Kopiokoneen salaisuuden paljastus! Näe staattisen sähkön piirtämät “näkymättömät kirjaimet”

Olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Jokainen päivä on kokeilu.

Kopiokoneen Salaisuus Selville?! Kummallinen Kokeilu Staattisella Sähköllä

Kopiokoneet monistavat paperia kuin taikaiskusta yhdellä napin painalluksella. Käytämme niitä kouluissa, kaupoissa ja toimistoissa itsestäänselvyytenä, mutta etkö ole koskaan miettinyt sen ”nopeuden” ja ”tarkkuuden” salaisuutta? Avain on itse asiassa sama ”staattinen sähkö”, joka saa villapaidan riisumisen tuntumaan talvella pieneltä sähköiskulta! Tavallisesti hieman harmillisena pidetty staattinen sähkö on kopiokoneen sisällä ”näkymätön apuri”. Sillä on tärkeä rooli mustejauheen (väriaineen/toonerin) liimaamisessa tiukasti paperiin.

Tällä kertaa esittelemme kokeilun, joka on kuin taikuutta: kirjoitus nousee tyhjästä staattisen sähkön ihmeellisen voiman avulla. Kun ymmärrät tämän, voit kutsua itseäsi ”Kopiokone-professoriksi”! Kokeiluun tarvittavat materiaalit löytyvät helposti kotoa, joten haasta itsesi ja kokeile!

Tarvikkeet
Muovilevy (käy myös esim. lihatiskeiltä saatava muovinen alusta), pyyhe, teräsvilla, hiomapaperi (tai esim. raastin/viila)

※ Styroxista valmistettuja levyjä (esim. nimellä ”värillinen levy”) on myynnissä esim. Daishossa (100 jenin kauppa). Kaikki tarvikkeet ovat helposti saatavilla edullisesti!

Ohjeet
Aseta muovilevy pöydälle ja ”kirjoita” tekstiä sormen ympärille kiedotulla pyyhkeellä. Mustetta ei tietenkään tule. Mutta tämä ”hankaaminen” on se näkymätön taikaluonnos! Kirjoitimme tällä kertaa sanan ”かがく” (tiede).

Levitä teräsvillaa levyn päälle. Ota teräsvillaa ja hankaa sitä hiomapaperilla (tai viilalla). Tärkeintä on saada teräsvillasta mahdollisimman hienoa jauhetta. Hienompi jauhe tarttuu myöhemmin helpommin staattisen sähkön vetovoimaan.

Tee tämä vanhempasi kanssa, jotta vältät loukkaantumiset.

3. Kun jauhetta on ripoteltu tarpeeksi, taputtele levyä kevyesti ylimääräisen jauheen pudottamiseksi. Kas kummaa! Esille ilmestyy täsmälleen se teksti, jonka pyyhkeellä hankasit! Todella mielenkiintoista!

Sana ”Kagaku” (Tiede) ilmestyy näkyviin!

Mekanismi (Miksi se toimii?)
Miksi näin kummallinen asia tapahtuu?

Kun Styroxia (muovilevyä) hangataan pyyhkeellä (kankaalla), tapahtuu ilmiö nimeltä ”kitkasähkö” (tribosähköistyminen). Tässä ilmiössä sähköä siirtyy, kun kaksi erilaista materiaalia hankaavat toisiaan vasten, jolloin syntyy staattista sähköä. Se on sama ilmiö, kun villapaidan riisuminen talvella saa aikaan rätinää. Tässä kokeessa levyn pinta latautuu negatiivisesti.

Tässä vaiheessa sitä ei voi nähdä, mutta alueet, joihin hankasit, ovat (erityisesti) latautuneet sähköisesti. Tämä on avainasia. Levyn päällä on nyt ikään kuin staattisesta sähköstä koostuva ”näkymätön kirjoitus”.

Kun tälle pinnalle ripotellaan hienonnettua teräsvillajauhetta (metalli), teräsvillajauheessa tapahtuu ilmiö nimeltä ”sähköinen induktio” (staattinen induktio). Levyn negatiivinen sähkö vetää puoleensa teräsvillajauheen sisältämää positiivista sähköä. Tämä johtuu siitä, että sähkövarauksilla on veto- tai hylkimisvoima (kutsutaan Coulombin voimaksi) – plus ja miinus vetävät toisiaan puoleensa.

Tämän seurauksena teräsvillajauhe tarttuu tiukasti vain niihin alueisiin, joissa staattista sähköä on kertynyt – eli ”näkymättömään kirjoitukseen”. Kun ylimääräinen jauhe lopuksi pudotetaan pois, kirjoitus ilmestyy näkyviin!

Lue lisää sähköisestä induktiosta tästä artikkelista: ”Kokeile lähestyä ilmapalloa alumiinitölkkiin”.

Tällä on sama perusperiaate kuin kopiokoneen mekanismissa.

Oikeassa kopiokoneessa koko ”valojäljennösrumpu” (valonherkkä rumpu) ladataan ensin staattisella sähköllä. Sitten kopioitavaan alkuperäiseen paperiin kohdistetaan voimakas valo, ja rummulle heijastetaan siitä heijastunut valo.

Tällöin alkuperäisen paperin ”valkoisista alueista” heijastunut valo purkaa sähkövarauksen rummulta (käyttämällä erityistä ominaisuutta, jossa sähkö karkaa valon osuessa).

Tämän seurauksena vain alkuperäisen paperin ”mustien kirjainten ja kuvien alueet” (koska niistä ei heijastu valoa) pysyvät latautuneina rummun pinnalla. Tämä on sama tila kuin kokeessa luomamme ”näkymätön kirjoitus”.

Kun tähän tuodaan lähelle hienojakoista mustejauhetta eli väriainetta (tooner/toner), jolla on sama tehtävä kuin kokeessa käyttämällämme teräsvillajauheella, väriaine tarttuu vain niihin alueisiin, joihin sähkövaraus on jäänyt (eli mustien kirjainten alueisiin).

Lopuksi väriaine siirretään paperille ja kiinnitetään siihen tiukasti kuumuudella (kiinnitys). Sitten kopiointi on valmis! Onpa mielenkiintoista, että tällainen upea tiede piilee näin tutussa kopiokoneessa! Tämä kokeilu on helppo tehdä kotona, ja se on kuin jännittävä salakirjoitus. Kokeile ihmeessä!

Tällaisia hauskoja kokeiluja voit tehdä sähkögeneraattorilla (Van de Graaff)!
Van de Graaff -generaattori on suositeltava laite suuriin staattisen sähkön kokeiluihin! Olemme myös julkaisseet hauskoja kokeiluja, joissa käytetään Van de Graaff -generaattoria. Nämä sisältävät myös kokeiluja, jotka tehtiin TV-ohjelmassa näyttelijöiden ja koomikoiden kanssa. Lue lisää täältä.

※ Huomaa, että Van de Graaff -generaattorilla tehtävät kokeilut on aina suoritettava asiantuntijan valvonnassa. Ole varovainen kokeillessasi! Jos sinulla on pyyntöjä staattisen sähkön kokeiluihin liittyen (esim. työpajat, TV-konsultointi tai esiintyminen), ota meihin yhteyttä täältä.

【Erikoisartikkeli】Et voi lopettaa! Staattisen sähkön kokeiluja

Yhteydenotto ja pyynnöt
Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi itseäsi! Olemme koonneet selkeät ohjeet hauskoihin kotona tehtäviin tiedekokeiluihin ja vinkkeihin. Hae vapaasti lisää!

Tiedeaiheinen blogimme on julkaistu kirjana. Lue lisää täältä.

Lisätietoja ylläpitäjästämme Ken Kuwakosta täältä.

Kaikenlaiset pyynnöt (kirjoittaminen, luennot, kokeilupajat, TV-konsultointi/esiintymiset jne.) täältä. * Artikkeilipäivitykset lähetetään X:ssä!

Kokeiluvideoita lähetetään Tieteen Netti-kanavalla!

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。