BUM! Van de Graaffin Generaattori ja Styrox-Purkaus, joka Räjäyttää Tajunnan
Olen Ken Kuwako, tiedeohjaajasi. Joka päivä on koe.
Jättipurkaus staattisesta sähköstä?! Luodaan ihmeitä tieteen voimalla!
Se ”napsahdus!”, jonka kuulet talvipäivänä koskettaessasi ovenkahvaa ja päästät äänen ilmoille. Monille ”staattinen sähkö” saattaa olla vain kiusallinen pikkuhäirikkö. Mutta entä jos tuo pieni sähkövaraus pitääkin sisällään valtavan voimakkaan energian?
Uskomatonta, mutta totta! Tällä kertaa tartumme dynaamiseen kokeeseen: käytämme Van de Graaffin generaattoria, joka tuottaa valtavasti staattista sähköä, ja lennätämme sillä suuren määrän styrox-rakeita ilmaan – kuin tulivuori purkautuisi! Kun näet staattisen sähkön ”työntövoiman” omin silmin, mielikuvasi siitä kääntyvät taatusti päälaelleen!
Tässä ovat ”purkauksen” ainekset: styrox-rakeet.
Nämä rakeet laitetaan pohjastaan reijitettyyn muovikuppiin ja kiinnitetään Van de Graaffin huipulle. Nyt olemme luoneet tilanteen, jossa magmaa on kertynyt tulivuoren huipulle.
On aika kytkeä Van de Graaff päälle! Hiljaisen moottorin äänen säestämänä näkymätön energia kerääntyy kraatteriin… Katso lopputulos videolta!
Kun kytkin laitetaan päälle…
BUM! Jättipurkaus!
Styrox-rakeet sinkoilevat ilmaan vauhdikkaasti, aivan kuin niillä olisi oma elämä!
Miksi purkaus tapahtuu? – Negatiivisten varausten ”ruuhkajuna”
Tämän erikoisen ilmiön avain on staattisen sähkön todellinen olemus: elektronit (-). Van de Graaff -generaattori kerää kytkimen painamisen jälkeen metallipalloon valtavan määrän negatiivista sähköä (elektroneja). Sama negatiivinen varaus siirtyy myös sen päällä oleviin styrox-rakeisiin.
Mitä tapahtuu seuraavaksi? Jokainen styrox-rae varautuu samalla negatiivisella sähköllä. Sähköllä on tärkeä sääntö: samankaltaiset varaukset hylkivät toisiaan. Negatiivisella sähköllä ylilatautuneet styrox-rakeet alkavat työntää toisiaan pois huutaen ”Enää en kestä, älä tule lähemmäs!”. Kun työntövoima saavuttaa huippunsa, ne sinkoutuvat ilmaan samanaikaisesti. Tämä on ”staattisen sähkön purkauksen” todellinen luonne. Säteittäisesti leviävä näkymä on suorastaan mahtava – ikään kuin sähköä hylkivien voimaviivat (sähkökentän viivat) näkyisivät silmillemme!
Milloin vetovoimaa, milloin hylkimistä? Sähkön oikukas Tsundere-luonne!
Entäpä jos pidät seuraavaksi styrox-rakeita kädessäsi ja viet ne lähelle käynnissä olevaa Van de Graaffin generaattoria? Tällä kertaa ne imeytyvät siihen kiinni, kuin magneettiin!
Vähän aikaa sitten ne hylkivät toisiaan, nyt ne vetävät puoleensa – kummallista! Mutta jos katsot tarkasti, huomaat, että palloon tarttuneet rakeet sinkoutuvat taas äkillisesti irti. Mistä tämä johtuu? Syynä on ilmiö nimeltä ”sähköinen induktio”.
Van de Graaffin suuri negatiivinen varaus (-) hätistää lähelle tuodussa styrox-rakeessa olevat negatiiviset varaukset (-) kauemmas huutaen ”Pois tieltä!”. Tämän seurauksena pallon lähempänä oleva puoli varautuu positiivisesti (+).
Sähköllä on toinenkin sääntö: erilaiset varaukset vetävät puoleensa toisiaan. Van de Graaffin negatiivinen varaus (-) ja styrox-rakeen positiivinen varaus (+) vetävät toisiaan puoleensa ja rae tarttuu palloon kiinni.
Kuitenkin heti tarttumishetkellä Van de Graaffista virtaa raeeseen suuri määrä negatiivisia varauksia (-), ja styrox-rae muuttuu lopulta myös negatiivisesti varautuneeksi (-). Koska varaukset ovat jälleen ”samankaltaisia”, ne alkavat tällä kertaa hylkiä toisiaan ja rae sinkoutuu irti. Välillä ne vetävät puoleensa, välillä ne karkottavat toisiaan. Tässä näemme sähkön kiehtovan ”tsundere”-luonteen toiminnassa!
Staattisen sähkön generaattori (Van de Graaff) on tieteen aarreaitta!
Van de Graaffia käyttämällä on mahdollista tehdä monia muitakin mielenkiintoisia kokeita. Tähän kokeeseen sisältyy myös niitä, joita olemme tehneet TV-ohjelmissa esimerkiksi Suzu Hirosen, Ryohei Suzukin, Yasuko-sanin ja Chocolate Planet -koomikkoduo Osadan ja Matsuon kanssa. Lue lisää täältä.
※ Huomioithan, että Van de Graaffin generaattorilla tehtävät kokeet tulee suorittaa aina asiantuntijan valvonnassa. Ole varovainen kokeillessasi. Jos sinulla on pyyntöjä staattiseen sähköön liittyvistä kokeista (kuten työpajoista, TV-ohjauksesta/esiintymisistä), ota yhteyttä tämän linkin kautta.
【Teema】Koukuttavat staattisen sähkön kokeet!
Yhteydenotot ja pyynnöt
Tuodaan tieteen ihmeet ja kiinnostavuus lähemmäksi! Olen koonnut selkeästi hauskoja kotona tehtäviä tieteellisiä kokeita ja niiden niksejä. Etsi lisää tietoa!
・Tieteen vinkkikirjan sisältö on nyt julkaistu kirjana. Lisätietoja täältä
・Tietoja ylläpitäjä Ken Kuwakosta täällä
・Monenlaiset pyynnöt (kirjoitukset, luennot, kokeelliset työpajat, TV-ohjaus/esiintymiset jne.) täältä
・Artikkelipäivitykset julkaistaan X:ssä!
Kokeiluvideoita julkaistaan Tieteen Vinkkikanavalla!
３月のイチオシ実験！
- 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。
テレビ番組・科学監修等のお知らせ
- 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
- 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。
書籍のお知らせ
- 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
- サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
講師・ショー・その他お知らせ
- 3/20（金） 日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③ 11:20-12:20
- 7/18（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
- 10/10（土） 秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
- 各種SNS X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
