр 10 предназначен для поглощения инфракрасных лучей, что нужно при демонстрировании неподвижного кадра из фильма, т. е. при остановке киноленты. Он состоит из двух сложенных стёкол, между которыми помещён слой тончайшей золотой пыли. В аппарате УП-2 предусмотрено устройство, авто
§ 22, 5
545
магически сдвигающее светофильтр с пути пучка света при проектировании киноленты и также автоматически устанавливающее его, если проектируемая лента останавливается.
П. Оптическая часть 16-НП-6. Оптическая часть проектора 16-НП-6 состоит из объектива 7, конденсатора S, лампочки /, рефлектора (зеркала) 9 и светофильтра 10, как и в проекторе
Рис. 368. Схема оптической части 16-НП-6.
УП-2 (рис. 368 и 369). Однако оптика проектора 16-НП-6 более совершенна и лампа более мощна, чем у проектора УП-2, позволяя получить полезный световой поток 120 люмен (для лампы 500 вт) и 150 люмен (для лампы 750 вт) (для УП-2 световой поток 20-30 люмен) и освещённость экрана (при работающем обтюраторе) шириной в 2 м — 40 люксов (для лампы 500 вт)
Рис. 369. Оптика проектора 16-НП-6.
и 60 люксов (для лампы 750 вт) для УПч2 освещённость экрана шириной в 1 м = 25—30 люксов i.
Объектив 16-НП-6 состоит из двух сложных линз и имеет фокусное расстояние 50 мм и светосилу 1 : 1,65. Перемещение объектива 7 вдоль оптической оси для наводки на фокус производится поворачиванием его вокруг этой оси (рис. 361, Л). Для фиксиро-
1 к. п. д. для УП-2 равен 0,002; для 16-НП-6 равен 0,012 (лампа 500 вт) или 0,009 (лампа 750 вт).
35 Е. Н. Горячкин, т. III
546
§ 22, 6
вания нужного положения объектива неподвижно служит стопорный винт 20 (рис. 361, Д). Конденсор 8 составлен из двух линз: плосковыпуклой и двояковыпуклой (рис. 368 и 369). Плосковыпуклая линза располагается ближе к лампе и обращается к ней своей плоской поверхностью. Двояковыпуклая линза устанавливается своей поверхностью большей кривизны внутрь конденсатора. Рефлектор (зеркало) 9 способен к вращению, а также к перемещению вдоль оптической оси, что нужно при центрировании света (рис. 368 и 369). Светофильтр 10 сделан из медной сетки и устанавливается также автоматически, как и у проектора УП-2 (подраздел I).
III. Уход за оптикой. Оптику необходимо периодически протирать замшей (§ 21, 2, III) или в крайнем случае самой мягкой (стиранной) тряпочкой. Для этого необходимо вынуть объектив, рефлектор и конденсор. Если оптика загрязнена маслом, её нужно протереть тряпкой, смоченной в чистом спирте. Разбирать объектив и конденсор вообще возможно, но не нужно, так как пыль обычно не может проникнуть в их внутренние части. Если разборка всё же была произведена, то установка линз производится согласно указаниям, данным в подразделах II и III и на рисунках 366—369.
6. Центрирование света у проектора УП-2
Центрирование света имеет целью получить наибольшую и притом равномерную освещённость экрана. В томе II, в § 13 и в § 21, этот вопрос рассмотрен подробно для различного типа ламп, применяемых в школьных проекционных диаскопах. Поэтому здесь мы ограничимся сравнительно короткими и только важнейшими указаниями о центрировании. Центрирование света у проектора УП-2 сводится к трём основным операциям: установке лампы, установке рефлектора и проверке, описанным в последующих подразделах.
I.	Установка лампы. Для достижения правильного положения лампы нужно вынуть рефлектор 9 (рис. 370) и, наблюдая через отверстие от рефлектора, сместить лампу так, чтобы плоскость светящихся нитей лампы расположилась симметрично по отношению к оптической оси и притом строго перпендикулярно к ней, т. е. против середины конденсора. Для смещения лампы несколько отвёртывают винт, стягивающий хомутик, Который охватывает патрон лампы, благодаря чему патрон и лампочка могут быть повёрнуты, подняты или опущены нужным образом. После установки лампы хомутик лампы закрепляется и рефлектор вставляется на место.
II.	Установка рефлектора. Для установки следует открыть дверку проектора (см. рис. 373 и раздел 13) и, таким образом, без объектива конденсором спроектировать пучок света на лист бума-
Рис. 370. Фонарь кинопроектора УП-2.
Рис. 371. Фонарь и улитка кинопроектора 16-НП-6.
548
§ 22, 7 и 8
ги, расположенный на расстоянии 20—30 см. На этом экране должно получиться двойное изображение нитей лампы, т. е. два изображения, сдвинутые одно относительно другого (рис. 356, С). Одно из них а является изображением нитей лампы, проектируемых конденсором, второе b (менее яркое) получается проектированием тем же конденсором действительного изображения нитей, создаваемого зеркалом-рефлектором 9 (рис. 370 и 366) внутри лампы. Приближая и удаляя зеркало, получают фокусировку, т. е. изменяют резкость второго изображения. Повёртывая зеркало вокруг оси, добиваются, чтобы это второе изображение b легло в промежутках между нитями основного изображения а, так, как это показано на рисунке 356, С.
III.	Проверка. Проверка правильности сделанной установки лампы и рефлектора производится посредством фокусировки объективом кадрового окошечка. Если освещённость экрана получается равномерной, т. е. без малейших пятен, то, следовательно, центрирование света произведено правильно.
7.	Центрирование света у проектора 16-НП-6
Центрирование света у проектора 16-НП-6 много проще, чем у проектора УП-2. Это обусловлено прежде всего устройством волоска лампочки «биплан», у которой одна из систем спиралей волоска расположена в иной плоскости и притом между спиралями другой системы. Обе системы образуют как бы сплошную светящуюся поверхность около 1 кв. см (рис. 362, С). Лампа проектора 16-НП-6 в специальной установке (как у проектора УП-2) не нуждается, так как она снабжена специальным цоколем с фиксатором k (раздел 3, II, и рис. 362, Д), который устраняет возможность неправильной её установки (рис. 372). Для установки же рефлектора 9 (рис. 361, 368, 369 и 371) проще всего аппарат пустить в ход без ленты и его кадровое окно спроектировать объективом на экран. Приближая, удаляя и поворачивая рефлектор, легко добиться совершенно равномерной освещённости экрана. Для закрепления рефлектора служит стопорный винт 19 (рис. 371).
8.	Фонарь и охлаждение проектора УП-2
Лампа проектора УП-2 помещена в жестяном фонаре /, имеющем вид прямоугольного параллелепипеда (коробки) (рис. 355). Воздух, нагнетаемый крыльчаткой с (рис. 357), вращаемой мотором 2 (рис. 355 и 370) и помещённой в корпусе воздуходувки 5, поступает из атмосферы в нижнюю часть фонаря и, обтекая лампу, а следовательно, и охлаждая её, выбрасывается затем через прорезы (жалюзи), сделанные на верху фонаря. Боковая стенка с укреплённой на ней лампой (после поворота запора за его головку 11) может быть освобождена и приведена в наклонное положение (рис. 370), что нужно для смены лампы. В проекторах
§ 22, 9
549
УП-2 существуют два типа закрепления лампы в патроне. При одном способе закрепления нужно отвинтить зажимное кольцо с патрона и поворачивать лампу против часовой стрелки до тех пор, пока штифты её цоколя не выйдут из прорезей патрона (рис. 356, В). В другом типе лампа закреплена с помощью пружины, помещённой внутри патрона. В таком случае для выемки лампы нужно нажать на лампу вниз и, сжав тем самым пружину, поворачивать лампу против часовой стрелки до освобождения штифтов цоколя из прорезей патрона. Об установке лампы (центрирования света) см. раздел 6.
9.	Фонарь и система охлаждения проектора 16-НП-6
Фонарь 1 проектора 16-НП-6, где помещена лампа (рис. 361,Л и 371), отлит вместе с улиткой 5 воздуходувки, где расположена крыльчатка, приводимая в движение мотором 2 (рис. 361, В И 371). Обтекающий и охлаждающий лампу воздух, поступающий
4
Рис. 372. Вынимание лампы у проектора 16-НП-6. Устройство фиксатора на цоколе лампы и у патрона.
из воздуходувки, выходит в атмосферу через зазоры, сделанные сверху — в головке фонаря. Внутри фонаря между лампой и его стенками помещён железный цилиндрический кожух, защищающий их от прямого нагревания лучами лампы. В этом кожухе сделаны окна как со стороны рефлектора 9, так и конденсора для прохода света к оптике. Лампа расположена цоколем вверх. Выемка лампы для замены исключительно проста. Прежде всего снимается головка 11 на фонаре 7, закрепляющаяся посредством серёжки (рис. 360 и 371). Обнаруживающуюся поперечную пере
550
§ 22, 10
мычку а сдвигают назад, т. е. от объектива, и затем отнимают вверх (рис. 372). После этого лампу за цоколь нетрудно вынуть вверх. При замене лампы надо, чтобы выступы с фиксатора k (рис. 362) на цоколе лампы вошли в соответствующие вырезы b кольца, поддерживающего лампу, после чего вставляется перемычка а (рис. 372).
О центрировании света см. раздел 7.
10.	Основные части кинопроекторов УП-2 и 16-НП-6
Я
Основными частями кинопроекторов УП-2 и 16-ЫП-6 являются постамент, или основание 12 с подставкой, держащей при помощи шарнира 13 «головку», т. е. в сущности весь аппарат как таковой (рис. 355, В, 361, В и 371). В основание вмонтированы у проектора УП-2 переключатель 3 и реостат 4 (раздел 2) (рис. 355, Л) и у 16-НП-6 переключатель 3 и выключатель 4 лампы (раздел 3) (рис. 361, Л).
В состав головки входят фонарь 1 с лампой, электромотор с вентилятором 2 и 5, картер и грейферная коробка 14, моталка 15, Картер заключает в себе сложный шестерёночный механизм, служащий для передачи и преобразования движения от мотора к лентопротяжному механизму, заставляющему ленту двигаться

22
Рис. 373. Вид фильмового канала (при открытой дверке) проектора УП-2.
толчками, а бобины вращаться как для подачи ленты, так и для её намотки. Кроме того, механизмом картера приводится в движение обтюратор, прерывающий подачу света на экран в момент смены одного кадра фильма другим. Механизмы грейфера *, лентопротяжных барабанов, обтюратора смонтированы в коробке, называемой грейферной. На грейферной коробке УП-2 помещена дверка а с укреплённым на ней объективом, самооткрывающаяся при нажиме на защёлку b (рис. 373). Дверка открывает доступ к фильмовому каналу с, что нужно для закладывания в него фильма. В фильмовом канале сделаны прорезы оо, через которые
1 Грейфер — механизм, зацепляющий своими зубчиками ленту за перфорацию и смещающий её.
§22, 11
551
в соответствующие моменты появляются зубцы грейфера и, входя в перфорационные отверстия в ленте, смещают её на один кадр. В проекторе 16-НП-6 при нажиме на кнопку Ь под действием пру-
жины прижимная рамка а (с объективом 7) отодвигается от фильмового канала с (рис. 374). В образовавшуюся, таким' образом, щель приходится вставлять ленту ребром и надевать её перфорацию на зубчики грейфера.
Специальными поворачивающими головками 21, которые, носят название пусковых, зубцы грейфера могут быть выдвинуты в фильмовой канал, что нужно при зарядке фильма у проектора в УП-2 и 16-НП-6 (рис. 355, В и 361).
Через окошко или световое отверстие, по своим размерам большее кадра, к ленте поступает пучок света от конденсора. Поворачивающаяся головка оси дверки 22 у проектора УП-2 (рис. 373) или рукоятка 22 у 16-НП(рис. 374) служит для введения кадра в рамку, т. е. получе
Рис. 374. Путь фильма в кинопроекторе 16-НП-6.
ния на экране проекции целого кадра, а не частей
двух соседних кадров.
Устройство моталок у проекторов УП-2 и 16-НП-6 значительно отличаются друг от друга, поэтому они рассмотрены в следующих разделах — 11 и 12.
11.	Моталка 16-НП-6 и перемотка ленты
Моталка у проектора 16-НП-6 состоит из двух кронштейнов — верхнего 15 и нижнего 16, закреплённых на корпусе с помощью шарниров, что позволяет подгибать их к корпусу при хранении проектора или его переноске (рис. 361, В).
На концах кронштейнов помещены валы (оси) квадратного сечения, служащие для надевания на них бобин для ленты (рис. 375).
552
§ 22, 12
Рис. 375. Устройство моталки у проектора 16-НП-6.
На краю валов вмонтированы шарики d, вдавливающиеся внутрь при надевании бобины и под действием пружины выступающие вновь после её надевания. Эти шарики предохранят бобину от соскакивания с вала. На верхнем кронштейне вал соединён шестернями f с рукояткой /, служащей для перематывания ленты от руки (рис. 375, Л). На вале нижнего кронштейна установлен шкив §•, на который надевается «ремень», приводящий вал с бобиной во вращение. Этот «ремень» устроен из проволочной пружины (§ 14, 2, VII) и носит техническое название п а с-с и к.
При работе проектора лента сматывается с верхней подающей бобины за счёт тянущего усилия, создаваемого в ленте тянущим барабаном лентопротяжного механизма. Наматывание же ленты на нижнюю приёмную бобину происходит благодаря приводному «ремню» — пассику.
При перемотке ленты пассик нужно снять. Бобину с перематываемой лентой помещают на нижнем кронштейне 16 (рис. 376). Закрепив конец ленты под язычок (ушко) или в прорез, имеющийся в каждой бобине (рис. 377), надевают бобину на верхний кронштейн. При этом закреплении весьма важно, чтобы фильм оказался повёрнутым своей матовой стороной (эмульсией) внутрь или глянцевой стороной наружу, но отнюдь не обратно. Перематывание производится согласно схеме рисунка 376 путём вращения рукоятки / по часовой стрелке. Вращение следует вести равномерно, во избежание набегания ленты с нижней бобины и, следовательно, недостаточно плотной её намотки на верхнюю.
12. Моталка УП-2 и перемотка в ней ленты
Моталка проектора УП-2 по своей конструкции много сложнее моталки 16-НП-6. Бобины, подающая и принимающая, помещаются при проектировании ленты рядом на одном валу 15, имеющем сложное устройство (рис. 355, В). Такая конструкция
§ 22, 12
553
создана потому, что роли бобин меняются с подающей, т. е. со свободно разматывающей ленту, на принимающую, т. . е. наматывающую ленту. Принимающая бобина приводится во вращение посредством «ремня» k от ведущего шкива к шкиву /, насаженному наглухо на одном валу с зубчатыми барабанами о и р лентопротяжного механизма (рис. 378, Л, В и С). На конце вала, предназначенного для бобин, сделаны два «квадрата» а и Ь, служащие для надевания бобин и снабжённые защёлками в виде шариков с или иного устройства (рис. 378, В). Не входя в детальное описание конструкции вала \ укажем, что механизм работает автоматически, сцепляя ведомую (посредством ремня k) мотором деталь d или с квадратом а, или же с квадратом Ь. Таким образом, вращаемым от мотора, а следо-
вательно, и наматывающим Рис- ^76. Перемотка ленты на проек-торе 16-НП-6.
ленту может стать, напри-
мер, «квадрат» а, другой же «квадрат» b окажется свободным, не увлекаемым, благодаря чему лента с надетой на него бобины станет свободно сматываться, стягиваемая зубчатым барабаном р. Другой вариацией является обратная, т. е. ведение мотором квадрата b и освобождение от сцепления с мотором квадрата а.
При постановке переключателя на ход «вперёд» (раздел 2 и рис. 355 и 360) ведущим будет квадрат а, ближний или первый от свободного конца вала, почему при зарядке аппарата бобину с лентой надевают на второй дальний квадрат 6, а пустую бобину для намотки ленты, нуждающейся в приведении её во вращение,— на ближайший первый квадрат а (рис. 378, В). При постановке переключателя на ход «назад» (раздел 2, V, и рис. 355 и 360) функции бобин автоматически изменяются, т. е. бобина на втором
1 Для изучения устройства надо, пользуясь рисунком 378, А, В и С, обратиться к рассмотрению вала моталки в натуре, т. е. на проекторе УП-2.
554
§ 22, 13
дальнем квадрате b окажется ведомой, наматывающей, а бобина на первом ближнем квадрате а — свободной для сматывания с неё ленты. Как было уже указано, это происходит автоматически, под действием механизма с храповыми зацеплениями и с пружинкой е,
не требуя никаких манипуляций
Рис. 377. Закрепление конца ленты в бобине.
со стороны преподавателя.
У проектора УП-2 для перемотки ленты на вал откидываемой под прямым углом планки 16 надевается бобина с фильмом (рис. 379); свободная бобина, на которую будет производиться перематывание, помещается на второй квадрат b (рис. 378, В) моталки 15 (рис. 379). При этом бобина с фильмом надевается так, чтобы свободный конец ленты поместился, как показано на рисунке 379, т. е. сверху. Ручка переключателя (раздел 2, V, рис. 355 и 360) ста
вится в положение «перемотка», благодаря чему мотор работает, но лампа не горит; реостатом же (раздел 2, IV, и рис. 360) регулируется скорость вращения.
Фильм должен обязательно перематываться глянцевой стороной наружу, а матовой внутрь, что в практике не всегда соблюдается, особенно при пользовании проектором 16-НП-6.
13.	Зарядка кинопроектора УП-2 фильмом
Зарядка проектора УП-2 фильмом производится по схеме рисунка 380. Процесс зарядки состоит из следующих последовательно осуществляемых операций:
а)	Установить моталку 15 (снятую для хранения) на аппарат и закрепить её прижимной гайкой (рис. 355, В).
б)	Надеть (не перекрещивая!) пассик k («ремень») на шкив d моталки и шкив I на валу с зубчатыми барабанами о и р (рис. 378, В и С).
в)	Убедиться, что фильм (рис. 382) намотан на бобину правильно, т. е. глянцевой стороной наружу.
j) Надеть эту подающую бобину с фильмом на дальний (второй) «квадрат» Ь моталки (рис 378, В) и притом обязательно так, чтобы свободный конец ленты оказался обращённым в сторону объектива 7 (рис. 380). Обратить внимание, удерживается ли бобина фиксирующими шариками с (рис. 378, В).
д)	Размотать с бобины 80—100 см плёнки.
е)	Откинуть каретки q и г с прижимными роликами у зубчатых барабанов о и р (рис. 380 и 381).
d
Рис. 378, А и В. Устройство вала моталки у проектора УП-2
Рис. 378, С. Барабаны лентопротяжного механизма
Рис. 379. Перемотка ленты на проекторе УП-2.
556
§ 22, 13
ж)	Завести под каретку г ленту на дальний от свободного конца вала барабан р, надеть её перфорацией на зубцы и закрыть каретку (рис. 380). Убедиться, что лента легла матовой стороной на
барабан.
з) Открыть дверку с объективом 7 (рис. 373) и, повёртывая за «пусковую» рукоятку 21 (рис. 355, В), добиться, чтобы зубцы
окошек оо, т. е. в фильмовый канал
Рис. 381. Зубчатые барабаны с каретками.
грейфера вышли наружу из (рис. 373).
Бобины
Рис. 380. Путь фильма в кинопроектор© УП-2.
и) Оставив обязательно петлю из 8—10 кадров, заложить ленту в фильмовый канал, надев при этом перфорационные отверстия на зубья грейфера (рис. 373 и 380). Дверцу закрыть на защёлку. Убедиться, что лента обращена к объективу своей глянцевой стороной.
к) Оставив обязательно свободно свисающую петлю из 20—30 кадров, завести ленту под каретку q ближнего к свободному концу вала зубчатого барабана о так, как это показано
на рисунке 380. Каретку закрыть. Убедиться, что лента легла на барабан своей матовой стороной.
л) Заложив свободный конец ленты в прорез бобины (рис. 377) и притом со стороны, обращённой от объектива, надеть эту принимающую бобину на ближний первый квадрат а моталки (рис. 378, В и 380) так, чтобы она удерживалась фиксирующими шариками с (рис. 378).
§ 22, 14
557
конец ленты, сходящий
Рис. 382. Узкоплёночный немой фильм.
м) Проверить произведённую зарядку, вращая лентопротяжный механизм за пусковую рукоятку 21 (рис. 377).
14.	Зарядка фильмов проектора 16-НП-6
Зарядка производится согласно схеме рисунка 374. Процесс зарядки слагается из следующих последовательно осуществляемых операций:
а)	Выяснить, как намотан фильм на бобину, т. е. глянцевой или матовой стороной наружу.
б)	Надеть подающую бобину с лентой на верхний кронштейн 15 моталки и притом так, чтобы свободный с бобины, был обращён своей глянцевой стороной в сторону экрана, а матовой— к проектору (рис. 361, Л, 374 и 382).
в)	Отмотав конец ленты около 100 см, заложить ленту петлей в зазоры (щели) между роликами qq и верхним зубчатым барабаном о и надеть её перфорационными отверстиями на зубья этого барабана. Убедиться, что фильм лёг своей глянцевой стороной на барабан о (рис. 374).
г)	Нажав на кнопку Ь, открыть фильмовый канал (рис. 374) и, повёртывая пусковую рукоятку 21 (рис. 361, В), добиться, чтобы зубья грейфера вышли наружу в окна, т. е. в фильмовый канал с (рис. 374).
д)	Оставив петлю в 8—10 кадров, поместить ленту в фильмовый канал с, надев «на ощупь» перфорационные от
верстия на зубья грейфера. «Дверку» закрыть на защёлку и убедиться, что лента не соскочила с зубчиков грейфера, т. е. лента не протягивается.
е)	Оставив петлю в 8—10 кадров, надеть ленту на нижний зубчатый барабан р (обязательно глянцевой стороной к барабану) через зазоры между роликами гг и этим барабаном. Лента своими перфорационными отверстиями должна лечь на зубья барабана.
ж)	Свободный конец фильма вставить под язычок или в щель принимающей бобины (рис. 377). Бобину надеть на «квадрат» нижнего кронштейна 16 моталки, а также надеть на шкив моталки пассик (ремень).
з)	Произвести проверку зарядки, поворачивая пусковую рукоятку 21 (рис. 361, В).
558
§ 2?» 15
15.	Проектирование фильма аппаратами УП-2 и 16-НП 6
При подготовке и при проектировании фильма аппаратами УП-2 и 16-НП-6 надо соблюдать следующие правила:
а)	Произвести обязательно смазывание проектора (согласно указаниям, данным в разделах 16 и 17).
б)	Установить аппарат на прочном, лучше массивном столе: обычном или специальном (см. т. II, § 6, 6, и рис. 17), во избежание возникновения вибраций.
в)	Произведя подключение аппарата к сети, проверить вольтметром при работающем моторе и зажжённой лампе напряжение, которое должно быть равным ПО в. В случае надобности, воспользоваться понижающим или повышающим автотрансформатором (раздел 4).
г)	Пустив аппарат в ход, для чего переключатель ставится в соответствующее положение, и зажёгши лампу (разделы 2 и 3), фокусируют (раздел 5, I и II) рамку на экран, т. е. добиваются резкого изображения её краёв.
д)	Получив освещённое поле с резко очерченными краями, отпустить у проектора УП-2 винт шарнира 13 на его подставке (раздел 10 и рис. 355, В), поворачивают головку аппарата до тех пор, пока изображение не будет поднято на должную высоту, т. е. до совмещения с полем экрана. После этого винт шарнира 13 прочно закрепляют. Для подобной установки у проектора 16-НП-6 имеется поворачивающаяся рукой гайка 13 (рис. 371).
е)	Если размеры изображения на экране кадровой рамки недостаточны, стол с проектором отодвигают от экрана, если они чересчур велики, то стол, наоборот, придвигают (раздел 5, I) к экрану. Нормальными размерами экрана будут: для УП-2— 150 см X 120 см и для 16-НП-6 — 180 X 156 см. Лучше всего, чтобы края изображения совпадали с краями чёрной окантовки, для чего на экране производится раз и навсегда соответствующая окраска (раздел 22).
ж) Пустив аппарат в ход, проверяют, насколько правильно центрирован свет, о чём можно судить по степени равномерности освещённости экрана. Если на освещённом поле есть блики или пятна, то производят центрирование света, согласно указаниям, данным в разделе 7.
з)	Остановив проектор, производят его зарядку фильмом, как это описано в разделах 13 и 14, не забыв убедиться, что фильм повёрнут своей матовой стороной от объектива.
и)	Аппарат УП-2 пускается в ход постановкой ручки 3 переключателя в положение «вперёд» при реостате 4, поставленном в положение «медленнее» (рис. 355) (раздел 2, IV и V). Пустив аппарат, регулируют скорость, смещая ручку реостата 4 к положению «быстрее».
§ 22, 15
559
Рис. 383. Включение лампы «зала» к проектору 16-НП-6.
к)	Апйарат 16-НП-6 пускается в ход постановкой рукоятки переключателя 3 в положение «включено», после чего выключателем 4 зажигают лампу (рис. 361, А) (раздел 3, IV). Регулировка скорости аппарата производится вращением головки 18 механического «тормоза» (рис. 361, А) в пределах от скорости в 12 до скорости в 28 квадратов в секунду. Вращение головки 18 по часовой стрелке замедляет ход аппарата, вращение против часовой стрелки убыстряет.
л)	Пустив аппарат УП-2 или 16-НП-6 в ход, производят окончательную фокусировку фильма, о чём судят по резкости изображения на экране, и закрепляют стопорное приспособление 20 на объективе 7 (рис. 361, А).
м) Для остановки фильма в проекторе УП-2 переводят на ходу ручку 17 фрикционного сцепления до отказа в сторону, противоположную от объектива (рис. 355, А и В)-Для нового пуска фильма в ход ту ручку смещают до отказа в сторону объектива. Неподвижная проекция ни в коем случае не должна продолжаться более трёх минут, во избежание порчи кадра ленты, а то и его выгорания. Если в аппарате разбит светофильтр 10 (рис. 366), то нёподви ж-ная проекция категорически воспрещается, так как, безусловно, вызовет выгорание кадра.
н) Обратный ход проектора УП-2 предпринимается в методических целях для повторного просмотра того или иного фрагмента фильма. Для получения обратного хода надо, во избежание безусловного обрыва фильма, прежде всего перевести ручку переключателя 3 в нейтральное положение (раздел 2, V), затем дождаться полной остановки фильма и только после этого поставить ручку переключателя на положение «назад». Безусловно, нельзя допускать обратный ход более двух минут, так как при обратном ходе вентилятор, вращающийся в противоположную
560
§ 22, 16
сторону, плохо охлаждает лампу (300 вт), вследствие чего стекло у неё вспучится и волосок обязательно перегорит (рис. 362, В).
о) Для неподвижной проекции, что возможно в течение 1—2 минут, у проектора 16-НП-6 переводят рукоятку 17 фрикционного сцепления из положения «ход» в положение «стоп» (раздел 10 и рис. 361, В и 371). При этом происходит значительное уменьшение освещённости экрана вследствие автоматического включения светофильтра. Обратного хода проектор 16-НП-6 не имеет.
В заключение следует отметить, что у проектора 16-НП-6 предусмотрена возможность включения лампы зала (рис. 383), автоматически зажигающейся при остановке фильма (раздел 3, 1 и IV). Такого устройства аппарат УП-28 не имеет.
16.	Смазка кинопроектора УП-2
Кинопроектор УП-2 нуждается в систематической смазке перед каждым проектированием фильма L Масло для кинопроектора должно быть наилучшим, например костяным (§11, 17, II).
Рис. 384. Расположение отверстий для смазки у проектора УП-2.
На рисунке 384 показаны схематически отверстия, через которые производится смазка проектора УП-2. Посредством маслёнки (рис. 173) пускают 3—5 капель масла в отверстие а в боковой стенке грейферной коробки для смазки грейферного барабана, вращая пусковую рукоятку 21 (рис. 355, В). Через отверстия Ь и
1 Если проектор работает каждый день с 1—2-часовыми демонстр ация-то смазку производят примерно через день.
§ 22, 17, 18 и 19
561
с впускается по 3—5 капель масла для смазки грейфера и эксцентрика, вращая при этом ту же рукоятку. Подшипники мотора 2 смазываются через отверстия dd по 5—8 капель масла при пущенном в ход моторе. Смазка моталки (на ходу) производится через соответствующие отверстия (обычно окрашенные красной краской) по 2—3 капли масла.
Отверстие в картере, предназначенное для выхода воздуха, может служить для пуска масла к шестерёночному механизму, если тавот *, заполняющий картер, загустел вследствие низкой температуры.
17.	Смазка кинопроектора 16-НП-6
Общие указания о смазке приведены в разделе 16. У проектора 16-НП-6 отверстия для смазки окрашены обычно красной краской. В каждое из них впускают перед каждым сеансом по 2—3 капли масла. Следует найти отверстия для смазки грейферного механизма, мотора и подшипников моталки. В отверстия зубчатых барабанов масло в том же количестве следует пускать через 10— 15 сеансов.
Отверстие на картере может служить для пуска масла в случае, если тавот в шестерёночном механизме загустел вследствие низкой температуры помещения.
18.	Об устранении неисправностей
Для устранения различных неисправностей проекторов следует, как правило, обращаться в мастерскую местной кинобазы. Только в случае совершенного изучения кинематической части проекторов по соответствующей литературе (раздел 22) преподаватель сможет сам производить устранение многих неисправностей. В качестве предупреждения встречающейся иногда неполадки укажем на образование «нагара» в фильмовом канале, поскольку она может привести к порче ленты (рис. 373 и 374). Если в фильмовом канале образовались тёмные пятна, а тем более шероховатые налёты, что является следствием попадания пыли и, главным образом, оседания частиц трущейся плёнки, то такой нагар необходимо самым тщательным образом удалить. Для этого пользуются тряпкой, и если это не помогает, то выскребают нагар скребком из меди или латуни, но отнюдь не из железа и стали.
19.	Киноплёнка, хранение и склеивание её
I. Общие сведения о киноплёнке. Узкая плёнка для школьных киноаппаратов делается из ацетил-целлюлозы, а не как широкая из целлулоида, чрезвычайно опасного в пожарном отношении. Узкая плёнка, хотя и называется несгораемой, но всё же горит,
1 Смена тавота в картере должна производиться 2—3 раза в год (§ 11, 17, II).
36 Е. Н. Горячкин, т. III
562
§ 22, 19
однако далеко не так интенсивно, как целлулоид. При остановке фильма в проекторе (без светофильтра) кадр под влиянием нагревания обычно выгорает, остальная же плёнка загорается редко.
Узкая немая киноплёнка имеет общую ширину 16 мм и кадры размером 7,47 ммУ( 10,41 мм: перфорационные отверстия, служащие для продвижения плёнки грейфером, расположены по обе стороны кадра (рис. 382). Узкая звуковая киноплёнка,
Рис. 385. Относительные размеры нормальной (Л) и узкоплёночной (В) киноленты звуковой или немой (см. также рис. 382).
в отличие от немой, имеет перфорационные отверстия только с одной стороны кадров; на другой же стороне расположена звуковая дорожка, или фонограмма, т. е. запись звука (рис. 385, В).
На одном метре плёнки помещается около 116 кадров. Скорость 1 движения немой плёнки берётся обычно в пределах от 16 до 28 кадров в секунду, следовательно, в среднем демонстрация каждого метра фильма соответствует времени 5 секунд. Плёнка наматывается по 120—150 м на катушки-бобины, которые для хранения укладываются в жестяные плотно закрывающиеся коробки. Хранить такие коробки открытыми нельзя как во избежа-
1 Скорость звуковой плёнки стабильна и соответствует 24 кадрам в секунду.
CO
Рис. 386. Станочек для склеивания киноплёнки. Пружинящие скобки откидываются вверх (Л), надевают на зубчики 2 плёнку и резаком обрезают её (В). Эмульсию удаляют посредством скребка (С), после чего производится накладывание краёв плёнки, смазывание места соединения клеем и сушка под наложенной средней скобкой (D).
564
§ 22, 19
ние загрязнения пылью, так и по причине известной горючести фильмов. Если фильм принадлежит школе и хранится без коробки открытым, то через 2—3 года плёнка «высохнет», сделается ломкой и станет постоянно рваться при проектировании.
Матовая, слегка шероховатая сторона плёнки покрыта эмульсией, другая сторона, не имеющая эмульсии, блестящая и скользкая.
II. Склеивание плёнки. Для склеивания оборвавшегося фильма лучше всего приобрести специальный станочек, который помимо удобства обеспечивает благодаря зубчикам аа соблюдение
Рис. 387. Склеивание киноленты.
нужного расстояния между перфорационными отверстиями (рис. 386) Ч Если же после склеивания это расстояние оказалось меньшим или большим нормального, то при проектировании произойдёт порча ленты, и обрыв неизбежен. Кроме станочка, без которого аккуратному преподавателю, впрочем, можно обойтись, нужны ножницы, лезвие безопасной бритвы или очень острый нож (чинка — рис. 323, С), клей и волосяная кисточка (рис. 387, Е). Существует в продаже специальный клей для ацетатной плёнки, состоящий из смеси уксусной кислоты (50%) (§ 24, 3), ацетона (30%) и амилацетата (грушевой эссенции) (20%) (§ 9, 2). Однако с полным успехом можно пользоваться одним ацетоном. Так как клей и ацетон чрезвычайно летучи, то их следует хранить в очень плотно закрытом корковой пробкой Стеклянном пузырьке. Рационально кисточку укрепить в пробке и хранить погружённой в пузырёк с клеем.
1 Станочек, показанный на рисунке 386, прилагаемый к проектору 16-НП-7, снабжён резаком и скребком.
§ 22 , 20 и 21
565
При обрыве фильма острыми ножницами обрезают его по пунктирным (строго прямым!) линиям рисунка 387, А и получают обрез, показанный на рисунке 387, В. Кончиком ножа или лезвия бритвы необходимо, скобля, удалить эмульсию (с матовой стороны плёнки) с края шириной примерно в 2,5 мм (рис. 387, С). Полезно также подскоблить и блестящую сторону у второго склеиваемого конца. После этого склеиваемые концы накладываются друг на друга так, чтобы отверстия перфорации точно совместились (рис. 387, D), и затем, пустив посредством кисточки в склейку ацетона (рис. 387, £), сдавить её на несколько минут. Через 2—3- минуты склейка высохнет. Использование станочка, имеющего выступы для перфорации, позволяет точнее накладывать склеиваемые концы друг на друга (рис. 386).
20.	О получении учебных кинофильмов
Немые узкоплёночные фильмы учебного характера преподаватель может бесплатно получать в фильмотеках, имеющихся обычно при райОНО (рис. 388). Для открытия абонемента следует представить туда же проектор для его осмотра и регистрации, а в случае надобности и ремонта и, кроме того, заявление от директора школы с указанием лица, ответственного за школьную киноработу, адреса школы, типа проектора и сведений о помещении, затемнении сети освещения, количества обслуживаемых классов и т. п. В фильмотеке имеются, кроме списка фильмов, так называемые монтажные листки, в которых указаны характеристика всех составляющих фильм фрагментов (план общий или средний, мультипликация, надпись и т. п.), а также содержание и величина их в метрах. По монтажному листку обычно можно получить полное представление о кинофильме. На получение кинофильма с указанием названий и календарных сроков заявка делается и согласовывается с фильмотекой чаще всего по полугодиям.
Методика применения кино на уроках физики и перечень фильмов изложены в т. I, § 23, 1—5, и 49, 2.
21.	Экран
В т. II, § 6, 8 (рис. 15 и 16), рассмотрены конструкции экранов для физического класса. Наиболее удобным из них является спускной, сматывающийся на вал и потому удобный для переноски и помещения в любом месте на стенах.
Центральная кинолаборатория «Школьфильма» Министерства просвещения РСФСР выпускает складные экраны с рамкой и подставкой, легко собираемых из 10 лёгких алюминиевых трубок (рис. 389). Весь комплект из трубок и полотно укладываются в портативный брезентовый чехол, удобный для переноски. Размер экранов 150 X 120 см или 180 X 146 см. Экраны покрыты несмы-
Относительность движения Школьный фильм по физике для В»го класса
Рис. 388. Фрагменты из кинофильма «Относительность движения».
§ 22, 22
567
ваемой белой или серебряной эмульсией и поэтому допускают при своей чистке промывку водой.
В т. II, § 21, 6, указывался способ изучения отражательной способности экрана. Экран, как известно, должен иметь шероховатую рассеивающую поверхность. Этому условию в наибольшей степени удовлетворяет белая бумага, полотно и белая матовая (меловая) окраска. Экран, покрытый порошком алюминия,
имеет отражающую способность, почти в 8 раз большую, чем белая бумага, однако полезно рассеивает свет в пределах угла около 60°. Поэтому серебряный экран имеет смысл применять в длинных узких помещениях.
Бумага для устройства экрана непригодна, за исключением случая, когда она наклеена на клеёную фанеру (§ 8, 2, IX), так как никакие неровности и складки на ней недопустимы. Полотно обыч-
Рис. 389. Складной кинопроекционный экран
ное не окрашенное частично пропускает через зазоры между своими нитками падающий из проектора свет и поэтому имеет меньшую отражательную способность, чем окрашенное. Окраска может быть произведена белой клеевой краской (§ 9, 4, I—III). Алюминиевая поверхность получается покрытием серебряного лака по плотной бумаге или линолеума (§ 9, 4, IV). Большое значение имеет устройство чёрной рамки вокруг проектируемого изображения на экране. Такая рамка наносится чёрной (сажа) или синей (синька) клеевой краской (рис. 389). Белое поле берётся с отношением длины к высоте, равным 4 : 3.
22.	Литература
Литература, кстати сказать, очень немногочисленная по методике кино, при преподавании физики приведена в т. I, § 23, 5. Из книг по кинотехнике заслуживают наибольшего внимания следующие:
Ю. Кушнир, Звуковое кино, Киноиздат, М., 1941.
Научно-популярная книга (доступная в своём полном объёме лишь для учащихся полной средней школы) знакомит с физическими основами звукового кино и его историей.
568
§ 22, 22
Коломийцев и Френкель, Рождение фильма, Госки-ноиздат, 1939.
Н. Д. Анощен ко, Общая кинотехника, Госкиноиздат, 1940.
Фундаментальный курс по кинотехнике, нужный преподавателю, интересующемуся вопросами кинотехники и желающему её возможно более глубоко изучить.
Е. М. Голдовский, Узкоплёночная кинематография, Кинофотоиздат, М. 1936.
Из аннотации к книге «В книге подробно обосновывается целесообразность использования для различных целей плёнки разной ширины. Подробно описывается весь комплекс немой и звуковой аппаратуры советского и заграничного производства для узкой плёнки. Излагаются преимущества и особенности работы на узкой плёнке, советская и заграничная практика этого дела...».
Книгу надо рекомендовать преподавателю, желающему глубоко познакомиться с вопросом узкоплёночной кинематографии.
Е. Голдовский, Проекция узких кинофильмов, Госкиноиздат, М., 1945.
Небольшая (64 стр.), но весьма содержательная книга, излагающая вопросы о проектировании узких немых, а также звуковых фильмов посредством кинопроекторов самого различного типа. Интересна для преподавателя, желающего ознакомиться со звуковым узкоплёночным проектором 16-ЗП.
С. М. Проворное, Кинотехника, изд. Ленингр. о-ва учеб, и научн. кинематография, Л., 1939.
С. М. Проворное, Учебное пособие по проекционной и звуковой воспроизводящей аппаратуре, Госкиноиздат, 1940.
А.	Н. 3 а в а р и н, Кинопроекторы и их классификация, Госкиноиздат, 1940.
Я. А. Л е й ч и к, Устройство и эксплуатация звукового узко-плёночника, Госкиноиздат, 1940.
Н. Космато в, Кинопроектор УП-2, Госкиноиздат, 1939.
В.	Л. Никитин, Инструкция по обслуживанию узкоплёночного кинопроекта УП-2, изд. Одесского завода «Кинап» имени Ф. Э. Дзержинского, Одесса, 1940.
В. Ф. Кобзарь, Новый школьный кинопроектор, журнал «Физика в школе», 1947, № 6.
В статье описывается кинопректор 16-НП-6.
В. Ф. Кобзарь, Техника экранизации учебного процесса в школе, Ленингр. ГПИ имени Герцена, Л., 1948.
§ 23, 1 и 2
569
Наиболее практически значимая книга для преподавателя школы-семилетки из всей указанной выше литературы. Автор в элементарной форме рассматривает прежде всего некоторые вопросы оптики, непосредственно связанные с проекцией как неподвижных, так и подвижных картин. Специальный и достаточно полный раздел посвящен вопросу о проекции статических изображений и описанию конструкции современных школьных диа- и эпископов. Наибольшее же внимание автор уделяет описанию кинопроекторов УП-2 и 16-НП-6 и эксплуатации их.
В этой книге, написанной педагогом, преподаватель найдёт буквально всё, что нужно ему знать по вопросам школьной кино-техники, однако не методики кино.
§-23. АККУМУЛЯТОРЫ, ТИПЫ ИХ И УХОД ЗА ними
1.	Назначение работ
В т. II, § 17, 2—4, даны описания устройства двух основных типов современных аккумуляторов: кислотных или свинцовых (см. т. II, рис. 117) и щелочных или кадмиевоникедевых (см. т. II, рис. 118—120), а также приведены некоторые сравнительные данные их. В дополнение к этим данным в разделе 2 приведена таблица сравнения свойств щелочных и кислотных аккумуляторов. В том же томе, в § 72, 1—10, подробно рассмотрены всевозможные способы зарядки аккумуляторов от различных источников постоянного тока (динамо-машины: 120 в и 12 в, выпрямители). Там же указаны признаки, на основании которых устанавливается, что аккумуляторы нуждаются в зарядке или наоборот, что производящаяся зарядка должна быть окончена.
В нижеследующих разделах: 1) приведены данные об аккумуляторах, выпускающихся в настоящее время нашей промышленностью, 2) даны указания о первой заливке раствора в аккумуляторы или смены его и о характерных особенностях первой зарядки, 3) изложены основные правила текущего ухода за аккумуляторами и 4) приведены некоторые сведения о современных гальванических элементах.
Таким образом, для получения всех необходимых преподавателю сведений об аккумуляторах необходимо обратиться не только к изложенному ниже, но к § 17, 2—4, и § 74, т. II.
2.	Сравнение свойств щелочных и кислотных аккумуляторов
Для правильного выбора нужного типа аккумулятора, удовлетворяющего данным условиям работы, ниже приводится таблица:
570
§ 23, 3
Сравнение свойств щелочных и кислотных аккумуляторов
Таблица XXXI
Аккумуляторы
кислотные щелочны е
Коэффициент полезного действия (отдача по энергии)...................................
Уменьшение напряжения в течение разряда в %
вт-час
Удельная энергия на единицу веса в ---- . .
0,75 15
10—30
0,45
33
25
вт-час
Удельная энергия на единицу объёма в------
л
Сила тока короткого замыкания на 1 л объёма аккумулятора в а............................
Саморазряд в течение месяца в %.............
Наивысший допустимый ток нагрузки к нормальному току в % ..........................
Ремонт .....................................
85
1000 10—30
800 в течение 15 мин. Частый
40
30 2—30
500 в течение 15 мин. Не производится
Отношение к
переразрядке
недоразрядке
продолжительному нахождению в разряжённом состоянии
сотрясениям
температуре выше 45°
температуре ниже 0°
Чувстви-	Нечувстви-
тельный тельный
Повышается Безвозвратно ёмкость теряется до 50% ёмкости Понижается Сильно по-ёмкость нижается ём-
кость
3.	Типы свинцовых аккумуляторов и их маркировка
Из свинцовых аккумуляторов наиболее подходящими, как для демонстрационного эксперимента, так и для лабораторных работ, являются батареи накала для радио, состоящие из двух банок L Такая батарея заделана в деревянный ящик и имеет прочные свинцовые выводы к клеммам, установленным снаружи ящика. Чаще всего батареи заделываются в блокбаки из пластмассы без
1 Батареи свинцовых аккумуляторов, состоящие из трёх банок, заделанных в деревянный ящик, являются более дорогими по * стоимости, более громоздкими и более тяжёлыми, чем батареи для радио. Батареи для автомобилей имеют буквенные обозначения СТ, что значит соответствует их назначению — питанию стартера. Обозначения цифрами, так же как и у радию-батарей, показывают число аккумуляторов и ёмкость, например З-СТ-100.
§ 23, 3
571
Рис. 390. Батарея из двух свинцовых аккумуляторов в блокбаке из пластмассы.
деревянных ящиков (рис. 390; см. также т. II, § 17, 2). Такие батареи снабжены прочными ручками из той же пластмассы и поэтому удобны для переноски. Однако по хрупкости сосудов они уступают батареям в деревянных ящиках.
Батареи имеют стандартное обозначение, состоящее: а) из цифры, показывающей число аккумуляторов, образующих батарею, б) из букв, обозначающих тип и назначение батареи, причём буквы Р и Н соответствуют батареям для накала и А — для анода, в) из цифры на конце, показывающей ёмкость аккумулятора (при 10-часовом разряде).
Так, например, обозначение
2-РН-40 обозначает, что батарея предназначается для радионакала, состоит из двух аккумуляторов и имеет ёмкость 40 ампер-часов. В нижеследующих таблицах XXXII и XXXVI приведены данные (электрические и конструктивные) кислотных радионакаль-ных и радиоанодных аккумуляторов, надобность которых может встретиться в школе.
Электрические характеристики кислотных радионакальных батарей
Таблица XXXI
Тип батарей	Максимальный зарядный ток	Емкость при различных режимах разряда				Напряжение батареи в конце зарядов ь в	Минимальное допустимое напряжение в конце разряда в в	Гарантированный срок службы в циклах
		10-часовой режим 1		50-часовой режим				
		ток в а	ёмкость в а-ч	ток в а	ёмкость в а-ч			
РНИ-60	6	6	60	1,5	75	2,6—2,8	1,8	150
2-РНИ-40	4	4	40	1,0	50	5,2—5,6	3,6	150
2-РНИ-60	6	6	60	1,5	75	5,2—5,6	3,6	150
2-НС-50	5	5	50	1,25	62,5	5,2—5,6	3,6	250
2-РНИ-80	8	8	80	2,0	100	5,2—5,6	3,6	150
2-НС-90	9	9	90	2,25	112,5	5,2—5,6	3,6	250
З-НС-90	9	9	90	2,25	112,5	7,8—8,4	5,4	250
З-НС-160	16	16	160	4	200	7,8—8,4	5,4	500
572
§ 23, 3
Электрические и конструктивные данные кислотных аккумуляторных батарей
Таблица XXXII
Тип	Номинальное напряжение в в	Емкость в а-ч	Габаритные размеры			Ориентиро-. вочный вес без электро лита в кг
			длина в мм	ширина в мм	высота в мм	
Радионакальные аккумуляторы
РНИ-60	2	60	169	111	281	7,0
2-РНИ-40	4	40	168	153	282	9,4
2-РНИ-60	4	60	217	166	283	13,7
2-РНИ-80	4	80	247	167	280	17,8
2-НС-50	4	50	195	185	235	13,5
2-НС-90	4	90	257	185	235	19,0
З-НС-90	6	90	354	185	235	28,0
З-НС-160	6	160	526	216	343	68,0
Радиоанодные аккумуляторы
40-РАЭ-З	80	3	452	190	135	13,0
10-Р АДАН-3	20	5	220	121	146	5,5
10-РАДАН-10	20	10	. 223	186	161	10,2
10-РАДАН-30	20	25	369	163	202	24,0
10-АС-12 в дерев, ящике	20	12	260	200	200	14,5
10-АС-20 в дерев, ящике	20	20	338	200	200	20,0
10-АС-12 в моноблоке	20	12	265	170	186	13,5
10-АС-20 в моноблоке	20	20	351	170	186	18,5
Электрические характеристики кислотных радиоанодных батарей						
Таблица XXXI V
Тип батарей	Мак-. зарядный ток в а	Емкость при различных режимах разряда						Напряжение батареи в конце заряда в в	Миним. допустимое напряжение в конце разряда в в	Гарантированный срок службы в циклах
		10-часовой режим		25-часовой режим		125-часовой режим				
		1 ток в а	ёмкость 1 в а-ч	1	ток в а	ёмкость в а-ч	I е эд к о	ёмкость в а-ч			
40 РАЭ-3	0,2			0,1	2,5	0,024	3,0	100—112	72	100
10-РА ДАН-5	0,4	—	—	0,16	4,0	0,040	5,0	25—28	18	100
10-Р АДАН-10	0,8	—	—.	0,32	8,0	0,080	10,0	25—28	18	100
10-Р АД АН-30	2,5	2,5	25	1,08	27,0	0,240	30,0	25—28	18	60
10-АС-12	1,0	1,0	10	0,48	12,0	—	—	25—28	18	150
10-АС-20	1,8	1,8	18	0,8	20,0	—	—	25—28	18	150
§ 23, 3
573
Рис. 391. Аккумуляторная батарея (кислотная) для питания анодных цепей.
Из свинцовых аккумуляторов для лабораторных занятий наиболее подходящими из перечисленных типов подходят батареи 2-РН-40, они же годятся (при их параллельном соединении) для получения сильных токов при соответствующих демонстрациях (см. т. II, § 48, 2, и рис. 358 и 361) и для накала мощных низко
вольтных лампочек.
Кроме указанных видов аккумуляторов для школы, заслуживают внимания (как объект для демонстрации устройства) такие, у которых пластины помещены в стеклянный сосуд и
поэтому хорошо видны. Такой аккумулятор лучше не заливать кислотой и хранить для демонстраций в сухом виде. Анодная батарея из свинцовых аккумуляторов показана на рисунке 391. Однако по причине сложности ухода за такими аккумуляторами при занятиях в кружке радиотехникой им следует предпочесть анодные батареи из сухих элементов.
Рис. 392. Батарея щелочных аккумуляторов.
Б74
f 23, 4
4.	Типы щелочных аккумуляторов и их маркировка
В продаже есть щелочные аккумуляторы различной ёмкости (рис. 392). Обозначение типов аккумуляторов обычно состоит из трёх букв и цифры.
а)	Одна из букв показывает основное назначение аккумулятора, например: А — анод, Н — накал.
б)	Две следующие буквы обычно обозначают состав отрицательных пластин аккумулятора: КН — кадмиево-никелевые.
в)	Цифра соответствует числу ампер-часов, т. е. ёмкости аккумулятора (при 8-часовом разряде).
Например, НКН-60 обозначает кадмиево-никелевый аккумулятор (рис. 392, см. также т. II, рис. 118), предназначенный для накала ламп (Н) ёмкостью 60 ампер-часов (60).
Имеющиеся в продаже собранные батареи из щелочных аккумуляторов обладают подобными же обозначениями, с той лишь разницей, что перед буквами поставлена цифра, соответствующая числу аккумуляторов, входящих в батарею. Например, 4-НКН-45 показывают, что батарею образовывают 4 аккумулятора ёмкостью в 45 ампер-часов. Кроме того, встречается маркировка, в которой первая цифра обозначает число аккумуляторов, соединённых в батарее последовательно (цифры нет, если аккумулятор один), буквы «СИ» — тип аккумулятора и последняя цифра — ёмкость в долях от нормальной, принятой равной 10 ампер-часам в среднем.
В прилагаемых ниже таблицах XXXV—XXXVII приведены основные данные щелочных аккумуляторов, имеющихся в продаже в радиомагазинах. В таблицах указаны: ёмкость, величины разрядного и зарядного токов, размеры внешние (габарит), вес
Щелочные аккумуляторные элементы
Таблица XXXV
«в в		«5 3 м	3	Размеры в мм					X 2
W <и		р к а «	*9 з Е я м		сб	высота		О сб eL К Н § й	£ 0 <*•' 5 ч и ® «5 ® сб
№ S Si Сб CL ft И	Емкое' (8-час жим) 1	Норма, разряд ТОК В (	Норма, зарядн ток В (	длина	ширин	без борн	с бор-нами	ич съ £ й Й 2 £ й й о	S s 2 g* й о а А О й Е О Е* О И
СИ-0,2	1,2	2	0,25	0,5	20	45	120	10	0,23	0,03
СИ-04	1,2	4	0,50	1,0	29	80	105 )	14	0,45	0,1
СИ-08	1,2	8	1,0	2,0	29	80	150 <	14	0,72	0,15
СИ-1	1,2	10	1,25	2,5	29	80	150	14	0,75	0,1
СИ-1,5	1,2	15.	1,88	3,7	41	80	150	14	0,90	о’ 175
СИ-2	1,2	22	2,75	5,5	29	105	200	14	1,35	0,25
СИ-3	1,2	34	4,25	8,0	41	105	260	14	1,80	0,325
СИ-4	1,2	45	5,65	11,0	52	105	200	14	2,30	0,4
СИ-6	1,2	60	7,5	16	41	128	330	19	3,90	0 675
СИ-8	1,2	80	10,0	22	52	128	330	19	4,75	0,825
си-ю	1,2	100	12,5	27	64	128	330	19	5,55	1,’о
§ 23, 4
575
элемента и электролита. В частности, преподаватель иногда, имея налицо щелочные аккумуляторы, не знает его типа и, следовательно, электрических данных (ёмкость, разрядный и зарядный ток). Эти данные и тип легко определить по таблице, исходя из внешних размеров аккумуляторов.
Щелочные .аккумуляторные батареи для накала и анода
Таблица XXXVI
Тип батареи	Материал сосудов	Количество элементов в батарее	Раб. напр. батарей в в	Емкость батарей в а-ч	Предельный разрядный ток в а	Напряяге-ние в конце разряда в в
НКН-22	Железо	1	1,25	22	2,75	1
НКН-45	»	1	1,25	45	5,63	1
Н КН-60	»	1	1,25	60	7,5	1
4-НКН-45	»	4	5,00	45	5,63	4
4-НКН-60	»	4	5,00	60	7,50	4
Анодные батареи
32-АКН-2	»	32	40	2,25	0,28	32
48-АКН-2	»	48	60	2,25	0,28	48
64-АКН-2	»	64	80	2,25	0,28	64
Щелочные аккумуляторные батареи
Таблица XXXVII
Тип батарей	Рабочее напряжение в в	Емкость при 8-часовом разряде в а-ч	Наружный размер батарей в мм			Вес батарей с электро-литом в кГ
			длина	| ширина	| высота	
17-СИ-1,5	21,25	15	543	233	202	23,6
4-СИ-2	5	22	201	. 137	241	6,1
5-СИ-2	6,25	22	245	137	241	7,5
17-СИ-2	21,25	22	435	283	252	29,8
5-СИ-З	6,25	34	319	147	252	12,6
10-СИ-З	12,5	34	599	147	252	19,7
5-СИ-4	6,25	45	374	147	252	15,1
6-СИ-4-М	7,5	45	441	147	252	17,9
7-СИ-4	8,75	45	508	147	252	20,8
10-СИ-4	12,5	45	709	147	252	29,0
4-СИ-6-М	5	60	263	170	386	18,6
5-СИ-6	6,25	60	319	170	386	24,8
10-СИ-6-М	12,5	60	599	170	386	47,6
576
§ 23, 5
Изменение плотности электролита кислотного аккумулятора при различной степени разряжённости
Таблица XXXVIII
Приблизительная степень разряжённости в %
Среднее значение плотности электролита при 15°С
удельный вес
градусы Боме
О
25
50
75
100 (недопустимо!)
1,285
1,252
1,215
1,185
1,153
32
29
25,5
22,5
19
Примечание. Плотность электролита у щелочных аккумуляторов остаётся неизменной.
5.	Признаки необходимости замены раствора
Рис. 393. Вид пластин аккумулятора, начавших покрываться сульфатом.
Как свинцовые, так и щелочные аккумуляторы, как правило, продаются в сухом виде и поэтому требуют для своей эксплуатации заполнения соответствующим раствором и вслед за этим зарядки. Свинцовые аккумуляторы при хранении их в сухом виде с закрытыми пробками не портятся; щелочные же завод рекомендует хранить не более двух месяцев и притом обязательно с закрытыми пробками.
Раствор (серной кислоты) в свинцовых аккумуляторах долгое время не требует замены при правильном уходе. Однако, если в результате небрежного обращения масса пластин частично выпала или на дне образовалось значительное количество осадков или раствор оказался засорённым пылью, проникшей через неисправные пробки, или, наконец, пластины покрылись в значительной степени сульфатами (раздел 7 и рис. 393), раствор приходится заменять после промывки сосуда и пластин аккумулятора.
Раствор (едкого кали или натрия) в кад-миево-никелевых аккумуляторах подлежит периодической замене через 8—10 месяцев,
§ 23, 6
577
максимум 1 год1. Признаком необходимости замены раствора является сильное уменьшение ёмкости кадмиево-никелевых акку-
муляторов или, другими словами, аккумуляторы при работе быстро разряжаются. Обычная история, когда неопытный преподаватель через 6—8—10 месяцев убеждается,
что кадмиево-никелевые аккумуляторы «испортились» и не держат своего заряда. Однако это не порча аккумуляторов, а лишь характерный признак для смены раствора, после чего аккумуляторы начинают работать попрежнему нормально.
6.	Растворы и заполнение ими аккумуляторов
Электролитом для заливки свинцовых аккумуляторов служит раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Не только неочищенная серная кислота, но даже недостаточно чистая (purum) приведёт к более или менее скорой порче свинцового аккумулятора. Особенно вредны обычные примеси в неочищенной кислоте: хлор, мышьяк и азотная кислота. Раствор кислоты приготовляется согласно указаниям, приведённым в § 26,8. Раствор берётся 25—26% H2SO4 или, что то же, с концентрацией 22—23° Боме, или с плотностью 1,18—1,19-^Ц (§24, 6, III) (рис. 402). Так, если кислота взята с удельным весом 1,84 —, то для раствора нужно на 1 л см3
дистиллированной воды 218 мл такой кислоты. Плотность после остывания раствора надо проверить ареометром. Такие ареометры !, предназначенные специально для кислотных аккумуляторов, состоят из пипетки с резиновой грушей 2 (рис. 394, Л). В расши-
Рис. 394. Пипетка с ареометром для определения плотности электролита кислотного аккумулятора.
ренной части пипетки помещён ареометр
(рис. 394, В). Электролит втягивается в пипетку, и здесь плотность его изменяется. Такая пипетка дозволяет определить также, на-
сколько зарядился поставленный на зарядку кислотный аккумулятор. Это возможно потому, что плотность электролита с 1,18 при 1 2
1 Раствор в аккумуляторах, хранимых без пробок или без резиновых колец, портится буквально в течение нескольких дней (см. т. II, § 17, 4).
2 Описанная пипетка с ареометром имеется в продаже в магазинах Главснабпроса.
37 Е. Н. Горячкин, т. III
578
§ 23, 7
полной зарядке кислотного аккумулятора возрастает до 1,28, или 32° Боме (см. таблицу).
Электролитом для заливки кадмиево-никелевых аккумуляторов (рис. 329 и см. т. II, рис. 118—120) служит раствор в дистиллированной 1 воде 20—21% химически чистого едкого кали или натрия 1 2 (но не серной кислоты!), что соответствует при 15° С плотности 1,19—1,21 —, или 23—25° Боме (рис. 402). Для такого СМ3, раствора на 0,76 л воды требуется примерно 200 г едкой щёлочи. Приготовление раствора, требующего крайней осторожности, изложено в § 24, 9.
Новые аккумуляторы, полученные в сухом виде, т. е. без электролита, рекомендуются перед заполнением приготовленным раствором сполоснуть внутри дистиллированной, но отнюдь не водопроводной или колодезной водой. Температура воды берётся комнатной, т. е. от 15 до 20°, После промывки аккумулятор поворачивают на—----1 час дном кверху, чтобы дать воде полностью вы-
течь из сосуда.
Электролит, как кислотный так и щелочной, при изготовлении сильно нагревается; горячий раствор наливать в аккумуляторы, безусловно, нельзя, надо дать ему остыть до комнатной температуры. В аккумулятор, как кислотный, так и щелочной, наливается (через стеклянную воронку) такое количество раствора, чтобы уровень последнего был не менее, как на 10—12 мм выше пластин; о высоте этого уровня можно судить, опуская в отверстие для пробки стеклянную палочку. После заполнения раствором отверстия в крышке плотно прикрываются (!) у щелочных аккумуляторов металлическими (см. т. II, рис. 119) и у свинцовых резиновыми (но не корковыми) пробками. Залитому аккумулятору дают так стоять в течение нескольких часов и несколько раз после того, как уровень раствора, впитавшегося частично в пластины, понизился, производят доливание и затем, не откладывая, ставят аккумулятор на первую зарядку.
7.	Причины порчи аккумуляторов и «лечение» их
«Вылечить» испорченные аккумуляторы — сложное дело, поэтому рациональнее не допускать такой порчи. Рассмотрим основные причины, приводящие к порче аккумуляторов, что обычно характеризуется значительной потерей ёмкости.
I.	Щелочные аккумуляторы. В условиях школы щелочные аккумуляторы портятся реже, чем свинцовые, почему для физическо
1 В крайнем случае можно брать снеговую или дождевую воду, собранную в чистый эмалированный таз ibo время осадков, если дистиллированной воды достать невозможно!.
2 О различим в работе аккумулятора при растворах едкого кали и натрия — см. раздел 7, I.
§ 23, 7
579
го кабинета рекомендуется покупать именно щелочные, но не свинцовые. К сожалению, преподавателю мало известна основная причина порчи щелочных аккумуляторов, заключающаяся в пе-ренагревании электролита, чего, впрочем, нетрудно избежать (см. ниже пункт б). Главнейшие причины порчи щелочных аккумуляторов могут быть следующие:
а)	Допущено перенагревание 1 электролита (раствора) аккумулятора вследствие короткого замыкания или полу- : .чения тока при зарядке или разрядке много более нормаль- ; ного. Ни в коем случае нельзя допускать повыше-н и я температуры раствора едкого калив щелочных аккумуляторах выше +40---------------------Г45°, ;
так как в этом случае их ёмкость навсегда | уменьшится, примерно на 50 %, и восстановить её будет ; нельзя никакими мерами. При растворе же едкого натра ; аккумулятор выдерживает температуру до +50------j-55° без
утраты ёмкости. Опасность перегрева совершенно реальна летом, в особенности на юге, где температура воздуха поднимается иногда выше +30°.
б)	Пробки щелочного аккумулятора (см. т. II, § 17, 2, и рис. 119) лишились резинового кольца а (рис. 300, Л), цо какой причине раствор едкого кали или натра, соединяясь с углекислым газом из атмосферы, превращается соответственно в раствор поташа или соды (§24, 9). Если это случилось, следует немедленно вылить раствор, хорошо выполоскать дистиллированной водой аккумулятор и, заполнив его свежим раствором, поставить аккумулятор на зарядку.
в)	Клапан пробок, состоящий из резинового кольца а, перестал действовать вследствие закупорки канала в (рис. 300, Л и В) кристаллами поташа или соды. Аккумулятор при этом вздувается посередине сосуда, принимая характерный «бочкообразный» вид. В этом случае необходимо прочистить и промыть клапан и в случае надобности сменить резиновое кольцо, изготовив для этого новое колечко из резиновой трубки.
г)	Переполюсовка, или изменение полярности (знаков полюсов), происходит по той же причине, что и у свинцовых
1 Нагревание электролита, как при зарядке, так и разрядке (в том числе и гри коротком замыкании), характеризуется соотношением: 0,24 72 г К где. I — сила зарядного или разрядного тока, г — внутреннее сопротивление аккумулятора (много большее, чем у кислотного) и t — время. Поэтому короткое замыкание и перегрузки не страшны для щелочного аккумулятора только при том непременнейшем условии, что- они не длительны.
37*
580
§ 23, 7
аккумуляторов (подраздел II). «Лечение» заключается в длительной зарядке (в правильном направлении) током, в 2—3 раза более слабым, чем нормальный зарядный.
II.	Кислотные (свинцовые) аккумуляторы
а)	Нормальный саморазряд свинцового аккумулятора достигает около 1°/о от его ёмкости в сутки, так что полностью заряженная батарея примерно через 2у2—3 месяца саморазряжается совершенно. Если же саморазряд достигает большей величины, то это указывает на «заболевание» аккумулятора.________________________________________
б)	Сравнительно медленный, но больший нормального саморазряд указывает или на возникновение различной плотности электролита внизу и вверху сосуда, или чаще на образование на дне слоя перекиси свинца, выпадающего в виде порошка. Для «лечения» в том и другом случае электролит выливают из сосуда аккумулятора; в случае надобности, т. е. если он мутный, фильтруют (§24, 18) и проверяют его плотность ареометром (рис. 394). Аккумулятор промывают несколько раз дистиллированной водой, взбалтывая её, и после того, как выливаемая вода окажется совершенно прозрачной, вновь наливают раствор и подзаряжают аккумулятор до нормы.
в)	Быстрый саморазряд указывает на возникновение замыкания между пластинами, образовавшееся вследствие выпадения массы у пластин. В этом случае можно попытаться, что не всегда сопровождается успехом, прибегнуть к промывке, как это описано в предыдущем пункте б.
г) Сульфатация пластин заключается в отложении на поверхности их сернокислого натрия, плохо проводящего ток. Сульфат имеет вид светлосерого пятна, сильно напоминающего плесень, но постепенно разрастающегося и охватывающего всё большую поверхность (рис. 393). Непосредственно заметить это можно лишь в аккумуляторах, имеющих стеклянные сосуды. Обычным признаком образования сульфата является уменьшение ёмкости аккумулятора, становящееся с течением времени всё более и более значительным и приводящее в конце концов к полной потере ёмкости. Это значит, что полностью заряженный аккумулятор разряжается каждый раз при нормальной работе всё быстрее и быстрее и, наконец, совсем перестаёт воспринимать энергию при заряде. Такова наиболее часто наблюдающаяся и тяжёлая «болезнь» аккумулятора, которая требует, если она не запущена, длительного «лечения», трудно осуществимого в условиях школы.
§ 23, 7
581
Сульфатацию легче предупредить, чем «лечит ь». Причиной её является в основном несвоевременная зарядка разряженных аккумуляторов. Если напряжение свинцового аккумулятора стало близким к предельному, т. е. 1,8 в на каждую банку, и зарядка не производится хотя бы в течение одних суток, не говоря уже об опозданиях, исчисляемых днями и неделями, то, безусловно, начнётся отложение сульфата. Особенно бурно образуется сульфат при переполюсовке аккумулятора (см. пункт «е»).
д) Если появились только первые признаки сульфатации, то для «лечения» производят несколько длительных разрядок и зарядок током, в 3—4 раза меньшим нормального. “ В журнале «Радиолюбитель», 1948, №7, приведён следующий рецепт устранения сульфата с аккумуляторных пластин. Аккумулятор после удаления электролита промывают дистиллированной водой и заполняют 25% растворОлМ питьевой соды для нейтрализации серной кислоты. Через 2—3 часа раствор соды выливают, заполняют 20—30% раствором поваренной соли и производят зарядку в течение 1 часа нормальным током. Затем раствор поваренной соли выливают, аккумулятор прополаскивают дистиллированной водой, заливают 40% раствором питьевой соды и подвергают пол- I ному заряду и разряду током нормальной силы. По утверждению автора заметки, этим заканчивается восстановление пластин. Содовый раствор выливают, аккумулятор промывают водой, заливают нормальным раствором серной кислоты и заряжают для эксплуатационных целей. Такой способ, однако, можно попытаться применить в тех случаях, когда сульфат и зац и я пластин настолько велика, что аккумуляторы вовсе не принмают заряда.
е) Переполюсовка аккумулятора, т. е. явление, когда положительный полюс становится отрицательным, а отрицательный — положительным, прежде всего может быть следствием недосмотра преподавателя или учащихся, включивших аккумулятор при его зарядке неправильно. Переполюсовка наблюдается также при разряжениях аккумуляторов, неодинаково заряженных или имеющих различную ёмкость и входящих в состав одной батареи. Пусть, например, аккумуляторы соединены последовательно и один из них а, исчерпав свой заряд, разрядился при работе батареи (рис. 395, А) Ч Тогда ток, поддерживаемый в разрядной цепи осталь-
1 Явление изложено в сильно упрощённом виде. В действительности явление переполюсов-ки начнётся значительно раньше.
582
§ 23, 8
ними аккумуляторами и направленный по стрелке, станет заряжать аккумулятор а в противоложном направлении. Действительно, такое направление тока как бы соответствует неправильному, обратному включению аккумулятора а к источнику в, дающему зарядный ток (рис. 395, В), вследствие чего полярность аккумулятора а изменится и станет соответствовать полюсам, обозначенным пунктиром. Такая -переполюсовка сопровождается, как правило, особенно ин
Рис. 395. Схема для объяснения причин переполюсовки аккумулятора.
тенсивной и быстрой сульфатацией пластин. В целях недопущения переплюсовки преподаватель во время работы батареи должен следить за напряжением каждого отдельного аккумулятора. Как только напряжение какого-нибудь из элементов батареи станет равным 1,8 в на каждую банку, а тем более меньшим этой величины, элемент надо выключить из батареи и, не откладывая, поставить на зарядку.
ж) Свинцовые аккумуляторы, как это неоднократно указывалось, совершенно не допускают коротких замыканий и чрезмерных токов при зарядке и разрядке. Если это случилось, то активная масса выпадает, пластины искривляются и, таким образом, аккумулятор безвозвратно гибнет.
8. Правила ухода за аккумуляторами
а) Ни в коем случае не допускать уменьшения напряжения аккумуляторов: кислотных ниже 1,8 в и щелочных ниже 1,1 в, измеряя его надёным вольтметром (см. т. II, § 72, 2)
§ 23, 8
583
При напряжениях, уже близких к указанным величинам, ставить аккумуляторы на зарядку согласно указаниям, данным в т. II, § 72, 2—10.
б)	Не допускать коротких замыканий, в особенности у кислотных (свинцовых) аккумуляторов. Во избежание таких замыканий не допускать сборки электрической цепи без неукоснительного соблюдения правил, изложенных в т. II, §41, 2. Для щелочных аккумуляторов необходимо не забывать о том, что их металлические сосуды соединены с положительными пластинами, что может вызвать короткое замыкание при соприкосновении в батарее сосудов между собой или при отведении тока от отрицательного полюса проводником с испорченной изоляцией (см. т. II, § 17, 2, и рис. 120).
в)	Не допускать величины тока большего нормы, как при зарядке аккумуляторов (см. т. II, § 72, 3 и 5), так и при их разрядке, т. е. при питании электрической цепи (см. т. II, §42, 4 и 6).
г)	Обращать внимание, не уменьшается ли ёмкость аккумуляторов, т. е. количество отдаваемой ими после полного заряда энергии. Уменьшение ёмкости у свинцовых аккумуляторов — верный признак начала образования сульфата (раздел 7, II) и у щелочных — необходимости замены раствора (раздел 5).
д) Перед длительными перерывами (летнее время) обслуживания аккумуляторов следует щелочные аккумуляторы зарядить полностью и так хранить до осени, но на срок не более 2—2,5 месяца. У кислотных аккумуляторов после полной специально проведённой разрядки 1 раствор вылить и хранить в бутылке с резиновой пробкой. Аккумуляторы же необходимо сполоснуть внутри дистиллированной водой и, дав ей хорошо стечь, хранить с закрытыми пробками в сухом виде до осени.
е)	Внимательно следить, чтобы раствор щелочных аккумуляторов не нагревался, как при зарядке, так и разрядке, выше +35—36° (см. раздел 7, 1, б), что особенно легко может случиться в жаркое время года.
ж)	Следить систематически за исправностью клапанов в пробках щелочных аккумуляторов (см. т. II, § 17, 2, и
1 Батарею разряжают током, соответствующим !/2о её ёмкости, до напряжения 1,7 в на одну банку.
584
§ 23, 9
рис. 119) и, в частности, не допускать отсутствия резинового кольца а (рис. 300, Д). У свинцовых аккумуляторов наблюдать за тем, чтобы не засорилось отверстие в пробке, служащее для выхода газа.
з)	Следить за безукоризненной чистотой крышек и клемм аккумуляторов, тотчас же удаляя белый налёт или кристаллические осадки, которые, как правило, образуются у щелочных аккумуляторов. Для удаления таких образований нельзя скоблить ножом, напильником или шкуркой железные никелированные крышки; следует пользоваться деревянной палочкой и тряпкой. Полезно смазать крышки вазелином.
и)	При зарядке как щелочных, так и кислотных аккумуляторов вывёртывать пробки. Через 10—15 минут после окончания зарядки, однако не ранее, пробки завернуть на место и тряпкой удалить с крышек раствор, выплёскивающийся обычно в конце зарядки при «кипении» (сильным газообразовании).
к)	Не подносить близко огня к пробкам аккумуляторов, так как под их крышками находится гремучий газ.
9. Типы гальванических элементов
В дополнение к сведениям, изложенным в т. II, § 17, 5—7, приводим ряд данных, характеризующих современные типы гальванических элементов из числа выпускаемых нашей промышленностью и представляющих интерес для школьной практики С
I.	Типы элементов. Гальванические элементы можно разделить на три основных типа: а) с жидким электролитом, б) сухие и в) водоналивные. Типичным представителем первого типа, получившим широкое применение, является медноокисный элемент, способный давать сильный ток, обладающий значительной ёмког стью и применяемый для железнодорожных блокировочных устройств. Элемент состоит из стеклянного сосуда, заполненного раствором едкого кали или натра, в который погружены две цинковые (с примесью ртути) пластинки и одна железная решётчатая, заполненная в качестве деполяризатора окисью меди. Сухие элементы с обычным и воздушным деполяризатором описаны в т. II, § 17, 7. Дополним лишь приведённые там сведения, что у элементов
1 Сведения об элементах включены по просьбам преподавателей физики, изложенным в некоторых письмах к автору.
§ 23, 9
585
с воздушной деполяризацией агломерат состоит из активизированного угля-с примесью графита и марганцевой руды (МВД). Деполяризатором является кислород из атмосферы, проникающий к агломерату через несколько «дыхательных» отверстий, сделанных в верхнем основании (крышке) элемента. При пользовании током от элемента МВД эти отверстия должны быть открыты: при хранении же его, наоборот, заткнуты резиновыми пробками.
По конструкции сухие элементы разделяются на стаканчиковые (цинковый или иной сосуд) и галетные, или брикетные. Тип стаканчиковых элементов достаточно известен преподавателю, почему здесь не описывается (см. т. II,,

рис. 124). Галетные элементы применяются для получения слабых токов и удобны тем, что их мржно весьма портативно собирать наподобие вольтова столба, например при устройстве анодных батарей. Такой элемент (внешний вид и разрез) показан на рисунке 396. Он состоит из положительного полюса (агломерата) с, спрессованного из смеси двуокиси марганца, листочка папиросной бумаги а, картона в, пропитанного электролитом, и цинковой пла-
d 8 а
Рис. 396. Внешний вид галетного элемента и его устройство.
стинки Zn. Оболочка d из пластмассы предохраняет от высыхания электролита. Каждый элемент отделяется от соседнего непромокаемым, но проводящим ток слоем, благодаря чему элементы, наложенные друг на друга столбиком, оказываются соединёнными последовательно.
Сведения о водоналивных элементах приведены в т. II, § 71, 7.
II.	Маркировка гальванических элементов и батарей. Гальванические элементы обозначаются номерами и буквами «С» — сухие или «В» — водоналивные. Элементы с воздушной деполяризацией маркируются также номерами № и буквами «ВД»; если же в состав такого деполяризатора входит марганцевая руда, то ставится марка «МВД». Для обозначения батареи с обычным деполяризатором применяется буква «Б»; буква «Н» или «А» показыва.-ет, как правило, назначение батареи, соответственно для накала или для анода. Буква «С» обозначает, что батарея сухая; «Г» указывает на галетный тип. Цифра, стоящая после тире, соответствует ёмкости батареи. Батареи с воздушным деполяризатором маркируются буквами «МВД» и цифрой, показывающей ёмкость батареи.
Электрические и другие данные гальванических элементов и батарей приведены в нижеследующей таблице XXXIX:
586
§ 23, 9
Гальванические элементы и батареи
Таблица XXXIX
Характеристика	Маркировка	Электродвижущая сила в в	Емкость в а-ч	Внутреннее сопротивление в ом		Наибольшая сила разрядного тока при непрерывной работе в ма	Сохранность после 1 года хранения	Размеры
				в начале разряда	в конце разряда			
3				Около	Около			
к	№ 4 С	1,45	42	0,5	1,7—3	300	30%	40X80X175
2? <d S S	№ 3 С	1,45	23	0,5	1,7—3	250	40%	55x55x125
£ х •=: >>	№ 2 С	1,45	6	0,6	1,8—5	150	50%	4UX40X90
стг о	№ 1 С	1,45	3	0,6	1,8—5	100	60%	32X32X75
3 g	№ 4 В	1,45	35	0,6	1,4—3	300	50%	40X80X175
	.МЗВ	1,45	20	0,6	1,4—5	250	60%	55x55x125
Ж о „	№ 2 В	1,45	5	0,7	1,5—5	150	70%	40 X 40X90
<D	<D J5 о з	УТВ	1,45	3,5	0,7	1,5—5	100	80%	35x35x90
СТ) И К	№ 1 В	1,45	2,5	0,7	3,5—5	100	80%	32X32X75
	БНС-100	2,64	100				80%	120 X 150X120
CD S	КБС-Х-0,55	4,8	0,55				50%	62Х 21 X 65
X	КБС-Х-0,35	4,5	0,35				40%	62Х 21 X 65
о	БАС-60	70	0,5				80%	пох 172х 48
н	БАС-Г-60	74	1,3				80%	IK X 172Х 48
<D	БАС-80	104	1,05				80%	135x2l5x 70
03	БС-70	75	7,0				80%	185 X 351X120
сЗ и	Б-72	72	3,0				70%	45:1X360 X 177
	Б-30	30	13,0				80%	45ОХ350 Х250
° о S	БС-МВД	1,4	150,0				80%	78 X 78X178
S ± Ом 3 К 3S о, >» е; cd	МВД-45	50	10,0				60%	310 X 225X115
g Е( о S £ СП Е Д' /2 о 05 Ш а « п								
На рисунках 397, 398 и 399 показаны зависимости рабочего напряжения элементов и батарей и времени разряда при различных нагрузках, характеризуемых величинами 7?н включенных сопротивлений L
1 Более подробные сведения о характер и стиках элементов и батарей см. в иллюстрированной брошюре «Каталог на гальванические элементы и батареи». Ред.-изд. отдел БТИ, М., 1947, ц. 2 руб.
§ 24, 1
587
Рис. 397. Зависимость рабочего напряжения и времени разряда элемента ФБС (для карманного фонарика) и батарей КБС для карманного фонарика от величины включённого в цепь нагрузочного сопротивления.
§ 24. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ
1.	Назначение работ
При преподавании физики и при ведении некоторых кружков неизбежно производство некоторых химических работ. Так, изучение электролитических явлений базируется на опытах по электрохимии, при рассмотрении основных свойств газов преподавателю приходится добывать углекислый газ и водород. Приготовле-
588
§ 24, I
Время работы 6 часах
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 SOO 960 Время работы б часа*
Рис. 398. Зависимость рабочего напряжения и времени разряда для элементов ЗС-Л-ЗО и 6 с МВД от величины включённогэ в цепь нагрузочного сопротивления.
ние хлористого цинка для паяния (§ 12, 2, IV), серебрение стекла, очистка ртути, травление металлов (§ 26 и § 11, 14), гальваностегия (§25) и т. п. — типичные химические работы. Описание большинства таких работ приведено в § 26. Здесь же рассмотрено приготовление различных растворов химических веществ, в том числе и красок.
§ 24, 1
589
30 60 30 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 570 540 бремя работы б часах
Рис. 399. Зависимость рабочего напряжения и времени разряда для батарей БНС-100 (накал) и БАС-80 (анод) от величины включённого в цепь нагрузочного сопротивления.
Растворы кислот, щелочей и солей нужны, главным образом, при постановке опытов по электричеству (электролиз, см. т. II, §44), а также для зарядки гальванических элементов (см. т. II, § 17, 6 и 7) и для заливки аккумуляторов (§ 23, 6). Кроме того, некоторые растворы необходимы при изучении свойств жидкостей (удельный вес, плавление и т. п.). Для обеспечения лучшей видимости при опытах по гидростатике и отчасти по теплоте (расширение жидкости) воду нередко приходится подкрашивать, как это рекомендовалось в т. II, § 11, 4. Такие приборы, как водяные и
590
§ 24, 2*
спиртовые манометры (см. т. II, §28, 5), также требуют подкрашенной жидкости, заполняющей их. Подкрашивание нагретой воды позволяет сделать видимым конвекционные потоки воды при её нагревании (см. т. II, § 37, 9 и рис. 262 и 273). Не менее важное значение имеет применение вместо воды раствора флуоресцина при демонстрации преломления света, что позволяет сделать видимым ход светового луча (рис. 103) (см. т. II, § 55, 2, рис. 432).
Приготовление растворов требует определённых знаний химических свойств химикалиев, а также навыков по обращению с ними, что составляет специальный раздел лабораторной техники. В условиях школы недопустимо применение грязных засорённых растворов. Применение таких растворов может повести также к понижению эффективности опытов, а иногда вызвать порчу приборов, например аккумуляторов. Кроме того, преподавателю не следует забывать о том, что приготовление растворов есть один из важнейших политехнических навыков, нужных учащимся для применения в их бытовой жизни, а также огромном воспитательном значении лабораторной культуры (см. т. II, § 4).
2.	О технике безопасности
Некоторые из химических веществ могут вызвать ожоги у человека или попортить одежду, мебель и т. п., поэтому преподавателю надо не только самому усвоить правила «химической» безопасности, но и, если работы производятся учащимися, проинструктировать их соответствующим образом во избежание несчастных случаев.
Нейтрализация кислот, попавших на кожу человека или на одежду, производится, как это указано далее, щелочами (сода, нашатырный спирт), нейтрализация едких щелочей (гидраты окиси калия и натрия) —разведённой уксусной кислотой (уксусом). Запас этих нейтрализирующих веществ преподаватель всегда должен иметь в кабинете на легко доступном для всех месте. Самым же категорическим образом должно быть запрещено нюхание реактивов, а тем более проба их на вкус. Если реактив попал в рот, надо заставить учащегося выполоскать рот водой. Если реактив-проглочен, вызвать врача, до прихода которого поить молоком или давать сырые яйца.
Подобные несчастные случаи в школах исключительно редкщ но так как они всё же возможны, то для предотвращения их учащиеся должны быть предупреждаемы при обращении с некоторыми веществами. Категорически запрещается поручение учащимся использования концентрированных кислот (серная, соляная, азотная, ледяная—уксусная) и растворов едких щелочей.
Если в кабинете будет разбита и пролита бутыль с кислотой, особенно азотной, следует немедленно удалить всех учащихся и„
§ 24, 3
591
надев противогаз, сначала открыть окна. Затем лужу засыпают опилками или песком, сгребают их и выкидывают. Оставшееся мокрое место нейтрализуют указанными в разделе 3 щелочами.
3.	Химикалии
Преподаватель физики может достать химикалии, нужные ему в небольших количествах в химическом кабинете школы. Такие же химикалии, как серную кислоту, едкое кали, сернокислую медь, двухромистый калий и т. п., приходится закупать в химических магазинах.
Ниже приведены сведения о химикалиях, в которых встречается надобность в условиях семилетней школы. Этим сведениям придан главным образом практический характер; характеристику их_в химическом отношении (состав, получение, типичные реакции и т. п.) преподаватель может в случае надобности найти в курсах химии.
I. Серная кислота (accidum sulfuricum). Самая крепкая, т. е. наиболее концентрированная, но недостаточно очищенная серная кислота носит название купоросного масла. Различают также кислоту по степени её очистки от примесей: техническая (crudum) — жёлтобурого цвета, очищенная (purum)— прозрачная и химически чистая (purissimum). Обычно в продаже серная кислота имеет удельный вес 1,84. Химически чистая кислота нужна лишь для заливки свинцовых аккумуляторов (§ 23, 6). Для гальванических элементов, а также опытов по электролизу лучше пользоваться очищенной кислотой, но возможно за её неимением применять техническую.
Серная кислота действует разрушающе на органические вещества (кожа, дерево, бумага), причиняет ожоги человеческой коже, поэтому требует очень осторожного обращения с ней. Особенно интенсивно действует концентрированная кислота, обугливая дерево и другие органические вещества.
Во избежание несчастных случаев нельзя учащимся семилетней школы поручать разводить кислоту, лучше, чтобы они не имели с кислотой дела вообще, разве только в разведённом виде (10— 20%). Для предупреждения порчи стола следует при работах с кислотой пользоваться эмалированным подносом или большой фотографической кюветой. Если кислота, хотя бы и разведённая, попала на стол, пол, книгу, одежду, действие кислоты можно нейтрализовать раствором соды, нашатырным спиртом или в крайнем случае даже обыкновенной золой.
П. Соляная кислота (accidum hidrocloricum). Соляная кислота нужна прежде всего для приготовления хлористого цинка, применяемого при пайке металлов (§ 12, 2, IV). Кроме того, её используют для травления, т. е. очистки поверхности меди и латуни от окислов и загрязнения (§ 25, 4). Наконец, кислота* нужна для получения углекислого газа при её действии на мрамор в аппара
592
§ 24, 3
тах Киппа (§26, 2, 1). Во всех этих случаях возможно применение технической (не очищенной) соляной кислоты. Однако более желательно пользование очищенной кислотой, тем более, что она стоит лишь немного дороже технической. Нейтрализуется кислота, во избежание разъедающего действия, раствором аммиака (нашатырным спиртом) или соды и в крайнем случае порошком мела.
III.	Азотная кислота (accidurn nitricum). Требует особой осторожности при её применении для химической очистки ртути (§ 26, 3, II) и травлении металлов (§ 25, 4). Даёт при этих реакциях едкие ядовитые пары и газы, почему травление надо производить или в вытяжном шкафу, или на улице. Учеников к такой работе допускать, безусловно нельзя. Нейтрализуется, как и серная кислота. Для очистки ртути нужна химически чистая кислота. Хранить, безусловно, в стеклянной посуде с притёртой пробкой.
IV.	Уксусная кислота. Известна в обиходе под названием уксусной эссенции. Нужна в минимальных количествах для уничтожения мути в растворе уксуснокислого свинца (сатурново дерево, см. т. II, § 23, 3, и рис. 142). В разведённом виде (3%) необходима для нейтрализации едких щелочей, попавших на человеческую кожу (руки, лицо) или на платье. Достаточно иметь для этой цели в количестве 200—300 г.
Концентрированная уксусная кислота, известная под названием ледяной, причиняет сильнейшие ожоги и разрушает органические вещества. Нейтрализуется нашатырным спиртом и раствором соды.
V.	Щавелевая кислота. Надёжнейшее, если не единственное доступное средство для уничтожения пятен на стекле — следов марганцевокислого калия. Доставать можно у преподавателя химии или в аптеке. Нужно 5—10 г.
VI.	Едкие щёлочи (калий и натрий). Едкое кали, или гидрат окиси калия, обязательно химически чистый нужен в значительном количестве для периодической смены раствора в кадмиево-никелевых аккумуляторах (§ 23, 4—6). Представляет собой, как и едкий натр, полупрозрачные куски кристаллического характера; реже продаётся в виде палочек.
На воздухе вступает в реакцию с углекислым газом по уравнению:
2КОН + СО2 = К2СО3 + 2Н2О, превращаясь в поташ и в воду, и, следовательно, портится. Поэтому, едкое кали необходимо хранить, как в растворе, так и в сухом виде, в герметически закрываемых банках [глиняных, металлических или стеклянных (раздел 5)]. При долгом хранении портит стекло, медленно разрушая его, однако в условиях школы его всё же .можно хранить в стеклянной посуде. Подобными же свойствами обладает и едкий натр (NaOH).
§ 24, 3
593
Если едкое кали или едкий натр «расплылся» в сосуде, в котором он хранится, то это указывает на его порчу под действием поглощённого углекислого газа с образованием поташа (К2СО3) или соды (Na2CO3) и воды.
Едкие щёлочи не действуют на металлы, за исключением алюминия и немногих других. Едкие щёлочи причиняют сильные ожоги человеческой коже и действуют разрушающе на органические вещества (кожа, дерево, бумага, пробка и т. п.). На вулканизированный каучук (трубки, пробки) едкие щёлочи практически не действуют. При обращении с едкими щелочами следует соблюдать не меньшие предосторожности, чем с крепкими кислотами. При попадании на кожу лица и рук, а также на одежду — нейтрализовать уксусом или соком лимона.
Раствор едкой щёлочи, продаваемый в хозяйственных магазинах под названием «каустика», для заливки аккумуляторов, безусловно, не годен. Полезен в разведённом виде для удаления (смывания) лака с деревянных и металлических изделий (§ 9, 6) и растворения органических жиров, масел и красок (§ 12, 14). В частности, «каустик» применим для промывки консервных банок, содержащих остатки засохших пищевых веществ.
VII.	Сернокислая медь. Из солей меди наиболее важной является медный купорос (сернокислая медь CuSO4), необходимый для опытов по электролизу (см. т. II, § 44, 7, и рис. 316), для работ по гальваностегии и гальванопластике (§25), для ращения кристаллов (§ 26, 8) и др. Раствор применяют также в лабораторных работах для определения удельного веса (см. т. II, § 63, 5, и рис. 475).
Сернокислая медь представляет собой кристаллы сине-зелёного цвета (CuSO4 • 5Н2О). При нагревании соль теряет воду, превращаясь в белый порошок, быстро синеющий и кристаллизующийся на воздухе благодаря поглощению влаги из воздуха. О растворимости см. раздел 6, IV.
VIII.	Двухромокислый калий и натрий. Двухромокислый калий, называемый также хромпиком, представляет собой кристаллы яркооранжевого красного цвета (К2Сг2О7-2Н2О). Соль в растворе и в смеси с серной кислотой применяется как деполяризатор в гальванических элементах с хромовой жидкостью (Грене, Труве и др.) (см. т. II, § 17, 6, и рис. 122). Соль применяется также в качестве протравы для дерева (§ 9, 6, II), а также для выращивания кристаллов (§ 26, 8). Двухромокислый натрий может применяться взамен двухромокислого калия, обладал примерно теми же свойствами. Соли легко растворимы в воде (раздел 6, IV)..
IX.	Сода углекислая и двууглекислая. Двууглекислая сода (Na НСО3), известная также под названием питьевой соды, обычно не находит себе применения при физико-химических работах в школе. Для работ нужна углекислая сода (Na2CO3), обладающая 38 Е Н. Горячхин, т. III
594
§ 24, 3
большей щёлочностью, чем двууглекислая. О растворимости см. раздел 6, IV.
X.	Йодистый калий и натрий. Йодистый калий (KJ) или йодистый натрий (NaJ) нужны для демонстрации электролиза раствора солей (см. т. I, § 93, 3,.и рис. 205) (§ 26, 4). Йодистый калий необходим также при изготовлении теплочувствительной краски (§ 26, 4, II и III, и рис. 145). Приобрести эти соли можно в аптеке. О растворимости см. раздел 6, IV.
XI.	Азотнокислое серебро. Ляпис, или азотнокислое серебро (AgNO3), необходимо для серебрения зеркал (§ 26, 6, и рис. 420). Приобрести эту соль проще всего в аптеке. Так как азотнокислое серебро разлагается под действием света, то хранить его следует в банках из жёлтого стекла, или из обычного, но покрытого снаружи чёрным лаком и краской. О растворимости см. раздел 6, IV.
XII.	Соли ртути. Все соли ртути чрезвычайно ядовиты, поэтому ни в коем случае нельзя поручать работу с ними учащимся. По этой же причине хранить эти соли можно только под замком и притом в склянках с ясно видимыми надписями «яд». Из солей ртути при приготовлении теплочувствительной краски нельзя обойтись без хлорида ртути (HgCl2), или сулемы (§26, 4, III). Сулему в случае надобности следует растворять в тёплой воде, так^ак в холодной воде она растворяется с трудом !. Сулема, приобретаемая в аптеке, обычно содержит примесь красной краски с тем, чтобы её раствор благодаря этой окраске нельзя было спутать с каким-либо другим. Такая сулема для приготовления теплочувствительной краски не пригодна.
XIII.	Уксуснокислый свинец. Эта соль нужна для чрезвычайно эффективного опыта «Сатурново дерево», демонстрирующего, что выделение металла при электролизе происходит на катоде и что на аноде наблюдается растворение металла (см. т. II, § 23, 3, и рис. 142 и 144). О растворимости см. раздел 6, IV. Воду для приготовления раствора следует употреблять дистиллированную; при пользовании же обычной водой возникает муть вследствие образования нерастворимых солей. Муть нужно удалить фильтрованием (§ 24, 17) или проще всего добавлением к раствору капля за каплей уксусной кислоты (подраздел IV) при размешивании стеклянной палочкой. Раствор после опыта «Сатурново дерево» можно слить в пузырёк и хранить для опытов в последующие годы. Следует иметь в виду, что уксуснокислый свинец — ядовитое вещество, почему нельзя допускать учащихся для работы с ним, не предупредив о его ядовитости.
XIV.	Раствор аммиака. Раствор воды аммиака, известный в общежитии под названием нашатырного спирта (ammonium caus-ticum solutum), проще всего приобрести в аптеке. Этот раствор обычно имеет удельный вес 0,91 (25%). Зависимость удельного
1 См. сноску на стр. 366.
§24, 3
595
веса от процентного содержания аммиака в воде характеризуется следующими данными:
Удельный вес и концентрация растворов аммиака
Т абли ца XL
%	Удельный вес	%	Уделы ый вес	%	Удельный вес
4	0,983	16	0,939	28	0,903
8	0,967	20	0,926	32	0,893
12	0,953	24	0,913	36	0,884
Раствор полезен как щёлочь для нейтрализации кислот и для растворения жиров, почему его вводят в состав различных паст для чистки стёкол, металлов и т. п. (§ 11, 14, III). Раствор необходим также при серебрении стёкол (§ 26, 6).
Иметь раствор аммиака нужно в самом небольшом количестве— 10—20 г. Хранить его совершенно необходимо в пузырьке, плотно закрытом и притом резиновой, но не корковой пробкой. Если резиновой пробки нет, то корковую пробку для защиты от разрушения следует обернуть станиолем (§ 13, 2, VIII).
XV.	Разные. Г ипосульфит. Под этим неправильным названием подразумевают тиосульфат натрия, или серноватистокислый натрий (Na2S2O3 • 5Н2О). Тиосульфат натрия важен для демонстрации выделения теплоты при кристаллизации переохлаждённого раствора (см. т. I, § 74, 4 и Ц и н г е р «Физика», §222). Эта соль необходима при работах по фотографии для фиксирования и, в частности, полезна для преподавателя, которому требуется сделать прозрачной фотографическую непроявленную пластинку, что, нужно, например, при изготовлении рисованных диапозитивов.
Нашатырь. Хлористый аммоний, или нашатырь (NH4C1),— один из важнейших для преподавателя химикалиев. Нашатырь нужен лучше в виде кристалла, чем порошком, при пайке для очистки нагретого паяльника от окислов (§ 12, 2, IV). Эта соль необходима также для приготовления раствора для элементов типа Лек-ланше (см. т. II, § 17, 7, и рис. 121, 123, 124).
Глицерин. Глицерин необходим в самом небольшом количестве (20—30 г) как пример вязкой жидкости (см. т. I, § 64, 3). Особенно важное значение имеет глицерин при приготовлении растворов для мыльных плёнок (раздел 13) и как составная часть некоторых отвердевающих замазок (§ 18, 12, VIII).
Перекись марганца. Эта соль МпО, продаваемая чаще всего в виде кусков, совершенно необходима в качестве деполяризатора при изготовлении гальванических элементов типа Лекланше (см. т. II, § 17, 7, и рис. 121, 123 и 124). Перекись марганцг нужнг также при варке олифы (§ 9, 2, VII). 38*
596
§ 24, 4
4. Хранение химикалиев
Химикалии (кислоты, щёлочи, соли) следует хранить в физическом кабинете в специально выделенном шкафчике, обязательно запирающемся на,ключ. Хранение их совместно с приборами делает их доступными для учащихся, что нежелательно; кроме того, как это было уже указано в т. II, § 19, 1, кислоты дают едкие пары, заставляющие части железных приборов сильно ржаветь, медные и никелированные — тускнеть вследствие окисления и т. п.
Кислоты лучше выделив для них в
хранить отдельно от остальных химикалиев, шкафчике особую полку или отделение. Соляную кислоту вообще нельзя
помещать в шкафчике с химикалиями, так как её пары при соединениях с аммиаком оседают на стеклянной посуде в виде белого налёта хлористого аммония, придающего посуде грязный вид.
Для всех химикалиев следует завести стеклянную посуду, закрывающуюся пробками стеклянными, резино-
выми или корковыми, смо-Рис. 400. Образцы этикеток и надписей ТРЯ по свойствам химикалиев на склянках с химикалиями.	(раздел 5). На посуду дол-
жны быть наклеены бумажные этикетки, на которых сделана совершенно отчётливая надпись русского названия химикалиев и для растворов указана их концентрация. Вещества сильно ядовитые надо пометить надписями: «яд», горючие — «беречь от огня» (рис. 400, А и В). Подобные надписи, не прибегая к помощи бумажных этикеток, легко пачкающихся и поэтому требующих периодической замены, возможно сделать раз и навсегда масляной краской (§ 9, 2, II) или, если посуда используется для хранения лишь временно, восковым карандашом (§ 12, 12, IV) (рис. 400, В).
Совершенно недопустимо преподавателю полагаться на свою память или узнавать химикалии (за отсутствием этикеток) по цвету, запаху и другим признакам. Практика показала, что это
приводило иногда к крупным неприятностям, а то и несчастьям.
Часто применяемые растворы серной кислоты (10%), сернокислой меди, соды надо заготовлять впрок и хранить их в бутылях (1—2 л), откуда и расходовать по мере надобности.
Химикалии, нужные в самых небольших количествах, возможно хранить в снабжёнными этикетками пробирках, заткнутых пробками. Для удобства пробирки ставятся в подставку.
§24, 5
£97
Отработанные растворы химикалиев, уже не годных для дальнейшего употребления, нельзя выливать в водопроводную рако* вину во избежание порчи труб. Их надо вынестки наружу и вылить в помойную яму. Отработавшийся раствор из щелочных аккумуляторов выбрасывать нельзя; его можно использовать как щёлочь (поташ и остатки едкого кали) для промывки посуды и других целей.
5. Посуда для хранения химикалиев
Кислоты и растворы возможно хранить в стеклянных узкогорлых бутылях из толстого стекла, но отнюдь не колбах. Для химикалиев в виде кристаллов и порошков необходимы широкогорлые, так называемые м а т е р и а л ь н ы е банки (рис. 401, В, С и О). Хранение их в пакетах, коробочках и т. п. прежде всего
Рис. 401. Посуда для хранения химикалиев. усложняет их отыскание; кроме того, некоторые химикалии гигроскопичны, вследствие чего «сыреют.» или же* из порошков, превращаются в монолитную массу.
Посуду для химикалиев, за исключеним бутылок с притёртой пробкой, приобретать не стоит; через один-два года преподаватель соберёт её из применяемой в обиходе. Бутылки с притёртой пробкой (рис. 401, А) совершенно необходимы для кислот: азотной, соляной и крепкой серной. Желательно также завести такие бутылки для бензина и серного эфира, как сильно огнеопасных веществ. В банках (рис. 401, Е) с притёртой пробкой ни в коем случае нельзя хранить едкие щёлочи (KON и NaOH) как в сухом, так и разведённом в воде виде, а также растворы соды
598
§ 24, 6
(Na2CO3) или поташа (К2СО3). Через короткое время стеклянную пробку станет невозможно никакими средствами вынуть из горлышка и его придётся отбивать. Точно так же, с той только разницей, что пробку всё же можно будет, хотя и с большим трудом, вынуть (раздел 5), недопустимо хранение в бутылках с притёртой пробкой растворов солей, так как кристаллизующийся раствор «приклеивает» пробку к горлышку.
Бутылки с резиновой пробкой (§ 17, 2, VII) необходимы для хранения растворов серной кислоты, уксусной кислоты, едких щелочей (КОН и NaOH), нашатырного спирта, соды и поташа (рис. 401, Е). Возможно за отсутствием резиновых пробок взять корковые парафинированные (§ 10, 5, III), однако они недостаточно эластичны и, главное, не обеспечивают герметичности. На короткое время, в пределах нескольких дней, обычные корковые пробки можно защитить от действия щелочей посредством обёртывания их станиолем (§ 13, 2, VIII).
Растворы азотнокислого серебра (AgNO3), а также йодистого калия и натрия требуют, во избежание своего разложения под действием света, бутылок (пузырьков) из жёлтого стекла (рис. 401, Е). За отсутствием таких бутылок обычные прозрачные бутылки можно сверху окрасить или покрыть чёрным лаком (§ 9, 2, IX).
Для хранения сухих химикалиев, т. е. кристаллов и порошков, нужны широкогорлые материальные банки, закрываемые пробками или завинчивающиеся крышками из пластмассы (рис. 401, В, С и D). В качестве таких банок могут быть использованы стандартные консервные (рис. 274, N). Если сразу пробок подобрать не удастся, то временно надо завязывать горлышко восковой или парафинированной бумагой, но не оставлять химикалии открытыми. Если химикалии получены в крупных кусках, то перед насыпанием в материальные банки их надо раздробить или некоторые превратить в порошок, согласно указаниям, данным в разделе 6, IV.
Едкие щёлочи (КОН и NaOH), хранимые в сухом виде, безусловно, нуждаются не только в парафинированных пробках (§ 10, 5, 3), но и полной их герметичности. Для этого подбирают пробку, которая после её парафинирования входила бы в горлышко ниже его краёв, образуя углубление, которое заливают парафином и оплавляют на краях факелом или прикладыванием нагретого металлического предмета (рис. 126). В защите от влаги воздуха нуждается также гипс, иначе он твердеет в материальной банке (§ 10, 2, XIV). Поваренную соль, хранимую в банке без пробки, вследствие её затвердения будет трудно доставать из банки.
6. Концентрация растворов
Большинство растворов, применяемых в физическом кабинете, — водные, однако некоторые нужные вещества растворяются лишь в спирте и других растворителях. Вода для приготовления
§ 24, б
599
йекоторых немногих растворов нужна дистиллированная (раздел 7), в большинстве же случаев можно пользоваться обыкновенной и только, если она очень «жестка», применять снеговую или дождевую.
I.	Расчёт концентрации. Концентрацией раствора характеризуется количество того или иного вещества, растворённого в воде или в другой жидкости. Концентрация в подавляющем большинстве случаев должна быть строго определённой. Нет нужды тратить излишнее количество сравнительно дорогих химикалиев, беря растворы более концентрированными, чем это нужно для получения достаточного эффекта, однако и неуместная экономия их может привести к недостаточной эффективности того или иного опыта. Поэтому преподаватель раз и навсегда должен отказаться от составления растворов на глазок и всегда придерживаться указаний о концентрации, даваемых в литературных источниках при описании тех или иных опытов, требующих применения химикалиев. К этому же следует приучать и учащихся.
Концентрация растворов указывается двумя способами: 1) по частям (например, 100 частей воды, 37 частей серной кислоты и 16 частей двухромокислого калия) или 2) в процентах (например, водный раствор 21% едкого кали). Иногда указание цо частям даётся в виде отношения по отношению к воде (например, водный раствор серной кислоты 1 : 10, т. е. 1 часть H2SO4 и 10 частей Н2О). Во всех случаях (части и проценты) имеются в виду весовые соотношения веществ.
Для определения весовых количеств для воды вполне можно пользоваться мензуркой, считая число кубических сантиметров соответствующим числу граммов, и для химикалиев весами Беранже или аптекарскими (см. т. II, § 15, 2 и 3, и рис. 95—97), производя взвешивание не более как с точностью до 0,5 г. Только в исключительных случаях, например при малых количествах веществ, приходится прибегать к помощи технических весов (см. т. II, рис. 99), взвешивая на них воду и химикалии с точностью до 10 мг (см. т. II, § 59, 1).
При составлении растворов, концентрация которых выражена в процентах, вес раствора принимается равным 100%. Поэтому, например, для приготовления 21% раствора едкого кали отмеряют 21 часть этого вещества и 79 частей воды. Однако такие отвешивания не всегда удобны для практических целей, поскольку чаще всего приходится исходить из объёма или веса нужного количества раствора, чтобы не приготовлять его в излишнем количестве. Тогда приходится производить или арифметические перерасчёты, или же, что много удобнее, воспользоваться приведённой в подразделе II таблицей. Так, если для той или иной цели надо приготовить 500 куб, см раствора, то на каждые 100 частей воды следует брать для получения раствора в 21% 26,58 части едкого кали; для раствора 77% 334, 8 части какого-либо вещества.
600
§ 24, 6
II.	Перерасчёт водных растворов с процентов по весу на части. Пользование таблицей XXXVIII позволяет определить, какое количество по весу вещества нужно на 100 частей или 100 куб. см воды, исходя из указаний концентрации в процентах (объяснения см. в подразделе I).
Для перерасчёта водных растворов с процентов по весу на части
Таблица XLI
%	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	0,00	1,01	2,04	3,10	4,17	5,26	6,43	7,53	8,70	9,89
10	11,11	12,44	13,63	14,94	16,28	17,65	19,05	20,48	21,95	23,46
20	25,01	26,58	28,20	29,87	31,58	33,33	35,14	36,99	38,90	40,84
30	42,85	44,94	47,05	49,25	51,52	53,85	56,24	58,74	61,29	63,94
40	66,67	69,49	72,41	75,44	78,60	81,81	85,20	88,67	92,30	96,07
50	100,0	104,1	108,3	112,8	117,4	122,2	127,3	132,6	138,10	143,9
60	150,0	156,4	163,2	170,3	177,8	185,7	191,2	208,0	212,5	229,5
70	233,3	244,9	257,6	270,3	284,6	300,0	316,7	334,8	354,6	376,2
80	400,0	426,3	455,5	488,3	525,0	566,6	614,3	669,3	733,3	876,2
90	900,0	1011,0	1150,0	1329,0	1566,0	1900,0	2400,0	3234,0	4900,0	9900,0-
III.	Концентрация по градусам Боме и удельному весу. Если приготовляется водный раствор, то указания его концентрации по частям или по процентам для растворяемых иногда жидкостей недостаточно. Действительно, кислоты, если они только не взяты концентрированными, уже представляют собой водные растворы. Поэтому данные рецепта будут только тогда исчерпывающими, когда кроме соотношения в частях или процентах указано, какой удельный вес должна иметь растворяемая кислота (например, раствор 1 : 10 серной кислоты при её удельном весе 1,84). Обычно в ответственных случаях указывается тот удельный вес или плотность, которую должен иметь приготовленный раствор (например, удельный вес электролита для заливки кислотных аккумуляторов 1,18—1,19). Тогда, составив раствор, по указанным в рецепте его приготовления частям или проценггам, производят проверку ареометром (§ 23,6, рис. 394, и см. т. II, § 29, 3, и рис. 179) и добавляют воды или кислоты, если удельный вес оказался соответственно большим или меньшим, чем нужно.
Соотношения между концентрацией (в процентах по весу) и величиной удельных весов для кислот, едких щелочей и некоторых других растворов приведены в таблицах в разделе 10.
В старых руководствах иногда указана концентрация в особых градусных делениях, введённых Боме и поэтому называемых градусами по Боме. Чаще всего такие указания преподаватель обнаружит по отношению к раствору аккумуляторов (§ 23, 6)„
§ 24, 6
60)
Если встретится надобность, то для жидкостей тяжелей воды удельный вес D по градусам Боме может быть пересчитан по формуле:
д = _|44>3 ,
144,3—В где В — число градусов Боме.
Для жидкостей легче воды, т. е. с удельным весом меньшим единицы, перерасчёт производится по формуле:
Д = -144'3 .
144,34-В
Вместо утомительных расчётов удобнее пользоваться графиком, по кривой плотности (рис. 402). График оказывается весьма полезным для определения количества воды (сл&) и КОН (г) „ нужных для приготовления раствора той или иной концентрации (градусы Боме) в количестве 1 л.
Рис. 402. Графики (кривая плотности) для перевода градусов Боме в удельный вес и для определения (кривые КОН и H2SO4) весовых количеств едкого кали и серной кислоты, необходимых для образования I л раствора требуемой плотности в градусах Боме.
IV.	Насыщенные растворы. В воде или других жидкостях обычно растворяется не более определённого количества того ил» иного вещества. Это количество зависит от вида химикалии, а также от температуры, увеличиваясь при повышении последней. Такие растворы носят названия насыщенных. При изготовлении насыщенных растворов, в чём встречается иногда надобность, можно руководствоваться данными, приведёнными в следующей таблице XLIL
<502
§ 24, 7
Растворимость солей и оснований в воде при 18°
Таблица XLH
Название	Химическая формула	Число граммов безводной соли в 100 2 воды
Калий едкий (гидрат окиси)	1	кон	141
» азотнокислый (селитра)		KNO3	31,7
» двухромовокислый (хромпик) . . .	К2СГ2О7	12,4
» подпетый		1	KJ	59,1
» марганцевокислый 		!	KMnO4	6,5
» хлористый		КС1	34,3
» углекислый (поташ) 		K2CO3	94,1
Натрий едкий (гидрат окиси) 		NaOH	50
»	азотнокислый (селитра) 	 »	двухромовокислый (хромпик) . . .	Na2C2O7-2H2O	87,5 180
»	подпетый 		NaJ2H2O	178
»	двууглекислый 		NaHCO3	9,6
углекислый безводный		Na2CO3	21,4
» сернокислый (глауберова соль) . .	Na2SO4-10H2O	58,4
» хлористый (поваренная соль) . . .	NaCl	35,8
» серноватистокислый (гипосульфит)	Na2S2O3-5H2O	196,9
Медь сернокислая (медный купорос) . . .	CuSO4-5H2O	42,3
Железо сернокислое (железный купорос) .	FeSO4-7H2O	92,4
Алюминиевые квасцы 		K2SO4A12(SO4)3-24H2O	15,13
Хромовые	»			K2SO4-Cr2(SO4)3-24H2O	17
Ртуть двухлористая (сулема)		HgCl2	7,4
Серебро азотнокислое (ляпис) 		AgNO3	215
7. Правила приготовления водных растворов солей
Приготовление раствора едких щелочей как требующее специальных знаний выделено в особый раздел 9. При приготовлении водных растворов тех или иных солей (химикалиев) следует руководствоваться нижеследующими правилами. Специальные указания о растворении некоторых веществ указаны в перечне химикалиев (раздел 3) или нижеприведённых разделах.
t а) При приготовлении растворов необходимо пользоваться совершенно чистой посудой, не содержащей ни пыли, ни грязи, ни тем более остатков каких-либо химикалиев. Если раствор готовится на дистиллированной воде (раздел 10) из химически чистых веществ, то посуду после её промывки споласкивают дистиллированной водой. Вода для обычных растворов берётся из водопровода или лучше снеговая и дождевая i. Мутной воде следует дать отстояться и
1 Снег и дождь собираются в чистый эмалированный таз, поставленный при выпадении осадков на двор.
24, 7
603
j после этого в случае надобности ее нужно профильтровать j (раздел 11).
б)	Растворы удобнее всего приготовлять в широкогор-лых материальных банках.
в)	Растворяемая соль отвешивается на весах; вода отмеряется мензуркой в количествах, определяемых рецептом ; или концентрацией раствора, как это рассмотрено подробно | в разделе 6,1.
г)	Раздробление химикалии на мелкие кусочки или превращение в порошок ускоряет растворение. Если подлежащая растворению соль состоит из крупных кусков, её придётся разбить (до взвешивания!) молотком, поместив их в «мешок» из чистой льняной ткани (рис. 403, Л). Кусочки
Рис 403. Дробление веществ (Л—С). Совки для насыпания химикалиев (D—F)
604
§ 24, 7
величиной меньше горошины можно раскатать в порошок прочной толстостенной бутылкой, насыпав их на чистый лист бумаги, положенной на гладкий без выщерблин стол (рис. 403, В). Растирание в порошок небольших количеств или дорогих веществ производится в фарфоровой ступке (рис. 403, С).
д)	Химикалии из материальной банки необходимо доставать с помощью рогового совочка, роговой ложки 1 или в крайнем случае при помощи кусочка картона, согнутого уголком (рис. 403, D—F), но отнюдь не непосредственно руками. Такой приём не только один из признаков лабораторной культуры, но главное гарантирует от пачкающего или разъедающего действия некоторых химикалиев на человеческую кожу.
е)	Химикалии нельзя сыпать непосредственно на чашку весов; туда надо подложить лист бумаги, посредством которого соль после её отвешивания высыпается в банку, приготовленную для раствора.
ж)	После высыпания соли в банку туда наливают воду, лучше подогретую до 40—50°, что ускоряет процесс растворения. Особенно важен подогрев воды при приготовлении насыщенных растворов (раздел 6, V). Подогрев воды, безусловно, не нужен и даже опасен в случае, если химикалий растворяется в воде с выделением теплоты, как, например, едкие щёлочи (раздел 9).
з)	После наливания воды приготовляемый раствор еле--дует перемешивать стеклянной палочкой (но не трубкой!) или совершенно чистой лучинкой до полного растворения соли. Однако перемешивание для некоторых плохо растворяющихся веществ или при изготовлении насыщенных растворов оказывается чересчур длительным. Поэтому банку с раствором после его перемешивания закрывают сверху чистой бумагой и оставляют стоять, повторяя перемешивание через те или иные промежутки времени 1 2.
и)	Если раствор вышел мутным, что случается при засорённости химикалиев или благодря реакции их с солями,
1 Продаются в магазинах химических маггериалсьв или наглядных пособий.
2 Вокруг соли, лежащей на дне, образуется насыщенный раствор & растворение прекращается.
§ 24, 8
605
растворёнными в воде, то его фильтруют через бумажный фильтр (раздел 17).
к)	Приготовленный раствор сливают через стеклянную : воронку в бутылку закрываемую корковой или резиновой 1 пробкой (раздел 5). Небольшие количества раствора из посуды с носиком возможно переливать без помощи воронки по стеклянной палочке, служащей, благодаря молекулярному ; сцеплению, направляющей для струи (рис. 404, D),
8. Растворы кислот
имеют
Рис. 404. Ливер из стеклянной трубки, пипетка и капельница.
При изготовлении водных растворов кислот приходится исходить из концентрации этих кислот, определяя её с помощью ареометра для (см. т. II, § 29, Зг и рис. 179). Обычно в продаже кислоты такую концентрацию:
Соотношения между концентрацией (в процентах по весу) кислот и их удельным весом приведены в таблице XLIII, в разделе 10.
606
§ 24 8
Кислоты	Концентрация	Удельный вес
Серная	98,5%	1,84
Соляная	37,2%	1,19
	23,8%	1,12
Азотная	65,3%	1,4
Уксусная	80%	—
Смешивание с водой кислот соляной и азотной, что, кстати сказать, практикуется в физическом кабинете редко, можно производить без особых предосторожностей. То же можно указать и по отношению к уксусной кислоте, если только она не концентрированная (ледяная). Смешивание же с водой серной кислоты требует предосторожностей, вызываемых не столько едкими свойствами кислоты, сколько значительным количеством выделяющегося при смешивании тепла.
Растворы серной кислоты (раздел 3; 1) в сравнительно значительном количестве приходится приготовлять для гальванических элементов (см. т. II, § 17, 6, и рис. 122) и прибора Гофмана (см. т. II, § 44, 6, и рис. 315) и других работ по электролизу. В этих случаях возможно использовать техническую серную кислоту, но более желательна очищенная, тем более, что разница в цене их невелика. Для свинцовых аккумуляторов, безусловно, нужна самая чистая кислота (purissimum), разведённая обязательно дистиллированной водой (§ 23, 6).
При приготовлении раствора серной кислоты необходимо соблюдать самым категорическим образом следующие правила.
а)	Толстостенные стеклянные банки для приготовления раствора негодны, так как они могут лопнуть вследствие сильного нагревания, возникающего при смешивании кислоты и воды. Если всё же пришлось взять такую банку, то нельзя выливать сразу всю кислоту в воду—это надо делать весьма постепенно. Кроме того, необходимо поставить банку на эмалированный поднос или в фотографическую кюветку. Лучше всего пользоваться глиняными глазированными банками, называемыми опарными и применяемыми в быту.
б)	Нельзя лить воду в кислоту, так как вода, вскипая, разбрызгивает раствор, который может попасть в лицо человека. Надо лить кислоту в воду.
в)	Кислоту в воду надо наливать тонкой струйкой, всё время мешая раствор стеклянной палочкой или в крайнем случае лучинкой.
§ 24, 9
607'
г)	Необходимо иметь наготове раствор соды или другой щёлочи для нейтрализации, согласно указаниям, данным в разделах 2 и 3,1
д)	Нельзя наливать в приборы горячий неостывший раствор кислоты,-во избежание ожогов им рук, а также для предотвращения растрескивания от нагревания стекла в приборе или порчи пластин в аккумуляторе. Раствор необходимо сначала остудить до температуры 23—25°.
9.	Раствор едких щелочей
Раствор едкого калия или реже едкого натра (раздел 3, VI) нужен в сравнительно значительном количестве для заливки щелочных аккумуляторов. Осложнения, возникающие при приготовлении таких растворов, зависят от исключительной едкости этих щелочей, а также по той причине, что при растворении происходит значительное выделение теплоты. Соотношение между концентрацией (в процентах по весу) и удельным весом для раствора едкого кали приведено в таблице XLIII в разделе 10.
Правила приготовления раствора едкого кали, а в случае надобности и едкого натра, состоят в следующем:
а)	Во избежание ожога нельзя брать едкое кали непосредственно пальцами. Надо надевать резиновую перчатку или брать куски щёлочи металлическим 1 пинцетом или, в крайнем случае,, через бумажку. Куски едкого кали дробить не надо, так как он при этом растворяется медленнее, чем раздроблённый, благодаря чему выделение теплоты происходит постепенно.
б)	Едкое кали можно класть в воду, приготовленную для раствора, однако это следует делать осторожно, не бросая его, во избежание разбрызгивания. Размешивать при растворении лучше всего стеклянной палочкой или совершенно чистой промытой щёлочью проволокой.
в)	Посудой для раствора может служить глиняная глазированная или металлическая банка, предварительно хорошо промытая щёлочью. Возможно взять также стеклянную банку, но если стенки её толсты, то иметь в виду, что стекло может лопнуть под влиянием нагревания.
г)	Необходимо иметь наготове разведённую уксусную кислоту для нейтрализации, согласно указаниям, данным в разделах 2 и 3.
д)	Нельзя переливать раствор в другую посуду для хранения или в железо-никелевый аккумулятор, не остудив раствор до комнатной температуры.
1 На подавляющее количество металлов едкое кали не действует.
608
§ 24, 10
10.	Таблицы некоторых физических данных растворов кислот, едких щелочей и солей (CuSO4 и NH^Cl).
Некоторые физические данные водных растворов кислот и щелочей (данные для t = + 18°С).
Таблица XLIII
Электролит	Концентрация в % по весу	Удельный вес	Сопротивление 1 СЛ<3 В О’*	Температурный коэффициент сопротивления
Соляная кислота	5	1,024	2,53	0,0158—0,0150
НС1	10	1,094	1,59	
	25	1,100	1,31	
	30	1,152	1,51	
	40	1,201	1,94	
Серная кислота	5	1,033	4,80	0,0121—0,0280
H2SO4	10	1,067	2,56	
	20	1,141	1,53	
	30	1,221	1,35	
	40	1,306	1,47	
	60	1,502	2,69	
	80	1,732	9,05	
	90	1,817	9,30	
	99,08	1,836	27,7	
Едкий натр	2,5	• 1,028	9,21	0,0194—0,0648
NaOH	5	1,057	5,08	
	10	1,113	3,20	
	20	1,226	3,06	
	30	1,337	4,95	
	40	1,442	8,59	
Едкий калий	4,2	1,038	6,83	0,0187—0,0283
КОН	8,2	1,078	3,67 •	
(рис. 402)	16,8	1,159	2,20	
	25,2	1,244	1,84	
	42,0	1,430	2,37	
Некоторые физические данные водных растворов солей CuSO4 и NH4C1 (данные для t = + 18°С) Таблица XLIV
Электролит	Концентрация в % по весу	Уд. вес	Сопротивление 1 СЛ13 в ом	Температурный коэффициент сопротивления
.Хлористый аммоний (наша-	5	1,014	10,88	0,020—0,015
тырь) NH4C1	10	1,028	5,63	
	15	1,043	3,87	
	20	1,057	2,98	
	25	1,071	2,49	
‘Сернокислая медь (медный	2,5	1,025	91,8	0,021—0,023
купорос) CuSO4	5	1,051	52,9	
	10	1,107	31,3	
	15	1,167	23,8	
§ 24, 11 и 12
609
11.	Температура кипения водных растворов
При демонстрациях, что точка кипения водных растворов выше, чем у воды, обычно! пользуются растворами поваренной соли или, что лучше, хлористого аммония (нашатыря). В приведённой таблице XLV указаны точки кипения для растворов различной концентрации, охарактеризованной числом весовых частей вещества на 100 частей воды.
Температуры кипения растворов NaC! и NH4C1 различной концентрации
Таблица XLV
Хлористый натрий (поваренная соль) NaCl	Точка кипения	Хлористый аммоний (нашатырь) NH4 Cl	Точка кипения
6,6 части	101°	6,5 части	101°
17,2	»	103°	19,0	»	103°
25,5	»	105°	29,7	»	105°
37,5	»	108°	56,2	»	110°
40,7	»	108,°8	81,3	»	114°
(насыщенный)		87,1	»	114,°8
		(насыщенный)	
Особенно выгодно применять насыщенный раствор нашатыря по трём причинам: 1) при растворении нашатыря в воде температура её уменьшается примерно на 15°, что также служит предметом интересной демонстрации (раздел 12, 2), точка кипения сильно превышает температуру кипения воды и 3) раствор может быть использован для элементов Лекланше (см. т. II, § 17, 7).
12.	Охлаждающие смеси
Охлаждение или понижение температуры может быть достигнуто физическим путём при усиленном испарении жидкости, что обычно, служит предметом самостоятельной демонстрации по вопросу о теплоте парообразования (см. т. II, § 39, 3, и § 38, 8). Так, вызывая интенсивное испарение эфира продуванием воздуха, нетрудно вызвать конденсацию атмосферных паров воды на стенках сосуда (определение точки росы) или в трубке заморозить капельки воды (см. т. II, рис. 286). Возможно также вызвать замерзание воды, заставляя её испаряться в разреженном пространстве под колоколом воздушного насоса (см. т. I, § 75, 5, и рис. 168) или в приборе, называемом криофором (см. т. II, § 39, 3, и рис. 279).
В некоторых случаях, когда надо заморозить значительное количество воды, например для демонстрации разрыва чугунной бомбы или бутылки при замерзании в них воды (см. т. II, §39, 6, и рис. 284), прибегают к физико-химическому способу, составляя охлаждающую смесь.
Наиболее легко осуществимой в школе для охлаждения будет смесь (по весу) 100 частей снега с 33 частями поваренной соли, 39 Е. Н. Горячкин, т. III
610
§ 24, 13 и 14
дающая понижение температуры до — 20°. Для приготовления смеси насыпают в ведро или жестяную банку (тепло защищённые на внешних стенках войлоком или тряпками) один слой снега за другим, пересыпая их истолчённой солью.
Охлаждение по сравнению с окружающей средой может быть также достигнуто:
на 18° — растворением 30 частей хлористого аммония (нашатыря, раздел 11) в 100 частях воды;
на 36° — при смешении равных количеств по весу разведённой серной кислоты (68%) и снега.
Первый из этих рецептов интересен именно тем, что применяется не снег, а вода, второй возможен, поскольку смесь может быть использована впоследствии как раствор серной кислоты и, следовательно, не пропадёт даром. Оба эти рецепта применять следует для небольших количеств, обнаруживая понижение температуры термометром, но не используя для замораживания воды, для чего служит смесь воды и соли.
13.	Мыльный раствор для пузырей и плёнок
Мыло для приготовления раствора должно быть самого высокого качества (например: туалетное, мыльный порошок для бритья) , но не хозяйственное. Вполне возможно воспользоваться так называемым жидким мылом, но тоже отнюдь не хозяйственным, а зелёным, продаваемым в аптеке. Мыло, настрогав от куска ножом, или взяв мыльного порошка, насыпают в бутылку и заливают тёплой (но не горячей) водой и оставляют так стоять на несколько дней. Для немедленного приготовления раствора мыло «натирают» в небольшом количестве воды, налитой на чайное блюдце или лучше в фа|рфор1О|вую ступку (рис. 403, С), имеющую, как известно, шероховатую поверхность, что способствует экономии времени при приготовлении раствора.
Качество воды далеко не безразлично, наилучшие результаты достигаются с дистиллированной (раздел 14) водой; очень плохой раствор получается, если вода «жёсткая».
Приготовляя раствор, пробуют выдувать из него пузыри; добившись получения пузырей диаметром в 5—6 см, можно прекратить натирание мыла. Если же в раствор добавить несколько капель глицерина, чистого, купленного в аптеке, то пузыри и плёнки могут быть получены примерно в 2 раза ббльшими по размеру и станут более «долговечными».
14.	Окрашивание воды
Идеальной краской для подкрашивания жидкости является такая, при применении которой хорошо видны как границы самой жидкости, так и предметы, находящиеся внутри неё, и, что осо
§ 24, 14
61 Р
бенно важно, стекло, соприкасавшееся с жидкостью, после выливания её не должно окрашиваться.
Вода подкрашивается различными красками (см. § 9, 2, IV), из которых по тем или иным причинам за{служивают внимания: марганцевокислый калий, эозин, фенолфталеин и флуоресцин.
I.	Марганцевокислый калий применяется обычно потому, что его всегда возможно,достать в аптеке и он легко растворим. Действительно, достаточно 1—2 мелких кристалликов, чтобы окрасить в интенсивный красный цвет несколько сотен кубических сантиметров воды. Однако он оставляет жёлтобурые пятна на стенках посуды, не смываемые водой. Об удалении этих пятен см. § 16, 3, VI.
II.	Эозин — красящее вещество, применяемое при изготовлений красных чернил. Такими чернилами можно подкрасить воду только за неименением других красителей, так как на стекле остаются следы этой краски. Эозин интересен как флуоресцирующее ярким зелёным светом вещество, почему слабым раствором эозина можно пользоваться для наблюдения хода луча света в воде (ом. т. II, § 55, 2, и рис. 432).
III.	Фенолфталеин — белый порошок, растворимый в винном спирте и в крайнем случае в водке. Продаётся в химических магазинах или в аптеках в виде таблеток как слабительное средство под названием пурген. Фенолфталеин всегда имеется у преподавателя химии как один из лучших индикаторов на едкую щёлочь. Спиртового раствора фенолфталеина следует заготовить 5—10 см в аптекарском пузырьке (с носиком для капания) и так хранить. В воду, подлежащую подкрашиванию, капают из пузырька несколько капель этого раствора, вследствие чего на поверхности её образуется обычно мутный слой, который исчезает при размешивании воды. Яркокрасно1е окрашивание (см. т. I, рис. 205) возникает при добавлении к воде несколько капель нашатырного спирта или раствора едких щелочей (раздел 3, VI). Стекло фенолфталеин не окрашивает.
IV.	Флуоресцин является лучшей краской, приближающейся к идеальной. Приобрести его можно в химических магазинах. Непосредственно в воде не растворяется; для получения его раствора в воду добавляют несколько капель едкой щёлочи (раздел 3, VI) или нашатырного спирта. Так заготовляют */2—1 л крепкого раствора, храня его в бутылке с резиновой пробкой. Для подкрашивания воды в колбе или аквариуме требуется крепкого раствора несколько кубических сантиметров. Раствор на просвет получается очень слабо окрашенным в жёлтый цвет, но, в отражённом свете даёт яркую флуоресценцию зелёным светом (рис. ЮЗ, С и D). Поэтому очень хорошо видны границы раствора, а тем более световой пучок лучей при опытах по оптике (см. т. II, § 55, 2, и рис. 432).
V.	Краски (анилиновые) для тканей (бумажных и шерстяных), 39*
612
§ 24, 15 и 16
продаваемые в аптеках и хозяйственных магазинах, могут быть использованы при опытах для окрашивания воды. Некоторые из них оставляют на стекле очень незначительные следы. О применении их для окраски жидкостей упоминаем потому, что их легко приобрести в хозяйственных магазинах и вообще их приходится < рекомендовать для окрашивания дерева и бумаги в яркие цвета.
15. Окрашивание спирта и керосина
I. Флоуресценцирующая окраска спирта. Поскольку в школе применяется денатурированный спирт, постольку окрашивать его ,не нужно. Упомянем лишь о специальном окрашивании чистого винного спирта для получения флуоресценции. В начале мая собирают свежие поросли обыкновенной крапивы и, поместив её в пробирку или колбочку, заливают винным спиртом. Через 2—3 дня сливают настой в чистую пробирку, закрывающуюся пробкой. Настой в проходящем свете яркозелёный, в отражённом же, флуоресцируя, даёт вишнёвокрасное свечение.
f II. Окрашивание керосина. Для окрашивания в жёлтый цвет керосина можно воспользоваться настоем или кристаллами иода. Жёлтобурое окрашивание в простейшем случае достигается растворением в керосине чёрного крема для чистки сапог. Если же к расплавленной канифоли (§ 12, 2, IV) прибавить окиси меди и при помешивании нагревать в течение 15—20 минут, то полученное вещество окрашивает бензин и керосин в яркий зелёно-. голубой цвет.
Гб. Дистиллирование воды
Систематической нужды в дистиллированной воде в физическом кабинете нет. Обычно такая вода бывает нужна в значительном количестве раз в год для смены раствора в щелочных аккумуляторах (§ 23, 6). Однако если кабинет вообще пользуется очень жёсткой водой из колодца или реки, то дистиллированная вода необходима не только при изготовлении растворов, но даже для споласкивания некоторой посуды перед её сушкой (§ 16, 5). Поскольку в VII классе проводятся занятия по химии, постольку следует организовать дистиллирование воды совместно с преподавателем химии. Дистиллированную воду в небольших количествах можно, как правило^ приобретать в аптеке.
Дистиллированную воду необходимо хранить в стеклянной бутылке, лучше всего с притёртой пробкой.
I. Самодельные установки. Установка для дистиллирования, собранная из стеклянной посуды и стеклянного холодильника а, имеющегося в продаже в магазинах учебных пособий, показана на рисунке 405, А. Монтаж установки легко осуществим согласно указаниям, данным в § 17, 8 и 14, об обработке пробки и резины. Охлаждение паров воды производится пропусканием холодной воды через холодильник, для чего служат трубки с и d. Холодная
§ 24, 16
613
вода берётся от водопроводного крана или от бака, установленного на некоторой высоте. Для получения большей эффективности в работе следует холодную воду подводить через нижний патрубок (с) и отводить нагревающуюся через верхний патрубок (d),
для М). воз-
для (В).
Рис. 405. Установка дистиллирования воды Простейшая установка с душным охлаждением дистиллирования воды
но не наоборот. Подобную ^счанивку рекомендуется осуществить в кабинете, раз и навсегда установив её на постоянное место, лучше всего на полку, помещённую около водопроводной раковины.
Если в распоряжении преподавателя есть длинные стеклянные трубки (1 —1,5 м)у то, соединив их резиновыми и укрепив зигзагом
614
§ 24, 16
на стене, можно обойтись воздушным естественным охлаждением, в особенности в прохладное время года (рис. 405, В). Трубки е следует располагать с наклоном для стока воды и каждую из них привязать нитками на концах и в середине к гвоздям (с надетыми на них резиновыми, трубками), лучше на некотором расстоянии, чем вплотную к стене (рис. 405, С). Трубки для лучшей проходимости сконденсированной воды желательно взять с внутренним диаметром не менее 4—5 мм.
Рис. 406. Перегонный металлический аппарат, подогреваемый на электрической плитке.
II. Перегонный куб. Более удобен, чем самодельные устройства, имеющийся в продаже портативный дистиллировочный аппарат, сделанный целиком из металла и требующий для подогрева керосиновой фитильной кухни или лучше электрической плитки 1 (рис. 406). Однако он также нуждается в проточной воде. Устройство такого холодильника показано на рисунке 407. Аппарат состоит из трёх сосудов a, bi и Ь2. Пар от воды, кипящей в сосуде а, поступает по трубке с в сосуд Ьъ отдалённый теплопроводящей (медной) стенкой от верхнего сосуда Ь2, через который пропускается холодная вода из водопровода, поступающая через трубку d. Вода (дистилированная) сконденсировавшаяся из паров отводится по трубке е. Охлаждающая вода, выйдя из сосуда Ь2, по трубке f, сливается в сосуд i и оттуда через трубку k отводится в раковину. Сосуд i имеет сообщение с сосудом а, где кипятится
1 Продаётся в магазинах Главснабпроса.
§ 24, 17
615
вода, что ведёт к поддержанию постоянного уровня кипящей воды, в сосуде 1 а. Производительность такого перегонного куба при нагреве на электрической плитке в 600 вт равна около 0,5 л в час.
Рис. 407. Устройство перегонного аппарата (рис. 406).
17.	Фильтрование
Фильтрование позволяет отделить от жидкости мелкие частицы твёрдых веществ, придающие ей муть. Мутная вода ни в коем случае не годится для приготовления растворов, и если нельзя достать чистой воды, то мутную воду приходится фильтровать. Иногда муть образуется при приготовлении раствора. Наконец, после лабораторных работ и демонстрационных опытов растворы кислот и других веществ оказываются помутневшими и поэтому перед сливанием их в бутылки, в которых они хранятся, приходится прибегать к фильтрованию.
I.	Простейший бумажный фильтр. Фильтрование воды, растворов солей, а также слабых растворов серной кислоты производят через фильтровальную бумагу, сложенную конусом и вложенную в стеклянную воронку (рис. 408, А —. F). Фильтровальную бумагу возможно купить в магазинах или использовать промакаш-ки от тетрадей, вымочив их в воде для удаления краски. Кроме того, возможно воспользоваться обёрточной бумагой, выбрав не-проклеенную, что легко решить опытным путём, т. е. пробуя фильтровать через неё. Бумагу (рис. 408, Л) складывают два раза (рис. 408, В), обрезают ножницами (рис. 408, С) и, придав пальцами ей вид конуса, вкладывают в воронку (рис. 408, D). Фильтро-
1 Воронка g служит водомерным стеклом (рис. 406 и 407).
616
§ 24, 17
вание через описанный простой фильтр происходит очень медленно, для ускорения процесса рекомендуется между бумагой и стеклом вложить три-четыре лучинки или тонкие стеклянные палочки с концами, отогнутыми в виде крючков (рис. 408, Ей/7).
II.	Плоёный бумажный фильтр.
Много быстрее фильтрование происходит при применении плоёного фильтра, т. е. сложенного гармошкой (рис. 409). Рекомендуем
о .ЛО т,	преподавателю выучиться скла-
Рис. 408. Изготовление простого	» , w J
бумажного фильтра и его приме- Дывать такой фильтр; минута, из-нение. ‘	расходованная, на изготовление
фильтра, с лиевой компенсируется значительным ускорением фильтрования. Последовательные операции изготовления такого фильтра показаны на рисунке 409, причём для объяснения складывания условно принято, что одна из половин круга, обращённого к зрителю белая, а другая, обратная от зрителя, заштрихованная. Для объяснения же каждый из сделанных перегибов обозначен буквами. При складывании следует избегать резких перегибов
§ 24, 17
617
около самой вершины о фильтра, иначе от изломов бумаги там может образоваться отверстие. В результате складывания получается «веер» (рис. 400 J), которому вдуванием ртом воздуха придают конусообразный вид (рис. 409, №), после чего вкладывают в воронку.
III.	Фильтрование при пониженном давлении. Если приходится систематически производить фильтрование, что совершенно обычно для физического кабинета, содержащегося в порядке, то в
618
§ 24, 18
целях значительного ускорения процесса фильтрование рекомендуется вести при помощи специальной простой установки, в которой фильтруемая жидкость прогоняется через фильтр атмосферным давлением. Для такой установки необходимо приобрести*
Рис. 410. Фильтрование под умень-шённым /Давлением.
толстостенную коническую колбу Бунзена с газоотводной трубкой (рис. 410) и специальную фарфоровую воронку, показанную на рисунке 411 в разрезе. Внутри такой воронки, на границе между её цилиндрической й конической частями, сделана ф а р форов а я п ер егор одк а, пронизанная множеством тонких сквозных отверстий. На эту перегородку кладётся кружок фильтровальной бумаги без закраин, который впоследствии плотно прижимается к перегородке действием атмосферного давления.
Воронку вставляют в резиновую пробку (§ 17, 11), подобранную так, чтобы она плотно входила в горлышко колбы. Тогда, при создании
воздушным насосом, например Шинца (см. т. II, § 31, 2, и рис. 206), некоторого не-
большого разрежения внутри колбы фильтруемая жидкость станет проходить через бумажный фильтр не только • под действием
своего веса, но и под действием избыточного! воздушного давления (рис. 410). Применение в этой установке воронки с простым фильтром (рис. 408) невозможно, так как бумага окажется на вершине конуса прорванной. Очевидно, что при отсутствии банки Бунзена может быть использована склянка Вульфа (рис. 274, /С) и даже любая широкогорлая материальная банка (рис. 274, С). В последнем случае придётся пропустить через пробку, кроме воронки, ещё согнутую под углом стеклянную трубочку для отсасывания воздуха.
18.	Фильтрование кислот
В школьной практике встречается надобность производить фильтрование растворов, содержащих серную и соляную кислоты.
§ 24, 19
619
Растворы серной кислоты, обычно электролит от аккумулятора, можно фильтровать через обыкновенный бумажный фильтр (рис. 408 и 409) или использовать воронку Бюхнера (рис. 410 и 411). В последнем случае обязательно применение водоструйного насоса, но не насосов Комовского и Шинца, так как эти насосы по-
страдают от паров серной кислоты (см. т. II, рис. 19 и 205—210). Подобным же образом можно профильтровать раствор соляной кислоты.
Крепкими кислотами бумажны? фильтр будет «сожжён», поэтом} фильтрование их производится через стеклянную вату, имеющуюся в продаже. Для этого кусок стеклянной ваты плотно вкладывают внутрь воронки в её суживающуюся часть.
Растворы едких щелочей (КОН и NaOH) фильтровать через стеклянную вату нельзя, так как они действуют на стекло'. Фильтрование едких щелочей нежелательно ещё и потому, что ими производится поглощение из
411. Устройство воронки фильтрования под пониженным давлением.
воздуха углекислого газа, вследствие рис чего они частично превращаются в для поташ и соду.
19.	Растворы для опыта Плато
Опыт Плато, как известно, показывает, что одна из двух не-смешивающихся жидкостей располагается внутри другой во взе-шенном состоянии, принимая при этом сферическую форму. Опыт следует демонстрировать в сосуде с плоскими стенками, склонными из стёкол согласно' указаниям, данным в § 10, 7, II (рис. 124). В качестве внешней жидкости берут два раствора поваренной соли с различными удельными весами, соответственно равными 1,020 и 1,025 Ч Для составления таких растворов надо взять в одном случае на 100 мл (см*) 36 г соли и в другом 40 г. Сначала в сосуд наливают до половины менее плотный раствор соли и затем второй более плотный раствор через воронку с длинной трубкой, нижний край которой помещён около дна сосуда (см. т. II, § 32, 5, и рис. 228, 1). Таким образом, в сосуде окажутся два раствора, — более плотный внизу и менее плотный сверху. Внутренней жидкостью служит анилин (удельный вес 1,022), который вводят посредством пипетки (рис. 404, С), кончик которой вводят на 2—3 см ниже уровня жидкости, иначе капля анилина может удержаться
1 См. А. Б. Млодзеевский, Демонстрации по молекулярной физике, 1934, стр. 88, рис. 28.
620
§25, 1 и 2
молекулярными силами на поверхности. Если образовавшийся тар, расположившийся в середине сосуда, окажется сплюснутым, то слёдует посредством мешалки (из проволоки с колечком на конце) произвести смешивание растворов вокруг шара. Для этого: мешалку, держа её вертикально, осторожно смещают в солевом растворе вверх й вниз по отношению к экваториальной плоскости шара.
§ 25. ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА И ГАЛЬВАНОСТЕГИЯ
1. Назначение работ и их последовательность
В покрывании одного металла другим (обычно более устойчивым в химическом отношении), или, другими словами, в гальваностегии, в школьных условиях надобности нет. Однако этот процесс как таковой вызывает обычно значительный интерес у учащихся, практически знакомит их с одной из важных отраслей современной электротехники.
Никелирование менее доступно по большей сложности процесса и большей его стоимости необходимых химикалиев, чем омеднение. Так как эти оба процесса не имеют каких-либо существенных принципиальных различий, то в кружках можно ограничиваться покрытием только медью. Ниже приводится описание общего процесса, т. е. никелирования и омеднения, различия же указаны особо и, в частности, заключаются в материале анодов и составе электролита. Первыми работами по омеднению могут быть покрывания медью железных, медных и угольных пластинок с целью овладения приёмами для получения плотного и прочного осадка выделившегося металла. Затем работу следует усложнить, знакомя с покрыванием медью непроводящих веществ, что требует натирания поверхности непроводников графитом. В частности, рекомендуется произвести омеднение кусочков или поделок из дерева, кокса, гипса, отчего они получают своеобразный, очень красивый вид. С большим интересом учащиеся покрывают медью высушенных жуков, засушенные цветы (иммортели или бессмертники), листья и т. п. (рис. 415 и 416).
Заключительным и наиболее интересным процессом является гальванопластика, т. е. снятие копий с каких-либо предметов, например старинных монет, медалей и т. п.
2.	Материалы
Необходимые химикалии зависят от свойств металла, который покрывается, а не только от металла, который служит для этого покрывания. Необходимые химикалии перечислены в разделе 12.
I.	Венская известь. Кроме обычных материалов, применяемых для механической чистки и полировки, описанных в § 11, 14, по
§ 25, 3
621
лезно, но не обязательно, применение так называемой венской извести — белого порошка, употребляемого для полировки и одновременно обезжиривания предметов, как подготовляемых К никелированию или омеднению, так и покрытых этими металлами.
II.	Графит. Для покрывания непроводников в целях придания их поверхности проводимости служит графит, продаваемый в химических магазинах в виде порошка, чаще же в кусках. Графит в малых количествах, однако достаточных для натирания небольших предметов, можно получить, наскабливая его с самого мягкого карандаша.
III.	Медь и никель для анодов. Для анодных пластин нужна листовая медь (§ 13, 2, IV) или листовой никель, достать который можно лишь в химических, а иногда электротехнических магазинах, вернее, в производственной организации, шефствующей над школой. Листовая медь годится всякая, лишь бы её поверхность можно было очистить от грязи и окислов; заменить её возможно медным проводом, намотанным спиралью или взятым в виде клубка для обеспечения достаточной величины поверхности анода. Никелевой пластинки толщиной 2—3 мм и площадью 1—2 дм2 в школьных условиях хватит на несколько лет, т. е. на десятки, если не на сотни гальваностегических процессов.
3.	Подготовка металла для гальваностегии
Для успеха работы, т. е. получения ровного, плотного и прочно держащегося осадка металла, исключительно важно тщательнее подготовить предмет, предназначаемый для покрывания. Если эту подготовку выполнить небрежно, то не только предмет будет плохо покрыт металлом, но при этом может быть испорчен раствор в гальваностегической ванне. Подготовка металлических предметов заключается в следующих операциях: 1) очистке механической или химической (травление) (раздел 4) и 2) обезжиривании.
Механическая очистка поверхности производится при помощи напильника, наждачноц бумаги и т. п., подобно тому, как это описано в § 11, 13 и 14. Цель очистки — удаление с поверхности грязи и окислов, покрывающих её. При этом все углубления должны быть особо тщательно очищены до «здорового места». Сверху ра-* ковины с окислами металл при гальваностегии или не отложится, или станет держаться непрочно, или, наконец, образует заметное «грязное» пятно.
Если отложенный металла должен быть впоследствии отполирован, например для изготовления металлического зеркала, то поверхность предмета совершенно необходимо тоже отполировать до зеркального блеска перед покрыванием (§ 11, 14, IV). Действительно откладывающийся металл ложится ровным слоем, почему
622
§ 25, 4 и 5
на его поверхности окажутся заметными всё изъяны и царапины, имевшиеся на предмете, и нужно очень толстое, следовательно, длительное отложение, чтобы изъяны оказались относительно выровненными.
4.	Химическая очистка или травление
Предметы, не имеющие ровной поверхности, например художественные изделия, очищаются химическим путём посредством травления. Так как при травлении по большей части выделяются едкие пары и ядовитые газы, то его следует производить в вытяжном шкафу, в крайнем случае при открытом окне или, лучше, на воздухе. Для травления предмет, привязав его на проволоку, погружают в тот или иной раствор, налитый в химический стакан или стеклянную банку. Перед травлением следует произвести, насколько это возможно, механическую очистку, лучше всего при помощи металлической щётки (рис. 141).
Для травления употребляют следующие составы:
Железо травят в 5—10% растворе серной или соляной кислоты
Цинк и алюминий травят 10«/о раствором серной кислоты.
Никель травят 10% раствором соляной кислоты.
Медь и медные сплавы (латунь, бронза, нейзильбер) травятся сначала в течение нескольких секунд в составе: 100 частей азотной кислоты, 1 часть сажи и 1 часть поваренной соли. Затем предмет поливают горячей водой и опускают на несколько секунд для травления под «глянец» в следующий состав: 100 частей крепкой серной кислоты, 75 частей азотной кислоты и 1 часть поваренной соли.
После травления предмет промывают горячей водой и осматривают. В случае, если остались непротравленные места, травление повторяют. К предмету после его травления нельзя прикасаться руками. Руки всегда покрыты жиром и при прикосновении этот жир пристанет к предмету. После промывки травленый предмет переносится в раствор ванны или погружается в чистую воду.
5.	Обезжиривание
После механической очистки и полировки пластинки или другого предмета с неё надо удалить всякие следы жира, в противном случае на эти места металл или совсем не ляжет, или впоследствии отвалится. Действительно, жир представляет собой изолирующее вещество, и при электролизе ток через участок пластинки, покрытый жиром, не пойдёт; следовательно, в этом месте не будет происходить отложения металла. Наконец, если это место, несмотря на присутствие некоторого количества жира, всё-таки про-
1 О кислотах и приготовлении растворов см. § 24, 2 и &
§ 25, 6
623
водит ток, то металл будет ложиться на жир и не сможет сколько-нибудь прочно сцепиться с покрываемым металлом.
Жир удаляют с подлежащего никелированию предмета сначала промыванием в чистом бензине, который растворяет жир, а затем чисткой особым обезжиривающим веществом — венской известью. Венская известь перед употреблением разводится с водой до образования кашицы, напоминающей по густрте сметану. Эта кашица берётся на мягкую щётку (можно воспользоваться зубной щёткой, предварительно размягчив щетину в горячей воде) и наносится на предмет. Щёткой с известью следует прочистить всю поверхность предмета. Венская известь при этом удаляет последние следы жира и, кроме того, даёт окончательную полировку. После обезжиривания предмета венской известью касаться его руками, безусловно, нельзя. Поэтому заранее следует привязать к пластинке медные проволоки, которые будут служить для подвешивания её в ванне, и браться руками только за концы этих проволок. Признаком того, что предмет достаточно обезжирен, служит явление прилипания воды к нему по всей поверхности. Если же на предмете после его смачивания вода, как бы стягиваясь, собирается в отдельные лужицы, это указывает, что жир ещё не удалён.
После обезжиривания и промывания водой предмет погружают в воду, налитую в какой-нибудь чистый сосуд, и держат его там до перенесения в электролитическую ванну.
Очень хорошо обезжиривание происходит при погружении предметов в 10—20% раствор едкого кали или натра (§ 24, 9). Если предмет сильно загрязнён, то раствор рекомендуется нагреть до 50—80°. При этом надо быть осторожным, чтобы не пролить раствор едких щелочей, в особенности горячий. В случае, если это произшло, на залитое место следует прибавить раствора уксусной кислоты (§ 24, 2).
6.	Устройство гальваностегической ванны
В качестве сосуда для гальваностегической ванны может быть использована любая стеклянная банка такого размера, чтобы покрываемый никелем 1 предмет в ней свободно умещался и при этом не находился слишком близко от анодных пластин. Удобнее всего пользоваться четырёхугольными стеклянными банками от аккумуляторов (рис. 412, Л). Из толстой медной проволоки делают поперечные перекладины, из которых две а служат для подвешивания никелевых или медных пластин — анодов^ и другая б — дЛя никелируемых предметов. В круглой банке пластинку сгибают в виде цилиндра (рис. 412, В), Способы подвешивания предметов на проволоках показаны на рисунке 413. Анодных пла
1 В дальнейшем oaimcaiHiHie имеет в виду, как никелирование, так и омеднение.
624
§ 25, 6
стин следует брать две, а в случае предметов со значительным объёмом или резкими контурами — четыре. Важно, чтобы никелируемые предметы были обращены к анодам своими наиболь-
шими гранями и лежали бы с ними примерно в параллельных плоскостях. Те же стороны предмета, которые содержат какие-нибудь острия или резкие контуры \ должны быть обращены к свободным стенкам сосуда.
Перекладины, к которьш подвешиваются аноды и никелируемые предметы, необходимо снабдить клеммами для удобства и
1 На остриях плотность тока получается больше, и поэтому металл откладывается здесь интенсивней.
§ 25, 7
625
надёжности соединений. Аноды для никелирования или омеднения делаются из пластин никеля или меди по размеру банки. Проволоки, на которых укреплён анод к перекладине, должны находиться выше уровня электролита, в особенности если они сделаны из другого металла. Анодные пластины включаются между собой параллельно и присоединяются обязательно к клемме плюс ( + ) батареи. Аноды перед погружением должны быть тщательно очищены от окислов и грязи и обезжирены описанным выше способом (раздел 5).
Одной из крупнейших предпосылок успеха никелирования является чистота. Поэтому в школьных условиях после работы электролит во избежание его загрязнения следует сливать в бутыли, закрываемые корковыми или резиновыми пробками, аноды и банку — промывать водой и вытирать досуха чистой тряпкой. При небольших перерывах ванну следует закрывать от пыли и для уменьшения испарения лучше всего клеёнчатым чехлом. Если через некоторое время в электролите появилась лёгкая муть или образовался осадок, жидкость профильтровывают обычным способом (§ 24, 17).
7.	Схема включения ванны в электрическую цепь
На рисунке 414 показана схема включения ванны через амперметр и реостат г с движком (см. т. II, § 43,5, и рис. 306). Включение вольтметра к батарее в (с напряжением не менее 3,5 в) обя-
в
Рис. 414. Схема включения ванны в электрическую цепь.
зательно. Батарея составляется из двух-трёх аккумуляторов (см. т. II, § 17, 4, и рис. 117 и 118) сухих элементов или наливных элементов типа Лекланше (§ 17, 7, и рис. 121 и 123). Возможно также применение батарейки от карманного фонарика. Амперметр, обя-
40 Е. Н. Горячкин, т. Ш
626
§ 25, 8 н 9
зательно с десятыми долями, берётся до 1 а, если поверхность покрываемого предмета менее 2 дм2, что обычно в школьных условиях. Наиболее подходящим для установки будет школьный гальванометр с шунтом в 1 а (рис. 21) (см. т. II, § 15, 12). Реостат подбирается с сопротивлением в несколько омов, чтобы изменять ток в пределах долей ампера.
При сборке цепи очень важно не спутать полюсов у батареи, так как анодные пластины должны быть обязательно приключены к положительному полюсу и предмет с к отрицательному.
При неправильном включении станет «растворяться» металл предмета и, в частности, раствор окажется испорченным.
8.	Нормы силы тока
Необходимым условием для получения ровного плотного осадка никеля или меди помимо описанной выше подготовки предмета является величина тока, не превосходящая известного предела и зависящая от величины поверхности. предмета. На выполнение этого условия редко обращают достаточное внимание, почему никелировка удаётся плохо.
В нижеприведённых рецептах (раздел 10) указана плотность тока в расчёте на 1 дм2 поверхности.
Так, например, если норма равна 0,5 а, на 1 дм2, и предмет по приблизительному расчёту имеет поверхность, считая её со всех сторон, около 0,5 дм2, то сила тока не должна превышать 0,5 X 0,5 = 0,25 а. При более сильном токе никель и медь будут откладываться тёмным, непрочным, легко отделяемым слоем.
9.	Процесс покрывания
Если предмет имеет резкие контуры или содержит на своей поверхности заострённые части, норму тока следует уменьшить в 2—3 раза. Погружение предметов в ванну должно делаться под током, для чего их сначала подвешивают на медных голых проволоках (d = 0,5—1 мм) к перекладине в (рис. 412), производят присоединение всей схемы к батарее и, взяв наибольшее сопротивление реостата, опускают в электролит. Затем, уменьшая сопротивление, доводят ток до нормы. Во время процесса следует два-три раза вынимать вещь на короткое время для осмотра, и если отложение (побеление или покраснение) идёт неравномерно, изменить положение предмета, повернув его к аноду той стороной, где металл откладывается слабее. В ванне с одной анодной пластинкой поворачивание предмета особенно необходимо.
При правильно происходящем процессе никель откладывается матовым, повсюду ровным, серебристым слоем. Появление тёмных пятен указывает на плохое обезжиривание. Процесс для получения тонкого слоя длится 20—30 минут. Для осаждения толстого слоя электролиз ведут несколько часов.
§25, 10 и 11
627
10.	Отделка поверхности после покрывания
Предмет, вынутый из ванны, как бы хорошо он ни был предварительно отполирован, имеет матовую поверхность, для придания обычного блеска его полируют венской известью или тончайшим мелом (зубной порошок) посредством суконки. Можно также полировать крокусом (§ 12, 14, III), но при этом надо быть осторожным, чтобы не стереть слоя никеля. Так как в школе предметы никелируются не столько для красоты, сколько для предохранения от окисления, то полировку никеля можно не делать и ограничиться промыванием его в воде.
11.	Рецепты растворов для ванн
I.	Меднение. Большинство рецептов омеднения содержит в себе чрезвычайно ядовитый цианистый калий. Употребление подобных ванн в средней школе недопустимо.
С успехом можно применять следующий состав Эттеля:
а)	Сернокислая медь —3 части; крепкая серная ыислота — 1 часть; винный спирт—1 часть; вода — 20 частей. Плотность тока 0,2—2 а на 1 дм2. Температура 16—20°.
Несколько худшие результаты даёт следующий раствор:
б)	Сернокислая медь — 3 части, сегнетова соль—15 частей, едкий натр — 8 частей, вода — 100 частей.
II.	Никелирование. Составы следующие:
а)	Двойная соль сернокислого никеля и аммония — 8 частей, вода—100 частей. Напряжение при расстояниях: 15 см—3,5 в, 10 см — Зе1. Плотность тока 0,3 а на 1 дм2. Толщина слоя, осаждённого за один час, — 0,0034 мм.
б)	Сернокислый никель — 2 части; хлористый аммоний — 1 часть; вода — 40 частей.
Напряжение при расстоянии 15 см — 2,3 в. Плотность тока 0,5 а на 1 дм2. Толщина осадка в течение одного часа — 0,006 мм. Состав применим и для цинковых предметов. В этом случае плотность тока берут 1 а на 1 дм2 и напряжение при 15 см — 3.6 в.
в)	Двойная сернокислая соль никеля и аммония— 10 частей; борная кислота — 4 части; хлористый аммоний — 3 части; вода — 20 частей. Раствор пригоден для никелирования свинцовых и оловянных предметов.
Следует иметь в виду, что по мере работы содержание кислоты в ванне постепенно увеличивается, что нежелательно, так как отложение металла делается непрочным и отслаивающимся. Для частичной нейтрализации до необходимой слабой кислотности
1 Напряжение помимо прочих условий зависит от расстояния между анодом и предметом (катодом). Величина напряжения здесь указывается для ориентировочного подбора батареи.
4G*
628
§ 25, 12
в раствор прибавляют по мере надобности небольшие количества соды или углекислого аммония.
III.	Цинкование. Сернокислый цинк — 40 частей; глауберова соль — 8 частей; хлористый цинк — 2 части; борная кислота — 1 часть; вода — 200 частей.
Плотность тока 0,55—1,9 а на 1 дм2. Напряжение 1,1—3,7 в. Температура 18°. При температуре 45° плотность тока 0,7—2,7 а, напряжение 0,9—3,5 в.
Раствор Подогревают для уменьшения сопротивления.
IV.	Покрывание железом. Сернокислое железо — 10 частей; сернокислый магний — 10 частей; вода — 100 частей. Плотность тока 0,2—0,25 а на 1 дм2.
При приготовлении растворов надо соблюдать правила, данные в § 24, 7, и, как указано в разделе 6, наблюдать тщательнейшим образом за чистотой при использовании и хранении электролита.
12.	Покрывание металлом непроводящих предметов
Пористые и растворимые в воде вещества должны быть прежде всего сделаны водонепроницаемыми, для чего их поверхность пропитывают парафином, воском и т. п. (§ 10, 5, III) или покрывают олифой или лаком (§ 9, 5, III и 9, 6, IV). Затем поверхности придаётся проводимость посредством смазывания кисточкой жидкой кашицей из графита, разведённого на спирте или на воде. После высыхания графита удаляют его кисточкой оттуда, где он имеется в излишнем количестве. Возможно также натирание поверхности, если она ровная, сухим графитом посредством суконки.
Рис. 416. Вид жука, покрытого металлом.
Рис. 415. Подвешивание жука для омеднения.
Предмет, поверхность которого сделана проводящей, подвешивается в ванну на несколько тонких проволочках (d = 0,1 — 0,2 мм), для чего они прикручиваются или перевязываются неоднократно крест-накрест (рис. 415 и НО, D). Отложение металла начинается прежде всего около этих проволок, распространяясь
§ 25, 13
629
затем очень медленно и постепенно на всю остальную поверхность. Поэтому в начале процесса ток берут в несколько раз менее рассчитанного и доводят до нормы, когда вся поверхность окажется затянутой металлом. Процесс покрытия длится по большей части часами, почему установку приходится оставлять включённой буквально на целый день.
13.	Гальванопластика
Гальванопластикой называется снятие электролитическим путём копий с каких-либо предметов, например медалей, старинных монет, художественных скульптурных изделий и т. п. Прежде всего с копируемого предмета снимают форму, сделанную из легкоплавкого металла, во
ска или гипса.
Металлические формы делают из легкоплавких сплавов: металла Вуда, д’Арсе и Розе (§ 10,4, IV). Копируемый предмет, натёртый мылом, например старинную монету \ кладут на гладкий лист картона и окружают бортиком из бумаги или картона. Бортик кругом заделывают в сухой песок, в противном случае при наливании металла бортик всплывёт и металл разольётся во все стороны. После отливки (см. § 10, 4, VII) вынимают предмет и полученную форму, обезжирив её, подвергают меднению в электролитической ванне. Для того чтобы металл не откладывался на тех сторонах фор-
Рис. 417. Процесс снятия копии гальванопластическим путём.
мы, где нет оттиска, их покрывают при помощи кисточки расплавленным воском или указанным ниже восковым составом. После меднения легкоплавкий металл расплавляют в кипящей воде и получают матрицу. Матрицу заливают гипсом или свинцом и получают готовую копию.
Проще, чем металлическую, изготовить восковую форму. Восковая масса для формы составляется из 24 частей воска,
1 Копирование современных монет, медалей, орденов и т. п. — государственное преступление, тяжко караемое законом.
630
§ 26, 1
8 частей асфальта, 8—12 частей стеарина, 6 частей сала (§ 10, 2, VI) и 1 части графита. В простейших случаях можно пользоваться одним воском или парафином, прибавив к ним 4—5% графита. Можно также пользоваться для получения формы гипсом (§ 10, 3, IV).
Отливка гипса в восковых и металла в гипсовых формах производится согласно указаниям, данным в § 10, 3 и 4. Восковую форму можно также получить оттискиванием предмета А (рис. 417, А и В). Копируемый предмет во избежание прилипания его к воску необходимо перед отливкой натереть графитом или смазать мылом. Гипсовая форма менее удобна, так как её труднее удалить с изготовленной копии, чем растопить воск. Изготовленную гипсовую форму во избежание пропитывания её раствором лучше всего покрыть при помощи кисточки спиртовым лаком, олифой или расплавленной восковой массой. В последнем случае после покрытия поверхность (по частям) формы очень осторожно и притом не сильно нагревают на небольшом пламени спиртовки.
Поверхность формы (кроме металлической) должна быть для придания ей проводимости покрыта графитом. Чистый графитовый порошок, замешав его с водой, наносят на форму при помощи кисточки (рис. 417, С). Для проведения тока форму обматывают в различных направлениях возможно более тонкой медной проволокой и вешают в ванну.
Для гальваноскопических работ рекомендуются следующие составы (для меднения): сернокислая медь — 340 частей; серная кислота — 2 части; вода 1000 частей. Температура 26—28°. Плотность тока 6—8 а на 1 дм2.
В случаях, когда форма имеет значительные углубления, берут состав: сернокислая медь — 26.0 частей; серная кислота — 8 частей; вода — 1000 частей. Температура не менее 24°. Плотность тока 5 а на 1 дм2.
§ 26. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
1.	Назначение работ
Как уже было указано в § 25, 1, при постановке опытов в классе, особенно при ведении кружков, преподавателю неизбежно встретится надобность в производстве работ химического или физико-химического характера. Так, преподавателю придётся добывать газы, водород и углекислый, очищать ртуть, составлять смесь для замораживания воды (см. т. II, § 39, 6, и рис. 284), серебрить стекло и т. п., не считая физико-химических работ, описанных в § 24 и 25.
В настоящем параграфе приведены описания некоторых из физико-химических работ, а также даны рецепты, надобность в которых может возникнуть при преподавании физики.
§ 26, 2
631
2.	Добывание газов: углекислого и водорода
На уроках физики встречается надобность в использовании углекислого газа для демонстрации (большей весомости СО2 по сравнению с воздухом — см. т. I, § 63, 3, и рис. 149) закона Архимеда для газов (см. т. II, § 29, 11 и рис. 187) и водорода для демонстрации взлёта мыльных пузырей (см. т, II, § 29, 12, и рис. 188).
I.	Аппарат Киппа. Для получения углекислого газа лучше всего приобрести аппарат Киппа, в средний шар которого помещены куски мрамора (§ 11, 2, VI), в верхний до горлышка налит раствор соляной кислоты (§ 24, 3, II, рис. 418, А). Перед введением химикалиев аппарат разбирают, вынув верхний шар с трубкой а, и смазывают вазелином: пришлифованную часть прибора b и притёртую стеклянную пробку с. У аппаратов Киппа не всегда имеется в месте d приспособление, состоящее обычно из стеклянного патрубка с отверстиями (рис. 418, D) и не позволяющее мелким кускам мрамора проваливаться в нижний сосуд. Поэтому здесь приходится прилаживать «шайбу» (рис. 418,С) из резиновой пластинки с отверстиями (§ 17, 13), надеваемую при сборке прибора на трубку а. В тубулус е вставляется резиновая пробка с газоотводной трубкой, закрываемой посредством крана или зажима Гофмана /§ 17, 16 и рис. 296). Если вместо резиновой взята корковая пробка, то во избежание просачивания углекислого газа в атмосферу необходимо обмазать её менделеевской замазкой или сургучом (§ 10, 7, IV). Загрузка кусочков мрамора производится через тубулус е. Раствор кислоты наливают через горлышко в верхний шар. Для получения газа открывают зажим на газоотводной трубке, благодаря чему раствор под действием собственной тяжести проникает через щель d в средний сосуд и, реагируя с мрамором, даёт углекислый газ (рис. 418, В). При закрывании зажима, давлением углекислого газа раствор вытесняется в верхний шар и реакция прекращается (рис. 418, А).
Такой аппарат, раз заряженный, может служить на уроках физики для получения углекислого газа в течение года, а то и более.
II.	Самодельные приборы. На рисунке 418, Е изображён прибор для получения углекислого газа, который нетрудно собрать своими силами: из широкогррлой банки, пробки Д обя* зательно с прорезом для прохода воздуха, стеклянной широкой оттянутой на конце трубки i и пробки k с газоотводной трубкой, закрытой зажимом Гофмана. Внутрь трубки / насыпают кусочки мрамора и закрывают её герметически пробкой k. В пробке Д поддерживающей эту трубку / и закрывающей банку, как было уже указано, должен быть сделан канал или вырез для сообщения с атмосферой. В банку наливают соляной кислоты, примерно до указанного на рисунке 418, Е уровня. При открывании зажима
632
§ 26, 2
Рис. 418. Различные приборы для получения водорода и углекислого газа.
на газоотводной трубке кислота через отверстие в оттянутом конце трубки i проникает внутрь этой трубки, благодаря чему возникает реакция кислоты и мрамора с выделением углекислого газа, выходящего через газоотводную трубку. При закрывании зажима углекислый газ вытесняет кислоту из трубки i в банку, и реакция прекращается. Таким образом, этот самодельный прибор является автоматически действующим. Рационально при
§ 26, 3
633
длительных перерывах вынуть трубку i вместе с пробкой f из банки, заткнуть последнюю целой пробкой и так раздельно хранить.
Поскольку водород нужен один-два раза в течение учебного года, постольку для его получения можно использовать более простые приборы, например двугорлую склянку Вульфа (рис. 418, F) или две одногорлые банки с тубулусами, располагаемые при хранении и при получении газа так, как это показано на рисунках 418, Си/.
При получении водорода таким примитивным образом (без предохранителя) водород не зажигать!, так как возможен сильный взрыв с разрушением стенок банки1.
Для получения водорода берётся цинк (кусочками или зёрнами) и лучше соляная кислота, чем серная, поскольку жидкость (хлористый цинк), получившаяся в результате реакции, может быть использована для паяния (§ 12, 2, IV). Однако можно также брать цинк или даже железо, с одной стороны, и серную кислоту — с другой.
3.	Очистка ртути
В томе II, § 30, 6, приведены правила хранения ртути и обращения с нею, которые подлежат строгому выполнению.
Ртуть в школе, безусловно, нужна для производства одного из важнейших опытов — Торичелли (см. т. II, § 30, 9, и рис. 203 — 204), а также для наполнения ртутных манометров и барометров (см. т. II, § 23, 5, и 30, 5 и рис. 170, 171 и 198). Кроме того, ртуть незаменима для сравнений менисков её и воды и высоты положения в капиллярных трубках (см. т. II, § 32, 4, и рис. 226 и 227).
Во всех этих случаях необходима совершенно чистая ртуть, не содержащая: а) на своей поверхности пыли, а тем более и окис-лов, и в) растворённых в ней металлов. Загрязнённая ртуть оставит на стекле в лучшем случае тёмные пятна, в худшем станет прилипать к стеклу на отдельных участках. Поэтому надо прежде всего принимать меры от загрязнения ртути, применяя при опытах хорошо промытое стекло (§ 16) и сохраняя ртуть в чистой бутылке, закрываемой резиновой или притёртой пробкой.
Ртуть, применяемую для амальгамирования (см. т. II, § 44, 5, и рис. 314), нужно держать в отдельной посуде; если такую ртуть всё же почему-либо нужно применить для указанных выше опытов, совершенно необходимо очистить её от растворённых в ней металлов химическим путём (подраздел II).
I.	Механическая очистка. Для удаления с поверхности ртути пыли и сора пользуются кусочками гигроскопической ваты (§21, 2, 1), проводя ими неоднократно по поверхности ртути, налитой
1 Совершенно надёжным предохранителем, служит свёрнутая спиралью полоска из медной сетки, вставленная в трубку, по которой течет водород.
634
§ 26, 3
в широкую чашечку. Лучше воспользоваться воронкой с бумажным фильтром (§25, 11), проколотым в своём основании во многих местах тонкой иглой. Ртуть, протекая через эти отверстия,.в
Рис. 419. Прибор для очистки ртути.
известной мере очистится от пыли. Ещё лучше, применяя фильтрование с пониженным давлением (рис. 410), профильтровать ртуть через кусочек ваты, вложенной в основание обыкновенной стеклянной воронки, т. е. прибегнуть к приёму, служащему для фильтрования кислот (§ 24, 18).
§ 26, 4
635
II.	Химическая очистка. Для совершенной очистки ртути от всякого рода механических примесей и растворённых металлов наилучшим является прибор, показанный на рисунке 419, к сожалению, почти не применяемый в школе. В продаже такого прибора нет, его надо изготовить своими силами из стеклянной трубки и тонкой стеклянной трубочки (d = 3—4 мм), оттянутой на конце и изогнутой указанным на рисунке 419, А образом. Резиновую пробку для противодействия давления столбику раствора и ртути надо подвязать (§ 21, 4, 11), а также закрепить по краю стекла менделеевской замазкой (§ 10, 7, IV). Если преподавателю навыки стеклодувного дела позволяют, лучше трубки, тонкую и широкую,спаять между собой (рис. 419, В). Рационально такой прибор заказать, обратившись к стеклодуву.
В прибор сначала наливают некоторое количество чистой ртути и затем заполняют слабым раствором (10%) азотной кислоты. Тогда столб кислоты будет удерживаться столбиком ртути в тонкой трубочке (ртутная пробка). Очищаемую ртуть наливают в воронку с тонко оттянутым концом, чтобы ртуть вытекала в кислоту по каплям. Из нижней трубочки в стаканчик будет также каплями постепенно вытекать совершенно чистая и притом сухая ртуть.
Другим химическим способом, служащим для совершенной очистки ртути, служит следующий. В фарфоровую выпариватель-ную чашку наливают ртуть и сверх неё на толщину 3—4 мм азотной кислоты (рис. 419, С). Затем в течение 5 минут слегка подогревают чашку на слабом пламени спиртовки, чтобы вызвать конвекционное перемешивание ртути. Эти операции совершенно необходимо производить в вытяжном шкафу, так как выделяющиеся пары вызовут быстрое и острое отравление человека.
После прогрева чашку оставляют в шкафу часов на 10—12, тогда ртуть окажется покрытой твёрдой коркой. Корку пробивают и ртуть сливают в совершенно чистый стеклянный сосуд.
4.	Приготовление теплочувствительной и люминесцирующей красок
Применение теплочувствительной краски, т. е. изменяющей при изменении температуры свой цвет, что чрезвычайно эффектно, важно при изучении явлений теплопроводности и теплопередачи (лучепоглощение) (см. т. II, § 37, 2, а, и рис. 258, А и § 37, 5 в, и рис. 267,1).
Настоятельно рекомендуем преподавателю не пожалеть времени на изготовление теплочувствительной краски, особенно Ag2HgJ4 (подраздел II). Применение такой краски откроет широкие методические возможности для улучшения изложения вопросов о теплоте.
I.	Теплочувствительная соль CuHgJ3. Преподаватель В. К. Шпаков (г. Курск. Средняя женская школа № 3), применяющий
636
§ 26, 4
для опытов теплочувствительную краску, так описывает её изготовление:
«В горячую (можно кипящую) воду всыпают порошок двухлористой ртути или сулемы HgCl2 (например, 2 ч. HgCl2 на 50 см2 воды) и продолжают 15—20 мин. нагревать раствор, постоянно помешивая, пока растворится весь порошок L
После растворения порошка постепенно подливают раствор йодистого калия KJ (например, 5 ч. KJ на 10 см3 воды). Вначале реакция будет протекать’по уравнению:
HgCl2 + 2KJ = HgJ2 + 2КС1
при этом получается красный осадок HgJ2 (двуиодистая ртуть), а в дальнейшем, при добавлении раствора йодистого калия, последний вступает в реакцию с HgJ2 по уравнению:
HgJ2 + 2KJ = K2HgJ4
При этом красный осадок HgJ2 растворится и получится прозрачный раствор комплексной соли K2HgJ4 — ртутнокалиевый иодит. Раствор надо отфильтровать и добавить к нему раствор медного купороса (40%). При этом происходит следующая реакция:
K2HgJ4 + CuSO4 • 5Н2О = CuHgJ4 + K2SO4 • Н2О
Полученный раствор следует нагреть до кипения, следя, чтобы не разбрызгивался. Кипячение надо производить или в вытяжном шкафу, или на воздухе и продолжать до тех пор, чтобы осталась по возможности густая кашица. При кипячении, кроме воды, у комплексного соединения улетучивается частично J; остаток CuHgJ3 является тем веществом, которое обладает свойством при температуре свыше 70° С быть черно-бурого цвета, а при температуре ниже 70° — яркокрасного цвета».
Можно не доводить кипячение до получения густой кашицы, дав раствору немного отстояться, и затем осторожно слить почти прозрачную жидкость, находящуюся сверху, и осадок раза 4—5 промыть дистиллированной водой. По окончании промывания осадок, являющийся соединением CuHgJ3, следует просушить. Сухой порошок может сохраняться неопределённо долго. Для окрашивания порошок следует разводить масляным, лучше сапо-новым лаком (§ 9, 2 и 7).
II.	Теплочувствительная соль Ag2HgJ4. Много более эффективной по контрастности сменяющихся цветов является окраска комплексной солью Ag2HgJ4. Кроме того, эта соль реагирует на более низкую температуру, чем CuHgJ3. Изменение цвета рекомендуемой краски из ярко лимонножёлтого происходит с 35 до 50°
1 Не забывать, что сулема — один ив сильнейших ядов, отравляющих при попадании в рот. Хранить сулему, безусловно, под замком. О поручении работ с сулемой учащимся не может быть даже речи.
§ 26, 4
637
в яркий карминокрасный цвет. При дальнейшем (свыше 50°) нагревании интенсивность окраски не изменяется. При охлаждении ниже 35° краска вновь становится яркожёлтой.
Краску нельзя нагревать выше 125—130°, так как она разлагается и гибнет. От действия прямых солнечных лучей и сильного света краска портится, почему её следует хранить в полузатем-нённом месте или в пузырьках, окрашенных сверху чёрным лаком (§ 9, 2, IX).
Краску приобрести нельзя, но оё можно изготовить своими силами, обратившись за помощью к преподавателю химии.
Рецепт её приготовления следующий: раствор хлорной ртути HgCl2 осаждается раствором KJ — йодистого калия. Выпавший осадок двуиодистой ртути HgJ2 растворяют в избытке йодистого калия, получают растворённую комплексную соль K4HgJ4. Все эти операции производятся теми же приёмами и средствами, как это описано в подразделе I. Затем к раствору K2HgJ4 приливают раствор азотнокислого серебра AgNO3. Тогда выпадет жёлтый осадок серебряной соли Ag2HgJ4. Осадок отфильтровывают (§ 24, 17), промывают водой, высушивают и измельчают.
Краску для покрывания ею поверхности прибора разводят в сапоновом лаке (§ 9, 7).
III.	Приготовление люминесцирующего состава. Преподаватель Н. И. Выгановский 1 указывает следующий простой способ изготовления люминесцирующего состава:
Борную кислоту (5—10 г) растирают в фарфоровой ступке (§ 24, 7, и рис. 403, С) или иным способом в порошок и добавляют туда 1—2 чайные ложки воды и 4—8 капель крепкого раствора флуоресцина (§ 24, 14, IV). После тщательного смешивания массу выкладывают в небольшую металлическую баночку. Затем производят плавление массы, что можно осуществить с известной осторожностью на пламени спиртовки или лучше на кухонной плите. Важно, как предупреждает Выгановский: «не пережечь фосфора и плохо, если снять его ещё не расплавившимся». Следовательно, нагревание должно быть постепенным и равномерным, что требует также перемешивания массы. После расплавления фосфору дают остыть. Правильно приготовленный фосфор должен представлять собой массу бледного зеленоватожёлтого цвета; если же его пережечь, то он превратится в бурую массу, не пригодную для демонстрации. Действие фосфора можно демонстрировать в том виде, как застынет в баночке, или превратив его в порошок и смешав с сапоновым лаком (§ 9, 7), нанести в виде окраски на какую-либо поверхность. Фосфор возбуждается при освещении его дневным светом или от электрической лампочки и в темноте даёт голубое свечение в продолжение нескольких секунд.
1 См. журнал «Физика в школе», 1949, № 4. Статья: «Демонстрация люминесценции».
638	§ 26, 5 и 6
5.	Кислотоупорная краска для дерева
Такой кислотоупорной краской (см. т. II, § 6, 6) рекомендуется покрыть крышку демонстрационного стола. Кроме того, желательно её применение для столов учащихся и препарационных.
В.	Н. Верховский 1 рекомендует следующие рецепты и приёмы окраски: «Свеже выструганное, ничем не пропитанное и не шпаклёванное дерево (сучки вместо шпаклёвки можно заклеить врезанными кусочками дерева) покрывается следующим раствором:
воды .............*................. 2500	г
солянокислого анилина ............... 400	г
нашатыря........................... 60 г
Раствор наносится горячим при помощи обыкновенной волосяной кисти. Когда раствор впитается и дерево совершенно просохнет, его снова покрывают также горячим вторым раство-
ром: воды .............................................. 2500	г
медного купороса ..................... 400	г
бертолетовой соли..................... 200	г
Дереву дают просохнуть и затем снова покрывают первым раствором, и так по 4 раза каждым раствором, давая каждый раз хорошо продохнуть. Дерево1 в конце концов- принимает темнозе-лёную окраску и оказывается покрытым кристаллическим порошком от неуспевших впитаться веществ. Порошок этот очищается стеклянной бумагой, и хорошо- отшлифованное дерево покрывается несколько раз варёным льняным маслом (олифой), после чего делается совершенно чёрным.
Краска очень прочна, не пачкает, не смывается ни водой, ни спиртом, ни эфиром и мало страдает даже от концентрированных кислот и щелочей. Если на стол налить спирта и зажечь, то спирт сгорает, не оставляя ни малейшего следа».
Такую краску полезно использовать и для покрытия деревянных деталей у самодельных приборов в целях придания им кислотоупорности.
6.	Серебрение стекла и металла
I.	Назначение серебрения. Серебрение на стёклах производится для получения зеркал кривых и сферических. Серебрение внутренней поверхности колб и пробирок нужно для опытов с лучеиспусканием и поглощением (см. т. II, § 37, 5), а также для измерений точки росы в целях обнаружения паров в атмосферном воздухе или для измерения влажности (рис. 420).
Серебрение стекла или плексигласса (§ 11, 2, XI) может быть произведено физическим путём посредством нанесения амальгамы серебра или, что много проще, химическим, заключаю-
1 См. В. Н. Верховский, Методика и техника химического эксперимента.
§ 26, 6
639
Рис. 420. Образцы посеребрённой посуды.
щимся в осаждении серебра из раствора его соли. Основным условием для получения химическим путём прочно удерживающего осадка — безукоризненная чистота покрываемых поверхностей и пользование дистиллированной водой для приготовления растворов (§ 24, 16). При использовании обыкновенной воды серебряный слой тускнеет и местами превращается в белый порошок (рис. 420, а). Серебрение медных проволок предпринимается для уменьшения их сопротивления (скинэффект) при монтаже наиболее совершенных радиоприёмников.
II.	Способ Люмьера. Этот способ является наиболее доступным для преподавателя, так как нужные химикалии нетрудно достать в любой аптеке. Однако осадок серебра получается недостаточно прочным, почему способ Люмьера применим для серебрения внутренних поверхностей стеклянной посуды (колб, пробирок и т. п.) или плоских стёкол с последующим покрытием серебра краской или лаком. Как было уже указано, поверхность, подвергающаяся серебрению, тщательно промывается водой, затем для обезжиривания раствором 10—15% едких кали или натра (§ 24, 2, VI, и 24, 9) и, наконец, дистиллированной водой.
Для серебрения в чисто промытой посуде (применяя обязательно дистиллированную воду) составляют два раствора:
а)	азотнокислого серебра 10%
воды дистиллированной 9О»/о.
В этот раствор (§ 24, 6, 1) прибавляют осторожно по каплям аммиака (нашатырного спирта), пока сначала образовавшийся осадок весь не растворится. Очень важно не допускать избытка аммиака, так как иначе осаждение серебра будет происходить плохо. В частности, следует описанную реакцию производить
<640
§ 26, 6
при помешивании чистой стеклянной палочкой. Этого раствора приготовляют 100 см3 и дополняют его дистиллированной водой до 1 л.
б)	Продаваемый в аптеке формалин1 (40%) разбавляют в дистиллированной воде до 1% (см. § 24, 6, 1).
Как*тот, так и другой раствор возможно (раздельно) хранить в течение нескольких дней или даже недель в плотно закрытой посуде в относительной темноте.
Для серебрения -колбы или пробирки наливают туда (подраздел II) два объёма раствора а) и один объём раствора б) (формалина), взбалтывают и оставляют стоять в течение 15—20 минут, до отложения серебра зеркальным слоем. Плоское стекло кладут-плотно на дно кюветы и заливают раствором. После серебрения необходима тщательная промывка дистиллированной водой.
II	I. Способ Брэшера. Этот способ даёт настолько прочные осадки серебра, что они подвергаются полировке, почему его надо рекомендовать для изготовления зеркал, посеребрённых с наружной стороны. В специальной литературе 2 имеется следующее описание этого способа.
«Восстанавливающий раствор:
сахара (рафинада)................................... 90 г
концентрированной азотной кислоты................... 4 см3 спирта винного ..................................... 175 см3 дистиллированной воды ..............................1000 см3
Растворяют сахар в воде и затем прибавляют спирт и кислоту; раствор должен стоять пэ крайней мере неделю перед употреблением; чем дольше стоит раствор, тем делается лучше. Количество материала, рассчитанное для круглых зеркал, приведено в нижеследующей таблице:
Количество химикалиев для серебрения зеркал
Таблица XLVI
Диаметр зеркала	Азотнокислого серебра	Едкого кали	Аммиака уд. в. 0,880	Восстанавливающего раствора
30 см	15,0 г	7,5 г	12,0 СМ3	85 см3
25 »	11,0 »	5,5 »	9,0 »	65 »
20 »	7,0 »	3,5 »	6,0 »	40 »
15 »	4,0 »	2,0 »	3,0 »	25 »
10 »	1,8 »	0,9 »	1,5 »	10 »
5 »	0,5 »	0,25 »	0,5 »	3 »
1 Взамен формалина возможно с неменытим, если не большим, успехом применять глюкозу, продаваемую как лекарственное вещество в аптеке. Из глюкозы на дистиллированной воде приготовляют раствор в 5—6°/о.
2 С. Покровский, Известия физ. лаб. Электротехнического института, 1915.
§ 26, 6
641
Раствор серебра приготовляется непосредственно перед употреблением следующим образом: требуемые количества азотнокислого серебра и едкого кали растворяются отдельно до 1 % раствора. К 9/ю первого раствора прибавляется аммиак до тех пор, пока появившийся осадок не растворится вновь; тогда прибавляют серебра, пока опять не образуется осадок; после этого приливается раствор едкого кали, который увеличит количество осадка. Тогда опять прибавляют аммиак до тех пор, пока осадок не растворится; после этого приливают азотнокислого серебра и продолжают попемеренно эти приливания, пока, наконец, не будет прибавлена вся оставшаяся часть раствора серебра. Необходимо позаботиться, чтобы напоследок был прилит серебряный раствор. Таким образом, получается жидкость, слегка опалесцирующая благодаря избытку окиси серебра; эта опалесценция, безусловно, необходима. Если в жидкости окажутся заметные частицы, то её фильтруют; затем приливают указанное выше количество восстанавливающего раствора, хорошо размешивают и погружают в смесь зеркало поверхностью вверх, так как при этом будет удобнее следить за отложением серебра. Полезно слегка покачивать ванну, чтобы воспрепятствовать выделившимся в растворе чешуйкам серебра осесть на поверхность зеркала. Наиболее подходящая для серебрения температура около 21° С. По окончании серебрения зеркало обильно промывают чистой водой, причём трут его поверхность куском ваты до тех пор, пока не снимется белый налёт и вся поверхность зеркала не сделается блестящей; дальнейшей полировки не требуется».
IV.	Серебрение меди и других металлов. Серебрение производится посредством химической реакции замещения сернистого металла серебром при натирании предмета особым составом. Для приготовления этого состава к раствору азотнокислого серебра (§ 24, 3, XI) добавляют насыщенного раствора хлористого натрия (поваренной соли). В результате реакции происходит образование хлористого серебра в виде выпадающего творожистого осадка. Осадок следует тщательно промыть в воде и затем растворить в насыщенном растворе гипосульфита (§ 24, 3, XIII), взяв этот раствор в самом минимальном количестве. К полученному раствору добавляют мела, размельчённого в самый тонкий порошок. Металлическую пластинку или проволоку сначала обезжиривают промыванием едкой щёлочью (§ 24, 3, VI) или содой и затем водой. Затем, захватив на чистую тряпочку приготовленного состава, натирают им поверхность металла до образования серебрёной плёнки. После серебрения необходима тщательная промывка предмета в воде.
Полировку серебрёной поверхности лучше всего произвести куском сукна. Если поверхность металлической пластинки была, согласно указаниям, данным в § 11, 13, отполирована, то после серебрения она может служить зеркалом. Однако для предохра-41 Е. Н. Горячкин, т. III
642
§ 26, 7 и 8
нения серебрёного слоя его необходимо покрыть сапоновым лаком (§ 9, 7). Указанный способ серебрения непригоден для металлов цинка и алюминия.
7.	Покрытие копотью
Покрытие копотью предпринимается для: 1) пластинок для записи графика колебательных движений, например камертона (см. т. II, § 24, 9, и рис. 152), 2) сосудов для изучения явлений лучеиспускания и поглощения (см. т. II, § 37, 5, и рис. 268) и 3) гирь для наблюдения явлений полного внутреннего отражения света.
Коптящее пламя даёт керосин, но вследствие дурного запаха паров лучше пользоваться скипидаром. Полезно для закопчения иметь специально на то выделенную спиртовую лампочку со скипидаром. Если не делать большого пламени, то покрывание копотью от лампочки со скипидаром можно произвести в пре-парационной, однако лучше вне помещения.
8.	Выращивание кристаллов
Преподаватель и учащиеся легко могут вырастить кристаллы сравнительно значительной величины, нужные для демонстраций при изложении начатков молекулярно-кинетической теории (см. т. I, § 69 и § 76). Наиболее доступными для получения кристаллов являются вещества: квасцы алюминиевые (бесцветные) и хромовые (красно-фиолетовые), сернокислая медь и двухромовокислый калий (§ 24, 3). Из одной вышеуказанных солей приготовляют в горячей воде насыщенный раствор, который затем сливают в кристаллизатор или стакан. Кристаллизатор полезен, когда кристалл будет выращиваться совершенно свободным; стаканом же пользуются, если выращивание производится на волосе или нитке, конец которой подвешивается внутри раствора (рис. 421). Через сутки сливают в чистую посуду раствор и обнаруживают на стенках или дне взятой посуды многочисленные «детки» — кристаллы. Один из этих кристаллов, наибольший по величине и наиболее правильный по форме !, осторожно отрывают пинцетом. Если выращивание будут производить на нитке, то из образовавшихся на ней кристаллов оставляют один. Затем, вымыв кристаллизатор или стакан и главное удалив оттуда все без исключения кристаллики, вновь наполняют сосуды слитым перед этим раствором и кладут на дно кристаллизатора отобранный кристалл-детку или погружают в стакан нитку с кристалли-
1 Если кристалл окажется повреждённым, например, с отколотым угол ком, то он также годится для дальнейшего выращивания, так как его пра вильная форма восстановится.
§ 26, 9
643
ком на конце. Изо дня в день кристаллы станут расти, причём кристалл, положенный на дно, требует поворачивания (стеклянной палочкой) хотя бы раз в день. При образовании деток на стенках их следует немедленно удалять.
Наибольшими по величине кристаллы могут быть выращены из квасцов. Попеременное ращение их в растворе квасцов то алюминиевых, то хромовых приведёт к красивой слоистости
Рис. 421. Выращивание кристалла в кристаллизаторе и в стакане в подвешенном состоянии.
кристалла, что становится видным при раскалывании кристалла или лучше при его разрезании поперёк лобзиком. Подобным же образом можно вырастить кристаллы поваренной соли или селитры, но они вследствие выветривания недолговечны.
9.' Амальгамирование и мокрое лужение металлов
I.	Амальгамирование цинка. Амальгамирование цинка необходимо при устройстве электродов гальванических элементов Лекланше и хромовых (см. т. II, § 17, 5—7). Амальгамирование производится следующим образом.
Пластинку или палочку цинка очистить от окислов наждачной бумагой. Окислы удалить также из всех раковин и углублений посредством острия ножа или напильника. Промыть цинк в воде и затем опустить одним концом в чашечку, содержащую 10% раствор серной кислоты и несколько капель ртути. Прикоснуться пластинкой или палочкой к ртути, ртуть пристанет к поверхности цинк^. Посредством зубной щётки или тряпичного тампона на палочке растирать ртуть по соседним участкам (рис. 422). Про-амальгамировав до середины, повернуть палочку другим концом и также покрыть его ртутью. Если на пластинке остались хотя бы очень малые пятна и неамальгамированные части, выскоблить их ножом и амальгамировать вновь.
41* Зак. 3022
644
§ 26, 10
II.	Амальгамирование железа. На открытом воздухе или в вытяжном шкафу в фарфоровой или глиняной (глазированной) посуде приготовляют смесь:
ртути.......................................... 12	частей
цинка........................................... 1	часть
железного купороса (сернокислого железа) . .	2	части
соляной кислоты (D — 1,2)....................... 1,5	части
воды .......................................... 12	частей
Порядок приготовления смеси такой: сначала цинк растворяют в ртути, затем железный купорос — в воде, сливают амаль-
Рис. 422. Амальгамирование цинка.
гаму и в этот раствор добавляют кислоту.
Железную пластинку или стержень, очистив поверхность от окислов (§ 11, 14, II), погружают в смесь и нагревают до температуры, близкой к кипению; поверхность железа через короткое время покроется ртутью.
III.	Мокрое лужение меди или железа. Для покрытия оловом металлический предмет очищают от окислов и жира (§ 11, 14) и кипятят в растворе:
хлористого олова ......................* 20'частей
едкого калия (§ 24, 3, VI)............. 10 частей
воды ...................................ЭОО^частей
10. Соли для электролиза и индикаторы
I. Разложение солей с выделением металла. Электролиз раствора сернокислой меди (см. т. II, § 44, 7, и рис. 316) приводит к ясно видимому выделению металла на катоде (угле). При электролизе раствора уксуснокислого свинца (§ 24, 3, XI) металл выделяется в кристаллическом виде и образует форму, напоминающую разветвлённое дерево 1 (см. т. II, § 23, 3, и рис. 142 и 144).
Электролиз едких щелочей КОН и NaOH весьма прост для своего осуществления.
Берут кусочек едкого натра и ножом соскабливают с двух сторон так, чтобы получилась пластинка (§ 24, 3, VI). Ввиду сильного действия едкого натра на кожу рук, его нельзя брать
1 Его иногда называют сатурновым деревом (сатуры — название свинца, применявшееся алхимиками).
§ 26, 10
645
голыми руками, а надо держать при помощи щипцов. На верхней стороне пластинки надо ножом сделать небольшое углубление. Пластинка кладётся на кусок угля или свинца и углубление заполняется с избытком ртутью (рис. 423, Л).
Уголь (или свинец) соединяют с плюсом источника тока; ртуть помощью медной проволоки соединяют с минусом источника. При прохождении тока через едкий натр, который делается проводящим под влиянием влаги, поглощённой из воздуха, на
Рис. 423. Электролиз едкого натра искатели (В и
или кали (А). Полюсо-С).
катоде выделяется металлический натрий, образующий тотчас же с ртутью амальгаму натрия. Эта амальгама сохраняет свойства натрия, например, его способность разлагать воду, чем можно воспользоваться, чтобы доказать присутствие натрия. Если не применять ртути, а непосредственно дотронуться медной проволокой до поверхности едкого натра, то натрий, выделяется в виде мельчайших крупинок.
II. Полюсоискатели. Вопрос об определении электрохимическим способом полюсов у источников тока изложен в т. II, § 44, 4. Приводим наиболее простые способы такого определения медными электродами (концами проволок):
а)	Молоко — на аноде (через несколько минут) чехол из клейстерообразной массы голубоватого цвета, на катоде — выделение пузырей газа.
б)	Картофелина — около анода (через несколько минут) голубоватое окрашивание (см. т. II, рис. 5, VIII).
в)	Раствор серной кислоты или поваренной соли — на катоде (тотчас же) выделение газа (см. т. II, рис. 313).
Для приготовления полюсной бумаги, пропитывают её сначала раствором:
селитры ..............в.......1 часть
воды..................’.......4 части
€46
§ 26, 10
и затем после высушивания — раствором фенолфталеина (§ 24, 14, III) в спирту. Бумагу следует перед употреблением смачивать водой. Красное окрашивание соответствует отрицательному полюсу.
Для заполнения стеклянных трубочек и баночек (рис. 423, В и С), закрытых пробками с пропущенными внутрь медными проволоками, приготовляют сначала раствор селитры (1 часть) в воде (4 части). К этому раствору прибавляют в равном объёме смесь из глицерина (5 частей) и раствора в винном спирте (1 часть) фенолфталеина (0,1 части). Подобная трубочка служит годами, давая красное окрашивание у отрицательного полюса. Для уничтожения окрашивания применять взбалтывание.
III. Соли и индикаторы для электролиза. При демонстрации электролиза солей в U-образных трубках с угольными электродами наиболее рационально применение следующих солей и индикаторов (см. т. II, § 14, 10, и рис. 312, и см. т. I, рис. 205):
Соли и индикаторы для демонстрации электролиза.
Таблица XLVII
Название соли	Реакция	Результат реакции		Индикатор	Окрашивающее действие индикатора	
		катод	анод		катод	|	анод
Сернокислый натрий (гла-	уберова соль)	Na2SO4=Na24-SO4 Na2-f-2H2O= =2NaOH+H2 2SO44-2H2O= =2H2SO4+O2	NaOH	H2SO4 1	Нейтральный раствор лакмуса (фиолетовый)	Красное	Синее
1 Азотнокислый натрий или калий (селитра)	2КМОз=К2+2МОз K2+2H2O=2KOH+ +H2O 4NO3+2H2O= =4HNO3+O2	KOH или NaOH	HNO3	Отвар красной капусты	Синеголубое	Красное
Йодистый калий или натрий	2KJ=K2+J2 K2+2H2O= =2KOH+H2	KOH или NaOH	1	Раствор фенолфталеина (§ 24) Раствор крахмала	Ярко-красное	Коричневожёлтое (без индикатора) (см. т. I, рис. 205) Синее
§26, 11
647
11. Разные рецепты
I. Удаление жирных пятен с бумаги. На жирное пятно накладывают смесь (кашицу) магнезии с бензином. Если пятно через 1—2 часа не исчезнет, операцию повторяют.
II. Удаление с мрамора пятен ржавчины и жира. Для удаления ржавых пятен составляют смесь из равных частей белой глины и сернистого аммония. Смесь накладывают на мрамор, натирают поверхность в течение нескольких минут и затем смывают водой с мылом. Жирные пятна удаляются накладыванием на 1—2 часа смеси (теста) мела с бензином. Смывание производится водой с мылом.
-III. Получение дыма. Для получения дыма, нужного, например, для опытов с дымовыми кольцами, на одно из двух блюдечек наливают аммиака и на другое крепкой соляной кислоты (§ 24, 3, II и XII). В результате химической реакции паров образуется в виде дыма хлористый аммоний нашатырь). Реакция идёт интенсивней, если продувать воздух над жидкостями.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр, Предисловие автора............................................. 3
Часть первая
РОЛЬ Й ЗНАЧЕНИЕ САМОДЕЛЬНЫХ И УПРОЩЕННЫХ ПРИБОРОВ § 1. Самодельные приборы....................................... 9
1.	Основной признак самодельного прибора ................. —
2.	Об установках для-демонстраций ....................... И
3.	Значение изготовления самодельных приборов учителем..	12
4.	Значение изготовления самодельных приборов учащимися.... 17
5.	Об инструментах для изготовления приборов ........... 19
6.	Материалы для изготовления приборов ................. 20
7.	Применение полуфабрикатов при изготовлении приборов.. 25
§ 2.	Упрощённые приборы ...................................... 30
1.	Основные методические требования к физическим приборам ..	—
2.	Различие между упрощёнными и самодельными приборами .. 35
3.	Виды упрощений ...................................... 37
4.	Универсальные и составные приборы ........,.......... 44
§ 3.	Ремесленные навыки учащихся и преподавателя ............. 45
1.	Характер ремесленных навыков, сообщаемых учащимся ..... —
2.	О месте ремесла при кружковых занятиях............... 48
3.	Ремесленные навыки преподавателя..................... 51
§ 4.	О конструировании приборов ............................... —
§ 5.	О расчёте приборов и их копировании...................... 56
§ 6.	Литература .............................................. 52
Часть вторая РЕМЕСЛЕННЫЕ ПРИЕМЫ И ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕХНИКА
§ 7.	Мастерская физического кабинета............................... 74
И Значение мастерской .......................................   “
2.	Набор инструментов ....................................... 75
3.	Рабочее место ............................................ 76
§ 8. Работы с деревом ............................................. 79
1.	Назначение работ ........................................
2.	Материалы (I — общие сведения о лесном материале. II — О строении древесины. III — Сосна. IV — Ель. V Берёза.
Оглавление
649
VI -- Липа. VII—Дуб. VIII—Разные породы древесины. IX— Клеёная фанера. X — Шурупы. XI — Гвозди. XII — Столярный клей. XIII — Стеклянная бумага) ....................   81
3. Инструменты (I — Верстак столярный. II — Верстачная доска.
III — Пилы. IV — Лобзик, пилки и станок для выпиливания.
V — Рубанки. VI — Стамески. VII — Коловорот. VIII — Свёрла.
IX — Шило. X — Отвёртки. XI — Клещи. XII — Киянка. XIII — Рашпиль. XIV—Измерительные инструменты. XV—Струбцин-
ки. XVI — Бруски для точки. XVII— Клеянка)................ 89
4.	Высушивание дерева ..................................... 106
5.	Заточка инструментов (I — Общие сведения. II — Исправление испорченной фаски. III — Заточка инструмента с линейным лезвием. IV — Правка инструмента. V — Затачивание шила. VI — Затачивание пил. VII — Разведение пил) ..................... 107
6.	Распиловка (I — Разметка. II — Поперечная распиловка. III — Распиловка доски на брусья) .....................,.......... 116
7.	Строгание (I — Установка железки у рубанков. II — Строгание вдоль волокна. III — строгание поперёк волокон. IV — Проверка правильности плоскости) ..................................*	. 119
8.	Работа стамеской (I — Резание стамеской поперёк волокон.
II — Резание вдоль волокон. III — Долбление. IV — Комбинирование сверления и долбления) .......................... 125
9.	Сверление и проделывание отверстий ...................   129
10.	Соединения на клею (I—Условия прочности склеивания.
II — Варка клея. III — Водоустойчивый столярный клей) .... 130
II.	Соединения на гвоздях и шурупах (I — Забивание и вытаскивание гвоздей. II — Завёртывание шурупов) .................. 132
12.	Основные виды школьных изделий из дерева ............... 136
13.	Основания и устройство ножек (I — Основания. II — Ножки). 138
14.	Соединения досок и брусков под прямым углом (I — Прямой шип. II — Соединения брусков в поддерева и планок ребром внахлёстку. III — Соединения досок и планок плашмя внакладку) ..........................................-........
15.	Изготовление стоек (I — Различные способы укрепления стоек. II — Повышение прочности стойки) ..........................
16.	Расклинивание .........................................
17.	Выпиливание и резание фанеры...........................
18.	Соединения клеёной фанеры .................;...........
19.	Шлифование древесины (I — Шлифование циклей и стеклом.
II — Шлифование стеклянной бумагой) ....................
§ 9.	Окрашивание и покрывание лаками........................ 151
1.	Назначение работ ........................................ —
2.	Материалы (I — Сухие минеральные краски. II — Масляные краски. III — Краски с испаряющимися растворителями. IV — Анилиновые краски. V — Акварельные краски. VI — Масляный лак. VII — Олифа и варка её. VIII — Сиккатив. IX — Спиртовой лак. X — Спирты. XI — Скипидар. XII — Ацетон, амилацетат и бумилацетат. XIII—Жидкое (растворённое) стекло. XIV — Пемза ....................................................... —
3.	Инструменты (I — Кисти щетиновые. II — Волосяные кисти.
III — Шпатель) .......................................... 160
4.	Окраска проекционных экранов (I — Состав клеевых красок.
II — Чёрная клеевая краска. Ш — Белая краска для экранов.
IV — Серебряная краска для экранов. V — Окраска экрана). 161
650
Оглавление
5.	Окрашивание масляной и эмалевой красками (I — Подготовка поверхности. II — Шпаклёвка. III — Покрывание олифой. IV — Покрывание масляным лаком. V — Окрашивание масляной и эмалевой красками. VI — Матовая окраска) ...................
6.	Покрывание дерева лаком (I — Подготовка поверхности. II — Окрашивание дерева перед покрыванием лаком. III—Вошение дерева. IV — Покрывание спиртовым лаком) ...................
7.	Сапоновый лак и его изготовление ........................
8.	Лак для окрашивания металлов, светофильтров, электрических лампочек ...................................................
9.	Серебряный и золотой лаки ...............................
10.	Асфальтовый лак .........................................
11.	Огнеупорная окраска .....................................
12.	Окрашивание классной доски ..............................
163-
167
170
171
172'
173
§ 10.	Литьё и работы с пластическими материалами .............. 174
1	. ^Назначение работ ..................................... —
2	.*Материалы (I — Алюминий. II—Свинец и гарт. III — Цинк.
IV — Олово. V — Парафин. VI — Воск. VII — Канифоль.
VIII — Смолка. IX — Вар. X — Пластелин. XI — Сургуч.
XII — Глина. XIII — Хлебный мякиш. XIV—Гипс) ......... 176*
3.	Формы для литья гипса и металлов (I — Приготовление «раствора» гипса. II—Модели. III — Формы для литья из гипса.
IV — Формы из гипса и глины для отливок из металлов. V — Простейшие формы для отливки из металлов) ............. 179
ч.	Плавление и отливка (I — Плавление металлов. II — Приготовление сплавов. III — Сплавы свинца и олова для пайки. IV —Сплавы Вуда и Д’Арсе. V—Отливка палочек припоя.
VI —Отливка тары (дроби). VII — Отливка металлов в формах. VIII — Плавление воска, парафина и т. п. IX — Отливка из парафина) ...........................................
5.	Пропитывание парафином бумаги, дерева, изоляции у проводов
(I — Назначение пропитывания парафином и воском. II — Пропитывание парафином бумаги и поделок из неё. III — Пропитывание парафином дерева, пробки и других пористых мате-риалов. IV — Пропитывание парафином изоляции у проводов). 192
6.	Лепка из воска и парафина (I —Придание парафину пластических свойств. II — Изготовление шариков) ...............
7.	Замазки (I —Виды замазок. II— Важнейшие условия для прочного соединения замазками. III — Масляные (оконные) замазки. IV — Менделеевская и фарадеевская замазки. V — Замазки разные) ........................................... —
8.	Сгибание и склеивание плексигласса (I — Нагревание. II — Сгибание под углом. III — Формование вытяжными штампами.
IV — Склеивание) ...................................... 201
§ 11. О слесарном деле ....................................... 2С5
1.	Назначение работ ..................................... ...
2.	Материалы (I —Железо. II —Латунь. Ш — красная ”медь’
IV —Алюминий. V —Цинк. VI —Мрамор VII —Шифер, асбестоцемент. VIII — Фибра. IX — Текстолит. X — Эбонит. XI — Плексигласе. XII — Ретортный уголь) ........ 206
3.	Инструменты^ (I — Тиски. II — Наковальня. III — Молотки.
IV—Гаечный ключ. V — Отвёртка. VI — Дрель и свёрла. VII — Напильники. VIII—Слесарная ножовка. IX — Зубило,
Оглавление
65 В
керн, пробойник. X — Измерительный и чертёжный инструмент.
XI — Наждачная бумага) ................................ 211
4.	Отжиг ................................................ 222
5.	Об отпуске и закалке стали ............................. —
6.	Ковка (I — Назначение ковки. II — Оттягивание конца проволоки лопаточкой. III — Придание упругих свойств проковкой) ..................................................... 224
7.	Рубка (I — Обрубание проволоки и стержней на уголке. II — Рубка зубилом) ........................................... 225
8.	Резание ножовкой (I — Приёмы резания. II — Вырезывание ножовкой кружков) ........................................ 227
9.	Проделывание отверстий (I — Пробивание отверстий. II — Разметка III — Приёмы сверления. IV — Резенковка. V—Проделывание крупных отверстий. VI — Уменьшение и расширение небольших отверстий. VII — Особенности сверления плексигласса и мрамора) ............................................ 230
10.	Опиливание металла (I — Основные приёмы опиливания.
II — Проверка правильности углов и плоскостей. III — Специальные приёмы опиливания) ............................ 236-
11.	Сгибание металла под углом .......................... 241
12. Соединения металлических частей (I — Соединение на болтах.
II — Склёпывание) ........................................
13. Отделка поверхности металла. (I — Окраска. II — Полировка цветных металлов. III — Воронение и оксидирование стали
(железа). IV — Химические способы окраски поверхности.... 243 14. Удаление ржавчины и окислов у металлов (I — Механическая
и химическая очистка. II — Удаление ржавчины. III — Химическое травление. IV — Составы для чистки металлических частей. V — О защите от коррозии) ......................... 245
15.	Конструкции вращающихся валов у приборов. (I — Общие требования к конструкциям. II — Горизонтальные валы для моделей. III — Вертикальные валы для моделей. IV — Укрепление роторов и колёс на валах) ....................... 248
16.	Подшипники (I — ПГарикоподшипники. II — Конструкции само-
дельных подшипников.’ III — Конструкции подшипников для стрелок) ................................................ 254
17.	Смазка (I — Назначение смазки. II — Смазочные материалы. III — Виды подшипников у приборов и школьных машин. IV — Несмазываемые механизмы. V — Промывка механизмов и смазывание) ................................   255
§ 12.	Паяние ................................................. 261
1.	Значение паяния .........................................
2.	Инструменты и материалы (I — Паяльники и их изготовление. II — Оловянно-свинцовый припой. III — Тиноль. IV — Флюсы или плавни) .........................................
3.	Подготовка предмета к паянию...........................
4.	Подготовка паяльника ..................................
5.	Залуживание места спая ................................
6.	Паяние ..............................'.................
7.	Спаивание листового металла ...........................
262
268
269
271
273
274
8.	Спаивание проволоки листового металла.................
9.	Спаивание проволок ...................................
10.	Запаивание отверстий ..................................
11.	Особенности пайки цинка, свинца, алюминия (I — Пайка цинка. II — Пайка алюминия. III — Пайка свинца) ..............
275
276
277
<652
Оглавление
§ 13.	Работы из листового металла (жесть) ..................... 278
1.	Назначение работ ........................................ —
2.	Материалы (I — Белая жесть. II — Консервные банки. III — Кровельное железо. IV — Листовые латунь, медь. V — Листовой алюминий. VI — Листовой свинец. VII — Фольга. VIII — Станиоль. IX — Сусальное золото. X — Канитель. XI — Металличе-
ская сетка. XII — Металлические трубки) ................ 280
3.	Инструменты (I—Молоток и киянка. II — Ножницы. III — Опорные приспособления)	........................... 284
4.	Предохранение жести от ржавления....................... 286
5.	Выпрямление жести, фольги	и станиоля................... 287
6.	Резание жести ........................................... —
7.	Проделывание отверстий ................................ 289
8.	Сгибание жести под углом (I — Назначение сгибания. »П — Последовательность операций. III — Двугранный уголок.
IV — Трехгранный уголок. V—Г- и П-образные стойки. VI — Скобы) ................................................... —
9.	Отгибание края и Завёртывание........................   293
10.	Свёртывание корытца или противня....................... 294
П. Соединение листов* пайкой .............................. 295
12.	Соединение листов швом ................................   —
13.	Изготовление цилиндра ................................. 297
14.	Изготовление баночки (I — Впайка дна. II — Вставка дна со швом)................................................... 298
15.	Об изготовлении конуса ...............................  299
16.	Обработка металлических трубок (I — Разрезание трубок.
II — Сгибание трубок. III — Заделка концов трубок.
IV — Свёртывание трубок из жести) ...................... 300
17.	Наклеивание станиоля на стекло ........................ 301
§ 14. Работы из проволоки .....................................  302
I.	Назначение работ ...............,......................   —
2.	Материалы (I—• Медная проволока. II—Железная проволока. III —Стальная проволока. IV — Алюминиевая проволока. V — Латунная проволока. VI — Никелин и нихром. VII — Проволочные пружины) ..................................... 303
3.	Инструменты (I — Кусачки. II — Плоскогубцы. III — Круглогубцы) .. ............................................   306
4.	Измерение толщины проволоки (I — Штангенциркуль. II — Винтовой микрометр. III — Косвенные способы измерения).... 307
5.	Выпрямление проволоки (I — Выпрямление молотком. II — Выпрямление протягиванием) ................................ 311
6.	Резание проволоки ..................................... 313
7.	Сгибание проволоки (I — Сгибание проволоки под прямым углом. II — Изготовление крючков и колечек. III — Сгибание колец крупного диаметра) .................................... —
8.	О скручивании проволок ..............................   316
9.	Связывание (I — Связывание проволокой предметов. II — Соединение деталей обкручиванием. III— Сращивание проволок.
IV — Привязь к роликам) ................................ 318
10. Изготовление спиралей и спиральных пружин (I — Назначение спиралей и пружин. II — Наматывание спиралей. III — Намотка пружины. IV — Изменение шага витков пружины. V — Распрямление спиралей и пружин. VI — Заделка концов . пружины и устройство указателей) .........................
11. Расчёт цилиндрических пружин с круглым сечением проволоки (I — Основные формулы для расчёта пружины. II —
Оглавление
653
Определение данных пружины по таблице. III — Оправки для навивания цилиндрических пружин. IV — Расчёт пружины
по формулам) ........................................... 329
12. Пружины как двигатель и как тормоз ..................... 336
§15. Электромонтаж............................................ 337
1.	Назначение работ ......................................... —
2.	Материалы (I — Обозначение конструкции электрических проводов по ОСТ-7885. II — Сечения электрических проводов. III — Марки проводов низкой и высокой изоляции. IV — Допустимая нагрузка-и ток плавления. V —Никелин и нихром.
VI — Изолирующая лента. VII—Монтажная арматура) ........ 339
3.	Инструменты ............................................ 350
4.	«Барашки» .............................................. 351
5.	О хранении проводов..................................... 352
6.	Выпрямление проводов ................................... 353
7.	Резание проводов ....................................... 354
8.	Удаление изоляции у проводов (I — Удаление эмали. II — Удаление хлопчатобумажной изоляции. III — Удаление резиновой изоляции) ..........................;................. —
9.	Сращивание и отращивание проводов и шнуров (I — Сращивание обмоточных проводов. II — Сращивание проводов ПР и ШР. III — Отращивание проводов и шнуров) ................ 356
10.	Спаивание проводов (I — Спаивание осветительных проводов. II — Сваривание скруток. III — Спаивание обмоточных и монтажных проводов. IV — Спаивание тинолем. V — О спаивании алюминиевых проводов) .......................... 358
11.	Изолирование проводов (I — Обмотка лептой под привязь.
II — Изолирование скруток проводов ПР. III — Изолирование у обмоточных проводов) ............................. 363
12.	Зарядка монтажной арматуры (I — Заделка концов провода петелькой. II — Заделка концов провода тычком. III — Заделка концов провода	вилочкой) ......................... 364
13.	Установка клемм и	гнёзд ............................... 366
14.	О радиомонтаже ........................................ 368
15.	Установка роликов ..................................... 369
16.	О расчёте магнитопроводов и обмоток (I — Назначение обмоток. II — О магнитной цепи. III — О расчёте силового потока в железном магнитопроводе. IV — Величина силового потока для безжелезных обмоток. V — Расчёт подъёмной силы электромагнита. VI — Расчёт катушки для электромагнита)..
17.	Изготовление сердечников (I—Материал для сердечников.
II — Значение отжига железа. III — Особенность сердечников
для приборов переменного тока. IV — Основные формы сердечников. V — Устройство сердечников для электромагнитов.
VI — Простейшие сердечники для трансформаторов. VII — Нормальные сердечники для трансформаторов) ................... 378
18.	О расчёте маломощных трансформаторов (I — Назначение и последовательность расчёта. II — Расчёт мощности. III — Расчёт железного сердечника. IV — Расчёт обмоток) ............ 386
19.	Намотка катушек (I — Изолирование сердечника от обмотки.
II — Выводы концов и отводы от обмотки. III — Намотка вручную и на станке. IV — Заделка концов обмотки) ............. 391
20.	Намагничивание и размагничивание током (I — Материал для намагничивания. II Намагничивание постоянным током. 1П — Намагничивание переменным током. IV — Размагничивание током) ....................................................
654
Оглавление
§ 16.	Мытьё и сушка стеклянной посуды............................ 395
1.	Назначение работ ......................................... —
2.	Стеклянная посуда (I — Колбы. II — Химические стаканы.
III	— Пробирки. IV — Колбы конические. V — Воронки.
VI	— Цилиндры стеклянные. VII — Склянки Вульфа. VIII — Сосуды цилиндрические. IX — Чашки цилиндрические.
X	— Аквариумы. XI — U-образные трубки) ................. 396
3.	Удаление затвердевших^ веществ и пятен. (I — Кристаллы и осадки. II — Олифа, масла, лак. III — Керосин. IV — Ртуть. V — Осадки на электродах. VI — Пятна на стекле). 401
4.	Промывка водой ......................................... 402
5.	Промывка дистиллированной водой ........................ 404
6.	Мытьё трубки Торичелли .................................   —
7.	Сушка посуды (I — Естественная сушка. II — Сушкё нагреванием и продуванием воздуха) ......................... 405
§ 17.	Работы с пробкой и резиной (каучуком) ..................... 406
1.	Назначение работ ........................................ —
2.	Материалы (I — Пробки корковые. II — Сорта вулканизиро-
- ванного каучука. III — Каучуковые трубки. IV — Листовой каучук. V — Каучуковые нити. VI — Каучуковые изделия.
VII — Каучуковые пробки) ................................ 409
3.	Инструменты (I — Пробкомялка. II — Свёрла для пробок.
III — Нож для точки свёрл. Натачивание свёрл) .......... 414
4.	Хранение корковых пробок. Разваривание ................. 417
5.	Уход за каучуковыми изделиями и хранение их.............. —
6.	Обрезание пробок ножом ................................  418
7.	Опиливание пробок напильником........................... 419
8.	Подбор и пригонка пробки к горлышку..................'.	—
9.	Заливка пробок ......................................... 420
10.	Сверление и прожигание пробок.......................... 422
11.	Сверление резиновых пробок ............................ 425
12.	Резание листового каучука ............................... —
13.	Проделывание отверстий в каучуке ........................ —
14.	Соединение каучуковых трубок .......................... 426
15.	Заглушка концов каучуковых трубок...................... 428
16.	Зажимы для каучуковых трубок............................. —
17.	Склеивание каучука .................................... 431
18.	Упрочнение тонкостенных каучуковых трубок ............. 432
19.	Каучуковые и пробковые клапаны .......................... —
20.	Корковые пробки как конструктивный материал ........... 434
§18.	Резание, сверление и шлифовка стекла ....................... 435
1.	Назначение работ ......................................... —
2.	Материалы (I — Плоское или листовое стекло. II — Бутылки и банки. III — Цилиндрическое стекло (стеклянные трубки).
IV—Разные материалы .....................................  437
3.	Инструменты (I — Алмаз. II— Стеклорез. III — Нож для резки стекла. IV—Свёрла для стекла) .......................... 440-
4.	Резание плоских стёкол (I — Общие указания о резании.
II—Разламывание стёкол после надреза алмазом) ........... 443
5.	Вырезание стеклянных кружков ........................... 446
6.	Резание узких трубок .................................... 447
7.	Резание широких трубок и бутылок (Т — общие указания.
II — Разрезание проволочным раскалённым крючком. III — Разрезание проволокой, накалённой током. IV. Разрезание
Оглавление
655
остроконечным пламенем. V — Разрезание нагреванием
трущейся бечёвки) ....................................... 448
8.	Отделка краёв у стекла ................................. 451
9.	Пришлифовка стёкол (I — Общие указания. II — Притирка цилиндрического стекла и пластинки. III — Притирка кранов и стеклянных пробок...................................
10.	Сверление стекла ......................................  454
11.	Изготовление сосуда с плоскопараллельными стенками ..... 455
12. Разные рецепты и советы (I — Матирование стекла. II — Нанесение зеркального слоя. III — Вытравление надписей на стекле. IV — Карандаши для писания на стекле. V—Мытьё и протирка стёкол. VI — Клей для стекла, фарфора и др. VII — Окрашивание стёкол прозрачными лаками. VIII —За-
мазка для приклеивания металлических пластинок к стеклу) ................................................... 456
§ 19.	О Стеклодувном деле. Горелки............................... 460
1.	Назначение работ ......................................... ~
2.	Стеклянные легкоплавкие трубки ......................... 461
3.	Горелки для обработки стекла и других материалов (I — Газовые горелки с дутьём (стеклодувные). II — Паяльная лампа. Ilf—Лампы Бартеля. IV — Примус. V — Спиртовка. VI — Керосиновая горелка) .......................... 462
4.	Устройство для дутья (I — Назначение дутья. II — Паяльная трубка. III — Пульверизаторный воздушный насос.
IV —Мех) ................................................ 469
5.	Свойства пламени (I — Строение пламени. II — Форма пламени. III — Температура пламени) .......................... 472
6.	Роль молекулярных сил и силы тяжести в стеклодувных оаботах.................................................... 4?7
7.	Некоторые общие указания .............................. —
8.	Сгибание трубок под углом	и	U-образных.................. 478
9.	Отделка концов у трубок................................. 480
10.	Оттягивание трубок ..................................... 481
11.	Изготовление капилляра ................................. 483
12.	Запаивание трубок ........................................ —
13.	Спаивание трубок ......................................... ~
14.	Изготовление тройника .................................... —
15.	Выдувание шарика на конце	трубки ................... 485
16.	Изготовление вороночки ..... 486 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
§ 20. Картонажные работы ......................................
1. Назначение работ .....................................
2. Материалы (I — Картон. II — Бумага. III — Клей) ......... 488
3. Инструменты (I — Картонажный нож. II — Ножницы. III — Линейка железная. IV — Фальцбейн или косточка. V —
Подрезная доска. VI — Кисть) ............................. 490
4. Распрямление измятой бумаги ............................. 492
5. Изготовление выкройки '(чертёж) ........................... —
6. Обезание бумаги и картона................................ 493
7. Сгибание бумаги под углом................................ 495
8. Сгибание и соединение картона под углом ................. 496
9. Проделывание отверстий .................................. 499
10. Закрепление ниток на бумаге и картоне.................... 500
11. Склеивание геометрических тел ............................. —
12. Наклеивание бумаги. Склеивание картона .................. 503
13. Изготовление каркасов для намотки катушек ............... 506
€56
Оглавление
§21. Работы с волокнистыми веществами ............................ 508
1.	Назначение работ .......................................... —
2.	Материалы (I — Вата. II — Кожа. III — Нити. IV — Асбест. V — Шёлк. VI — Кора древесная.) ............................. 509
3.	Узлы (I — Связывание концов нитей. II — Привязь конца нити к телу. III — Связывание пучка) ........................ 518
4.	Специальные виды привязей (I — Привязь трубок и обвязка концов. II — Привязывание пробок к горлышку. III — Оттяжка и раскосы из ниток) ................................. 517
о. Подвесы (I — Однонитный подвес с ориентирующей головкой.
II — Двухнитный ориентирующий подвес. III — Подвесы для маятников) ............................................... 529
6.	Сообщение вращения посредством нити ..............*.....	525
7.	Деформации органических волокон и тканей от влажности...	525
8.	Сгибание древесины....................................... 527
9.	Ремонт поршней. (I — Обмывание нитками стеклянных поршней. II — Смена кожи у поршней насосов) ................. 529
10.	Уменьшение и увеличение трения у дерева и других волокнистых веществ .............................................. 531
§ 22.	Кинопроектирование немых фильмов ............................. —
1.	О подготовке преподавателя к пользованию кинопроекторами. —
2.	Электрическая часть кинопроектора УП-2 (I — Общая схема электрической части. II — Электрическая лампочка. III — Электромотор. IV — Реостат. V — Переключатель) .............. 532
3.	Электрическая часть кинопроектора 16-НП-6 (I — Общая схема. II — Электрическая лампа. ill — Электромотор.
IV — Переключатель и выключатель) ........................ 535
4.	Приключение кинопроекторов УП-2 и 16-НП-6 к сети освещения (I —Включение через трансформатор. II —Включение через реостат) ......................................   541
5.	Оптическая часть проекторов УП-2 и 16-НП-6 (I — Оптическая часть УП-2. II — Оптическая часть 16-НП-6. III — Уход за оптикой) ................................................. 548
6.	Центрирование света у проектора УП-2 (I — Установка лампы. И — Установка рефлектора. III — Проверка) ............ 545
7.	Центрирование света у проектора 16-НП-6 ................. 548
8.	Фонарь и охлаждение проектора УП-2 .................... —
9.	Фонарь и система охлаждения проектора 16-НП-6........... 549
10.	Основные части кинопроекторов УП-2 и 16-НП-6 ..........
11.	Моталка кинопроектора 16-НП-6 и переметка ленты ........ 551
12.	Моталки кинопроектора УП-2 и перемотка на ней ленты....	552
13.	Зарядка кинопроектора УП-2 фильмом ..................... 554
14.	Зарядка фильмом проектора 16-НП-6....................... 557
15.	Проектирование фильма аппаратами УП-2 и 16-НП-6 .......
16.	Смазка кинопроектора УП-2 .............................. 560
17.	Смазка кинопроектора 16-НП-6 ........:.................. 661
18.	Об устранении неисправностей ............................. —
19.	Киноплёнка, хранение и склеивание её (I — Общие сведения о киноплёнке. II — Склеивание плёнки) ......................... —
20.	О получении учебных кинофильмов ........................ 565
21.	Экран .................................................... —
22.	Литература ............................................. 567
§ 23.	Аккумуляторы, типы их и уход за ними........................ 569
1.	Назначение работ	..................................... —•
2.	Сравнение свойств	щелочных	и	кислотных аккумуляторов ....	—
Оглавление	65 Т
3.	Типы свинцовых аккумуляторов и их маркировка ........... 570
4.	Типы щелочных аккумуляторов и их маркировка............. 574
5.	Признаки необходимости замены раствора ................. 576
6.	Растворы и заполнение ими аккумуляторов ................ 577
7.	Причины порчи аккумуляторов и «лечение» их (I — Щелочные аккумуляторы. II — Кислотные (свинцовые) аккумуляторы) 578
8.	Правила ухода за аккумуляторами ........................ 582
9.	Типы гальванических элементов .......................... 584
§ 24.	Приготовление растворов .................................   587
1.	Назначение работ ......................................... —
2.	О технике безопасности ................................ 590’
3.	Химикалии (I — Серная кислота. II — Соляная кислота.
III — Азотная кислота. IV — Уксусная кислота. V — Щавелевая кислота. VI — Едкие щёлочи. VII — Сернокислая медь. VIII—Двухромовокислый калий и натрий. IX — Сода углекислая и двууглекислая. X — Йодистый калий и натрий. XI — Азотнокислое серебро. XII — Соли ртути. XIII — Уксуснокислый свинещ XIV — Раствор аммиака.
XV — Разные) ........................................... 59Г
4.	Хранение химикалиев ................................... 596'
5.	Посуда для хранения химикалиев .....'................... 597
6.	Концентрация растворов (I — Расчёт концентрации. II — Перерасчёт водных растворов с процентов по весу на части.
III	— Концентрация по градусам Боме и удельному весу.
IV	— Насыщенные растворы) ............................   598
7.	Правила приготовления водных растворов солей........... 602
8.	Растворы кислот ...................................... 605-
9.	Растворы едких щелочей ................................ 607
10.	Таблицы некоторых физических данных растворов кислот, едких щелочей и солей (C11SO4 и NH4CI) .................... 608
11.	Температура кипения водных растворов .................. 609
12.	Охлаждающие смеси ....................................... —
13.	Мыльный раствор для пузырей и плёнок .................. 610
14.	Окрашивание воды (I — Марганцевокислый калий. II —
Эозин. III — Фенолфталеин. IV—Флуоресцин. V — Краски — 15. Окрашивание спирта и керосина ......................... 612'
16.	Дистиллирование воды (I — Самодельные установки. II
17.	Фильтрование (I — Простейший	бумажный фильтр. II —
Плоёный бумажный фильтр.	III — Фильтрование	при
пониженном давлении) ....................................... 615
18.	Фильтрование кислот ...................................... 618
19.	Растворы для опыта Плато ................................ 619*
§ 25. Гальванопластика и гальваностегия ......................... 620
1.	Назначение работ и их последовательность .............. —
2.	Материалы (I — Венская известь. II — Графит. III — Медь и никель для анодов) -..................................... —
3.	Подготовка металла для гальваностегии .................... 621
4.	Химическая очистка или травление ......................... 622
5.	Обезжиривание ............................................. —
6.	Устройство гальваностегической ванны ..................... 623
7.	Схема включения ванны в электрическую цепь ............... 625
8.	Нормы силы тока .......................................... 626
9.	Процесс покрывания ........................................ —
10.	Отделка поверхности после покрывания ..................... 627
658
Оглавление
11.	Рецепты растворов для ванн ................................ —
12.	Покрывание металлом непроводящих предметов .............. 628
13.	Гальванопластика ...................................... 629
ф 26. Физико-химические работы ................................... 630
Ь Назначение работ ........................................... —
2.	Добывание газов: углекислого и водорода (I — Аппарат Киппа. II — Самодельные приборы) .......................... 631
3.	Очистка ртути (I — Механическая очистка. II—Химическая очистка) ............................................  633
4.	Приготовление теплочувствительной и люминесцирующей красок (I—Теплочувствительная соль CuHgJ3. II — Теплочувствительная соль AgsHgJ4.	Ill — Приготовление люмине-
сцирующего состава) ..................................
5.	Кислотоупорная краска для дерева ........................ 638
6.	Серебрение стекла и металла (I — Назначения серебрения.
Ч—	Способ Люмьера. III — Способ Брэшера. IV — Серебрение меди и других металлов) ............................. —
7.	Покрытие копотью ........•............................... 642
8.	Выращивание кристаллов..................................... —
9.	Амальгамирование и мокрое лужение металлов (I — Амальгамирование цинка. II — Амальгамирование железа. III — Мокрое лужение меди или железа) ............................. 643
40.	Соли для электролиза и индикаторы (I — Разложение солей с выделением метала. II — Полюсоискатели. III — Соли и индикаторы	для	электролиза) ...................... 644
11. Разные рецепты	..................................... 647
Оглавление ................................................ 648
СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ, ПОМЕЩЕННЫЕ В ТЕКСТЕ
1.	Пиломатериалы	(толщина	и	ширина) ...................... 82
II.	Углы заострения для различных инструментов ............. ПО
III.	Диаметры отверстий для завёртывания шурупов в различные материалы ............................................ 136
IV.	Заготовки из досок, тёса и других пиломатериалов для самодельных приборов ......................................   138
V.	Некоторые анилиновые и другие краски .................. 155
VI.	Состав клеевых и масляно-клеевых шпаклёвок (в частях) ....	165
VII.	Протравы для некоторых пород древесины................. 168
VIII.	Оловянно-свинцовые припои ............................. 188
IX.	Легкоплавкие сплавы Вуда и д’Арсе...................... 189
X.	Физико-технические данные для плексигласса............
XI.	Размеры паяльников ..................................... 263
XII.	Флюсы для пайки оловянно-свинцовыми припоями .......... 267
XIII.	Цилиндрические пружины из проволоки ПК диаметром 1;
1,5; 2 и 2,5 мм........................................ 331
XIV.	Цилиндрические пружины из проволокй ПК диаметром 0,1 — 0,9 мм ..................................................... 332
XV.	Оправки для навивания цилиндрических пружин из проволоки ПК ................................................... 334
XVI.	Толщина, сечение, вес и сопротивление при 15° С медной проволоки диаметром	от 0,05 до 5,00 мм................ 340
XVII.	Сечение, толщина, вес и сопротивление медных однопроволочных и многопроволочных проводов ......................... 342
XVIII.	Длительно допустимая нагрузка на медные провода с нормальной резиновой изоляцией, выдерживающей температуру
Оглавление
659
нагрева, токопроводящих жил 30г при температуре окружающей среды +25° С	.................................. 344
XIX.	Ток плавления различных	проводов ....................... 345
XX.	Химический состав и основные данные сплавов высокого сопротивления ................................................. 346
XXI.	Выбор (для реостатов) диаметра никелиновой проволоки в зависимости от нагрузки ....................................... —
XXII.	Толщина, сечение, вес и сопротивление никелиновой проволоки ........................................................... —
XXIII.	Толщина, сечение, вес и сопротивление нихромовой проволоки ........................................................ 347
XXIV.	Деревянные розетки и шурупы для крепления осветительных арматур и приборов ........................................ 349
XXV.	Подбор установочных материалов для шнура марки ШР и провода марки ПРД ...........................................
XXVI.	Подбор установочных материалов для проводов марки ПР.. 350
XXVII.	Стандартные размеры колб ................................ 400
XXVIII.	Стандартные стаканы ........................................ —
XXIX.	Размеры каучуковых пробок по ОСТу (в мм) ................ 414
XXX.	Общая длина стеклянных трубок в 1 кг .................... 439
XXXI.	Сравнение свойств щелочных и кислотных аккумуляторов ........................................................... 570
XXXII.	Электрические характеристики кислотных радионакальных батарей ........................................................ 571
XXXIII.	Электрические и конструктивные данные кислотных аккумуляторных батарей................................................ 572
XXXIV.	Электрические характеристики кислотных радиоанодных батарей ............................................................ —
XXXV.	Щелочные аккумуляторные элементы ........................ 574
XXXVI.	Щелочные аккумуляторные батареи для еакала	и	анода	....	575
XXXVII.	Щелочные аккумуляторные батареи ............................ —
XXXVIII.	Изменение плотности электролита кислотного аккумулятора при различной степени разряжённости....................... 576
XXXIX.	Гальванические элементы и батареи ........................ 586
XL.	Удельный вес и концентрация водных растворов	аммиака....	595
XLI.	Для перерасчёта водных растворов с процентов по весу на части ....................................................... 500
XLII.	Растворимость солей и оснований в воде при 18° ........... 602
XLIII. Некоторые физические данные водных растворов кислот и щелочей ....................................................... 608
XLIV. Некоторые физические данные водных растворов солей CuSO4 и NH4C1 ............................................. —
XLV.	Температура кипения растворов NaCl и NH4C1 различной концентрации ................................................ 509
yt количества химикалиев для серебрения зеркал................... 640
XLVil. Соли и индикаторы для демонстрации электролиза ........... 646
Редактор Af. А. Ушаков Техн. ред. Я. Я. Цирульницкий и Я. В. Рыбин
Подписано к печати 9/VII 1953 г. А04307 Тираж 25 тыс. экз.
Бумага 60 X 921/ ]6 = 20,75 б. л. — — 41^ печ. л. Учётно-изд. л. 42,55 Цена без переплёта 12 р. 75 к.
Переплёт 80 коп.
Типография Металлургиздата, Москва, Цветной бульвар, д. 30
Цена 13 р. 55 к.