Hanka vain nenäliinalla! Opi plussan ja miinuksen staattisen sähkön tiede “liikkuvalla pillillä”!

Olen Kuwako Ken, tiedevalmentaja. Joka päivä on kokeilu.

Talvella, kun kosket ovenkahvaan, oletko tuntenut sen ”rätinä!”-iskun, sen staattisen sähkön? Sen pienen tärskähdyksen sormenpäässä! Se on tuttu ilmiö, joka on yleinen talvella, kun ilma on kuivaa. Tiedätkö, että tuon ”rätinän!” takana onkin näkymätön, mutta voimakas ”sähkön voima”? Eikö olisikin siistiä, jos voisit hallita tätä näkymätöntä voimaa itse?

Esittelen tällä kertaa kokeen, jossa käytetään staattisen sähkön voimaa, ikään kuin taikoen pillille: ”Liikkuva pilli”. Et tarvitse juuri mitään erikoisvälineitä. Lähde kokemaan staattisen sähkön ihmeellinen maailma kanssani!

Tarvikkeet

Palanen puuta, naula, taipuisa pilli, nenäliina. (Huom: Videossa käytetään myös ilmapalloa, mutta alkuun pärjäät pelkällä nenäliinalla!)

Ohjeet

Kiinnitä naula puupalaan ja tee jalusta, jotta se pysyy pystyssä.

Taivuta taipuisa pilli ja aseta se varovasti naulan päähän tasapainotellen, kuin hattu. Nyt pilli pääsee pyörimään vapaasti.

Nyt on taikuuden aika. Hiero ensin naulan päällä olevaa pilliä kunnolla nenäliinalla. Sitten, kokeile tuoda tuo sama hinkattu nenäliina hitaasti lähemmäs pilliä. Jos sinulla on ilmapallo, hiero sitäkin nenäliinalla ja tuo sitten pallokin lähelle pilliä.Miten pilli reagoi?Tarkista pillin liike tältä videolta!https://youtu.be/iTFbG8KWuFs

Miksi pilli liikkui? Näkymättömän voiman salaisuus

Vaikka pilli näytti liikkuvan itsestään, kyseessä ei tietenkään ole taikuus. Se on ”staattisen sähkön” voima. Kun kaksi esinettä hierotaan toisiaan vasten, pienet sähköhiukkaset, joita kutsutaan ”elektroneiksi”, saattavat siirtyä toisesta toiseen. Tässä kokeessa hinkkasimme pilliä ja nenäliinaa. Näistä kahdesta materiaalista nenäliina luovuttaa helposti elektroneja, kun taas pilli ottaa niitä vastaan.Tämän seurauksena nenäliinasta tulee ”plus (+)”-tilassa, koska sillä on elektronivaje, ja pillistä tulee ”miinus (–)”-tilassa, koska sillä on elektroneja liikaa. Tätä epätasapainoista sähkövaraustilaa kutsutaan ”varautumiseksi”. (Muuten, myös kumi-ilmapallo varautuu ”miinus (–)”-merkkiseksi, kun sitä hierotaan nenäliinalla, koska sekin ottaa elektroneja vastaan kuten pilli.)

Varausjärjestys (Tribosähköinen sarja). Viite: Kuwako Ken & Takeda Junichiro, Kagaku Kentei Koshiki Mondaishu 5-6 Kyu (Kodansha)

Yllä oleva kuva, ”Varausjärjestys”, listaa materiaalit sen mukaan, kuinka helposti ne varautuvat positiivisesti tai negatiivisesti. Hieroessa kahta eri materiaalia toisiaan vasten, järjestys määrää kumpi varautuu positiivisesti. Sähköllä on erittäin tärkeä sääntö:

• Samanmerkkiset varaukset (plus ja plus, miinus ja miinus) hylkivät toisiaan (poistovoima)
• Erimerkkiset varaukset (plus ja miinus) vetävät toisiaan puoleensa (vetovoima)

Se on samanlainen kuin magneetin N- ja S-napojen välinen suhde. Siksi, kun tuot miinus-varautuneen ilmapallon lähelle miinus-varautunutta pilliä…

Niin, ne hylkivät toisiaan ikään kuin sanoen ”Älä tule lähemmäs!” Pilli, joka voi pyöriä vapaasti naulan päässä, liikkuu pois ilmapallosta. Entäpä kun tuot plus-varautuneen nenäliinan (jolla hinkkasit pilliä) lähelle miinus-varautunutta pilliä?

Nyt ne vetävät toisiaan puoleensa! Pilli liikkuu imeytyen kohti nenäliinaa. Tämän kokeen avulla pääsimme kokemaan näkymättömän ”sähköisen veto- ja hylkimisvoiman” pillin liikkeen kautta.

Miksi se liikkuu ”yhtäkkiä” kun tuodaan lähelle?

Huomasitko vielä yhden mielenkiintoisen asian? Kun lähennät nenäliinaa tai ilmapalloa, se ei tee mitään ollessaan kaukana, mutta heti kun tuot sen tietylle etäisyydelle, pilli ”yhtäkkiä” kääntyi! Itse asiassa tällä staattisen sähkön voimalla (jota kutsutaan Coulombin voimaksi) on erittäin syvä suhde kahden esineen väliseen ”etäisyyteen”.

Tämä kaava osoittaa hyvin yksinkertaisesti, että ”mitä lähemmäs tulet, sitä räjähdysmäisesti voima kasvaa”. Esimerkiksi, kun etäisyys puolittuu (1/2), voima kasvaa jopa 4-kertaiseksi (×2×2). Kun etäisyys on kolmasosa (1/3), voima on jopa 9-kertainen (×3×3)! Siksi, kun lähennät kaukaa, voima on liian heikko, eikä pilli liiku. Mutta heti kun ylität tietyn pisteen (etäisyyden), riittävän voimakas voima syntyy ”yhtäkkiä”, ja siksi se näytti alkavan liikkua yllättäen.

Staattisen sähkön generaattorilla saa aikaan tällaisia hauskoja kokeita!!

Vaikka pelkkä käsin hankaaminenkin tuottaa hauskaa staattista sähköä, erikoisella ”staattisen sähkön generaattorilla” (Van de Graaff) voi tehdä vieläkin tehokkaampia ja yllättävämpiä kokeita. Olen julkaissut myös muita hauskoja kokeita Van de Graaff-generaattorilla. Näihin kuuluu kokeita, joita tehtiin TV-ohjelmassa muun muassa Suzu Hirosen, Ryohei Suzukin, Yasukon ja Chocolate Planetin Osadan ja Matsuon kanssa. Lue lisää täältä.https://phys-edu.net/wp/?p=34632※ Kuitenkin, kun käytät staattisen sähkön generaattoria (Van de Graaff), varmista aina, että paikalla on asiantuntija. Ole varovainen kokeillessasi. Jos haluat tilata staattisen sähkön kokeisiin liittyviä palveluita (esim. tiedetyöpajoja, TV-konsultointia/esiintymisiä), ota yhteyttä tästä.

【Erikoisartikkeli】Et voi lopettaa! Staattisen sähkön kokeet

Yhteydenotot ja tilaukset

Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs! Olen koonnut selkeästi kotona tehtäviä hauskoja tiedekokeita ja niiden vinkkejä. Kokeile hakea lisää!・Tiedevihko-blogini sisältö on julkaistu kirjana. Lisätietoja täältä・Tietoja ylläpitäjästä, Kuwako Kenistä, täältä・Erilaiset tilaukset (kirjoitukset, luennot, tiedetyöpajat, TV-konsultointi/esiintymiset) täältä・Artikkelipäivitykset lähetetään X:ssä!

Tiedevihko-kanavalla on kokeiluvideoita!

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。