氣球在跳舞!在家就能玩的「靜電魔法」大解密!

我是科學教練/訓練師 桑子研。每天都是一場實驗!

在寒冷的冬天,脫毛衣時會發出「啪滋啪滋!」的怪聲;用塑膠墊板摩擦頭髮後,頭髮會飄起來的現象。這些是不是每個人都經歷過呢?這些看起來像是魔法的現象,背後的真面目,其實是「靜電」這個看不見的小小力量在搞鬼!

這次,我們要介紹一個超級簡單的實驗,讓身邊無所不在的靜電力「眼見為憑」。只要把氣球掛在天花板上,靜電力的影響就會更清楚地展現在眼前喔。準備好了嗎?參考下面的影片,讓我們一起來探索科學魔法的真相吧!

透過這個實驗,深入探究氣球受到哪些力量的影響、以及在什麼條件下會發生這種現象,你就能對靜電的原理有驚人的理解!好了,一起踏上電氣世界的冒險旅程吧!

準備材料

氣球×2

手帕或毛巾(建議使用羊毛或絲綢等乾燥的材質)

實驗步驟

1 吹一個氣球,用線把它懸掛在天花板上。讓它能自由晃動的程度剛剛好喔。

2 用手帕在懸掛的氣球上「嘶~嘶~」單向摩擦大約10次左右。

ハンカチで風船をこする様子

3 另一個氣球也同樣用手帕摩擦,然後輕輕地靠近天花板上的氣球看看。會發生什麼事呢?

こすった風船同士を近づける実験

4 接下來,把摩擦過氣球的手帕,靠近天花板上的氣球看看。反應會跟剛才一樣嗎?

5 最後,試試看用氣球摩擦自己的衣服或頭髮,然後靠近天花板上的氣球。可能會發生超神奇的事喔!

解開實驗背後的奧祕!

在實驗中,氣球應該出現了逃開、或是反過來吸附過來的奇妙反應。解開這個現象的關鍵,就在於所有物質都帶有的「正電(+)」和「負電(-)」。(譯註:中文多稱「正電荷」和「負電荷」)

平時,物質中的正電和負電數量是相等的,處於平衡狀態。但是,當物質互相摩擦時,帶有負電的「電子」可能會從一方移動到另一方。這就是靜電的真面目!

電子是否容易移動,取決於物質的種類。將這種「帶電傾向」依序排列出來的,就是這張「起電順序表(摩擦起電序列)」:

帯電列の図

出自拙著《科學檢定3・4級》(講談社,桑子研)

在這張表中,位置越遠的物質,互相摩擦時越容易產生靜電。例如,當摩擦氣球(橡膠)和手帕(假設是絲綢)時,電子會從起電順序表右側的絲綢,移動到左側的橡膠。

結果是,氣球接收了大量的電子而帶負電,手帕則失去電子而帶正電。

風船と布の間の電子の移動

電荷(電氣)有個非常重要的規則。那就是:

同種電荷(負電與負電、正電與正電)會互相排斥(推開彼此)

異種電荷(正電與負電)會互相吸引

把這個規則記在腦中,再回頭看看實驗結果…?

【結果一】摩擦過的氣球互相靠近時…

反発しあう二つの風船

因為兩個氣球都帶負電,所以會互相說「走開啦!」而排斥彼此。明明沒有接觸,卻有力量在作用,是不是很有趣呢?

【結果二】將摩擦過的手帕靠近時…

風船と布が引き合う様子

這次是帶負電的氣球和帶正電的手帕,所以它們會互相說「我愛你!」而吸引在一起。

【結果三】將自己靠近氣球時…

風船で体をこする

人と風船が引き合う

哇!人也被氣球吸引過去了!這是因為用氣球摩擦身體後,電子從你的身體移動到了氣球上,讓你帶上了正電。這根本就是人體吸鐵石嘛!就像這樣,看不見的「電子搬家」現象,引發了許多如同魔法般的奇景。

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バンデグラフの実験の様子

【科学監修】ビリビリ電気賞状!?広瀬すずさんと体験した静電気実験授業(沸騰ワード10)

**※ 此外,使用靜電產生裝置(范德格拉夫起電機)的實驗非常危險,務必在專業人員的陪同下進行。**關於靜電實驗的合作邀約(如實驗教室、電視節目監製或演出等),請由此處聯繫我們

【專題報導】讓你玩到停不下來!靜電實驗

 

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