Staattisen sähkön salaisuus! Tee hauska koe styroksilla ja paperinpalasilla (dielektrinen polarisaatio)
Olen Ken Kuwako, tiedevalmentajasi. Jokainen päivä on koe!
【Tämä artikkeli on kuunneltavissa myös radiona!】
Kevyet esineet leijuvat lähemmäs, vaikka niihin ei edes kosketa… Se kuulostaa aivan tieteiselokuvan supervoimalta, mutta kyseessä on todellisuudessa ilmiö, jonka me kaikki tunnemme: hankaussähkön eli staattisen sähkön kiehtova voima. Talvinen villapaidan narske tai ilmapallolla pystyyn nostetut hiukset ovat tästä tuttuja esimerkkejä. Tänään sukellemme syvälle siihen, miksi staattisesta sähköstä tulee esineitä puoleensa vetävää ”magiaa”!
Suuri muuttoliike mikromaailmassa! Mitä staattinen sähkö oikein on?
Pohjimmiltaan staattinen sähkö syntyy, kun kaksi esinettä hankaa toisiaan vasten. Kaikki ympärillämme oleva aine koostuu pienen pienistä osasista, joita kutsutaan atomeiksi. Niiden sisällä on positiivisia ja negatiivisia varauksia (elektroneja). Kun esineitä hangataan, elektronit muuttavat paikasta toiseen. Eri aineilla on erilainen taipumus joko luovuttaa tai ottaa vastaan elektroneja. Tätä järjestystä kutsutaan tribosähköiseksi sarjaksi.
Viite: Tribosähköinen sarja
Teoksestani ”Science Proficiency Test Official Question Book Levels 5 & 6” (Kodansha)
Esimerkiksi kun kumista ilmapalloa hangataan paperiliinalla tai kankaalla, elektronit siirtyvät kankaasta palloon tribosähköisen sarjan mukaisesti. Tämän seurauksena pallo, joka sai paljon elektroneja, saa negatiivisen varauksen, ja elektroninsa menettänyt kangas varautuu positiivisesti.
Koe alkaa! Ohjaa styroksia sähkövoimalla
Kokeillaanpa tuoda negatiivisesti varautunut ilmapallo lähelle sähköisesti neutraalia (ei positiivista eikä negatiivista) styroksinpalaa.
Kuten näette, se tarttuu palloihin välittömästi!
Tässä on mielenkiintoinen pähkinä purtavaksi: Jos tuomme lähelle kankaan, joka menetti elektroneja ja varautui positiivisesti… katsokaa, myös se vetää styroksia puoleensa!
Eikö olekin outoa? Miksi sekä negatiivinen pallo että positiivinen kangas vetävät styroksia puoleensa samalla tavalla?
Salaisuus paljastuu: Sähköinen polarisaatio!
Tämän ilmiön takana on sähköinen polarisaatio. Vaikka styroksi on sähköisesti neutraali, sen atomien sisällä on sekä positiivisia että negatiivisia varauksia. Normaalisti ne osoittavat sikin sokin eri suuntiin ja ovat tasapainossa.
Mitä tapahtuu, kun negatiivinen ilmapallo tuodaan lähelle? Negatiiviset varaukset (elektronit) hylkivät pallon negatiivisuutta ja työntyvät atomin sisällä kauemmas pallosta. Tällöin pallon puoleiselle sivulle jää enemmän positiivista varausta.
Koska pallon negatiivinen ja styroksin pinnan positiivinen varaus vetävät toisiaan puoleensa, ne tarttuvat toisiinsa. Vastaavasti jos tuomme lähelle positiivisen kankaan, se vetää elektroneja puoleensa, jolloin kankaan puoleinen sivu muuttuu negatiiviseksi – ja taas ne vetävät toisiaan puoleensa! Toisin sanoen sähköinen polarisaatio on upea ilmiö, joka järjestää eristeaineen sisäiset varaukset niin, että se vetää aina puoleensa riippumatta siitä, onko vastapuoli positiivinen vai negatiivinen!
Roskat tanssimaan!? Tee paperisilpusta taidetta
Tällä voimalla voimme tehdä vieläkin hauskempia juttuja. Paperisilppurin jätteet tai hienoksi leikattu paperi muuttuvat tavallisista roskista loistaviksi koevälineiksi!
Viedään varautunut pallo niiden lähelle. Katso alta video kokeesta!
Miltä näytti? Paperisilppu alkaa kuhista ja nousee pystyyn aivan kuin se eläisi, kunnes se imeytyy palloon. Huomasitko, kuinka paperit seisovat suorassa tartuttuaan palloon? Se on todiste siitä, että ne ovat järjestyneet näkymättömien sähköisten voimaviivojen, eli sähkökentän viivojen, mukaisesti. Se on kuin staattisen sähkön luoma taideteos.
Muuten, jos tuot magneetin paperisilpun lähelle, mitään ei tapahdu. Tästä näkee yhdellä silmäyksellä, että sähköinen voima ja magneettinen voima ovat kaksi eri asiaa.
Vaikka ilmiön tuntisi, se on silti joka kerta yhtä hauska nähdä. Kokeile ihmeessä tätä myös kotona!
【Edistyneille】 Suuria kokeita sähköisellä koneella!
Tämän kokeen lisäksi Van de Graaff -generaattorilla voidaan tehdä vieläkin näyttävämpiä kokeita, joissa hiukset nousevat pystyyn tai esineet leijuvat ilmassa. Olen tehnyt osan näistä kokeista tunnettujen japanilaisten julkkisten kanssa TV-ohjelmissa. Katso tarkemmat tiedot erikoissivultamme!
【Erityissivu】Koukuttavat staattisen sähkön kokeet
Huomaathan, että kokeet Van de Graaff -generaattorilla voivat olla vaarallisia. Niitä saa suorittaa vain asiantuntijan valvonnassa. Jos olet kiinnostunut sähkökokeista (tiedeluokat, TV-konsultointi jne.), ota yhteyttä tätä kautta.
Ota yhteyttä ja tilaa
Tee tieteen ihmeistä ja hauskuudesta osa arkeasi! Täältä löydät selkeitä ohjeita ja vinkkejä hauskoihin kotikokeisiin. Tutustu rauhassa sivustoon!
・Tiedemuistiinpanoistani on tehty kirja. Katso lisää täältä.
・Lue lisää ylläpitäjä Ken Kuwakosta täältä.
・Yhteydenotot (kirjoitus, luennot, tiedeluokat, TV-työt jne.) tämän linkin kautta.
・Seuraa päivityksiä X-palvelussa!
Tiedevinkkikanavalla on lisää koevideoita!
７月のイチオシ実験！
夏でプシュッと爽やか実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 6月30日（火） 6/30 23:56〜 【科学監修・出演】「地球まるごと大実験ネイチャーティーチャー」（TBS）
- 7月18日（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。
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
書籍のお知らせ
- ７月16日発売 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
- 『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。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】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。
- Lyöntien määrä ja vahinko eivät ole sama asia! Becquerelit ja sievertit nyrkkeilyn kautta
- Kaada vettä ja kuutio ilmestyy tyhjästä！ CMY-vesilaatikon värien vähennyslaskun ihme
- Laite, joka näyttää äänen silmillesi — Styroksipalat leijuvat ilmassa Kundtin putkessa
- Kytkin poikki, mutta se ei pysähdy！Kelan sähkövärähtelyn salaisuus paljastuu sensorilla (EasySense V-Hub)
- Pyörrevirrat ampaisevat metallirenkaita ilmaan — sähkömagneettisen induktion ihme Tsukuban Expo-keskuksessa
- Kokeellinen havainto: Epäröikö sähkövirta oikeasti? Kelan 0,0005 sekunnin tarina
- Kaaoksesta kauneuteen — 15 heilurin salaisuus kahden minuutin tanssissa
- Luokka sekaisin! Raportti Van de Graaff -generaattorin ja Leyden-purkin ”sähköketju sadan ihmisen” kokeilun epäonnistumisesta
- Tiedätkö, miksi silmäsi pettävät sinut？ Koe aivojesi ”ennustusvaisto” 3D-taideteoksen avulla！（Tsukuban Expo-keskus）
