“Sähköisku!” paljastettu – Näe sähkön voima Van de Graaff -hirviön avulla!

Olen Ken Kuwako, tiedevalmentaja. Jokainen päivä on koe!

Kylmänä talvipäivänä, hetkellä jolloin otat puseron pois, saatat kuulla ”RÄTS!”-äänen ja nähdä kipinöitä, tai hiuksesi nousevat pystyyn, kun hankaat niitä muovilevyllä. Kaikki ovat kokeneet tämän kummallisen ilmiön ainakin kerran: se on staattinen sähkö. Yleensä se on vain ärsyttävää, mutta entä jos olisi olemassa laite, joka pystyisi tekemään tuosta voimasta uskomattoman suuren ja näkyvän? Tänään esittelen kokeen, jossa käytämme staattisen sähkön hirviökonetta, nimeltään ”Van de Graaffin generaattori”, ja näemme, miten paperi muuttuu uskomattomalla tavalla!

Staattisen sähkön hirviökone? Mikä on Van de Graaffin generaattori?

Kun kuulet sanan ”staattinen sähkö”, ajattelet todennäköisesti ilmiötä, jossa sähkö siirtyy esineestä toiseen niiden hankautuessa toisiaan vasten, jolloin esine varautuu. Van de Graaffin generaattori on laite, joka tekee tätä ”hankaamista” mekaanisesti, supernopeasti ja jatkuvasti. Sen sisällä on kumiremmi, joka pyörii suurella nopeudella ja hankaa alaosan rullaa vasten. Syntynyt staattinen sähkö kuljetetaan sitten kuin liukuhihnalla yläosassa olevaan suureen metallipalloon, johon se kerääntyy.

Periaate on täsmälleen sama kuin silloin, kun keräät sähköä hankaamalla ilmapalloa silkkikankaalla, mutta sen teho (kerättävän sähkön määrä) on aivan eri luokkaa! Mitä siis tapahtuu, kun kiinnitämme paperia tähän Van de Graaffin generaattoriin ja käynnistämme sen?

Koe alkaa! Paperi nousee ”HUIMASTI!”

Tässä kokeessa käytämme kent-paperia. Myös ohuet ja kevyet paperit, kuten japanilainen riisipaperi (hanshi), ovat suositeltavia, sillä muutos näkyy niissä selvästi. Kiinnitämme paperin Van de Graaffin generaattorin metallipalloon ja käännämme virtakytkimen PÄÄLLE!

HUIMASTI!!

Miksi paperi nousee pystyyn säteittäin?

Paperi nousi pystyyn valtavalla voimalla ja levisi pallosta ulospäin säteittäin, ikään kuin palloon olisi kasvanut hiuksia! Aika hauskaa. Mutta miksi näin tapahtuu? Ensinnäkin, kun Van de Graaffin generaattori kytketään päälle, metallipalloon kerääntyy valtava määrä staattista sähköä (esimerkiksi negatiivista varausta). Tämä sähkö virtaa myös kiinnitettyyn kent-paperiin. Tällöin jokainen yksittäinen paperisuikale saa samanlaisen varauksen (negatiivisen).

Tässä kohtaa on tärkeää muistaa peruslaki: ”Samanmerkkiset sähkövaraukset hylkivät toisiaan voimakkaasti.” Aivan kuten magneetin pohjoisnavat hylkivät toisiaan, negatiivisesti varautuneet paperisuikaleet hylkivät toisiaan voimakkaasti, aivan kuin ne huutaisivat ”Mene pois!”. Lisäksi ne hylkivät myös metallipalloa, joka on sähkön lähde. Tämän seurauksena paperi leviää siihen kauniiseen säteittäiseen muotoon, noudattaen voimaa, joka käskee niitä ”olemaan mahdollisimman kaukana toisistaan ja pallosta!”.

Tätä koetta voidaan pitää myös tapana ”visualisoida” sähkövoiman näkymättömiä suuntia (sähkökentän kenttäviivat) paperin avulla.

Vinyyliteipillä vieläkin rajumpaa!

Jos haluat nähdä tämän ilmiön vieläkin helpommin ja rajumpana, suosittelemme kokeilemaan vinyyliteippiä. Kiinnitä se näin…

Virta PÄÄLLE! Katso ehdottomasti video!

HUH HULLUA!!

Koska vinyyliteippi on paperia kevyempää, hylkimisvoima välittyy vielä suoremmin, ja lopputulos on kuin suuri räjähdys!

Kun sähkö karkaa, voima katoaa

Mitä tapahtuu, jos lähestymme pystyyn noussutta paperia tai teippiä toisella metallipallolla (maadoituspallolla)?

Ne lätkähtävät alas.

Sama tapahtuu, jos kosketamme niitä sormella.

Ne lätkähtävät alas.

Tämä ilmiö on nimeltään purkaus, jossa Van de Graaffiin varastoitunut sähkö karkaa nopeasti maadoituspallon tai meidän kehomme (sormen) kautta. Talvella ovenkahvaan koskettaessa tuntuva ”RÄTS!” on todiste siitä, että kehoomme kerääntynyt staattinen sähkö purkautuu metalliin. Periaate on täysin sama. Kun sähkö karkaa, paperien välinen hylkimisvoima katoaa, ja ne putoavat painovoiman vaikutuksesta takaisin alkuperäiseen asentoonsa. Onpa mielenkiintoista, että staattinen sähkö, jota pidimme vain harmillisena, ”RÄTS!”-kipua aiheuttavana kiusankappaleena, omaa näin voimakkaan ”hylkimisvoiman”!

Tällaisia hauskoja kokeita sähkögeneraattorilla (Van de Graaffilla) saa aikaan!!

Olen julkaissut myös muita hauskoja Van de Graaffiin liittyviä kokeita. Nämä kokeet sisältävät myös sellaisia, jotka tehtiin TV-ohjelmassa muun muassa Suzu Hirosen, Ryohei Suzukin, Yasuko-sanin sekä Chocolate Planetsin Osada-sanin ja Matsuo-sanin kanssa. Lue lisää täältä.

※ Huomioithan, että staattista sähköä synnyttävän laitteen (Van de Graaff) käyttöön tarvitaan aina asiantuntijan valvonta. Kokeile varoen! Jos olet kiinnostunut staattista sähköä koskevista tilauksista (esim. kokeellisista oppitunneista, TV-konsultoinnista tai esiintymisistä), ota yhteyttä täältä.

【Erikoisartikkeli】Et voi lopettaa! Staattisen sähkön kokeet

Ota yhteyttä ja tilaa

Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs arkea! Olen koonnut selkeät ohjeet ja vinkit hauskoihin tiedekokeisiin, jotka voit tehdä kotonasi. Selaa ja etsi lisää! ・Tieteen muistiinpanot on julkaistu kirjana. Lue lisää täältä ・Tietoa ylläpitäjästä, Ken Kuwakosta, täältä ・Erilaiset tilaukset (kirjoittaminen, luennot, kokeelliset oppitunnit, TV-konsultointi, esiintymiset jne.) täältä ・Artikkelipäivitykset X:ssä!

Kokeellisia videoita Tieteen vihjekanavalla YouTubessa!