Ilman sähköä! Kuinka staattinen sähkö muuttuu valoksi – loisteputken purkauksen salaisuus

Olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Jokainen päivä on kokeilu.

”Räps!” Talven kuivana päivänä, se pieni kipu, joka tuntuu sormenpäässä kun yrität koskea ovenkahvaan. Useimmat inhoavat tätä ”staattista sähköä”, mutta entä jos sillä olisikin voima sytyttää loisteputki ilman verkkovirtaa? Eikö olisi uskomatonta?

Se pieni kipinä on itse asiassa todiste tuhansiin voltteihin nousevasta ”korkeajännitteestä”. Tällä kertaa kokeilemme ihmeellistä temppua: sytytämme loisteputken tällä näkymättömällä mutta voimakkaalla energialla!

Loisteputki sytytetään yleensä kytkemällä se kodin pistorasiaan. Putken sisällä on pieni määrä ”elohopea- ja argonkaasua”, ja kun sähkö kulkee niiden läpi, syntyy näkymätöntä ”ultraviolettisäteilyä”. Putken sisäpuolella oleva ”loisteaine” imee tämän UV-säteilyn ja muuttaa sen ”valoksi (näkyväksi valoksi)”, jota me näemme.

Miten sitten staattinen sähkö? Staattisessa sähkössä on erittäin korkea jännite, mutta hyvin pieni virta (kulkeva määrä). Loisteputken sytyttämiseen tarvitaan kuitenkin ensin ”korkea jännite” antamaan energiaa putken sisällä olevalle kaasulle. Aivan kuten ovenkahvan ”räps!” on tuhansia voltteja, oikein kerätyllä staattisella sähköllä on riittävä jännite sytyttää kaasun putkessa (eli aiheuttaa ”purkauksen”, kuten ammattilaiset sanovat).

Kokeen suoritus

Staattisen sähkön keräämiseksi valmistetaan ”Leydenin pullo”. Leydenin pullo on laite, jolla staattista sähköä voidaan varastoida, ja sitä kutsutaan myös ”maailman ensimmäiseksi sähköakuksi (kondensaattoriksi)”. Se sai nimensä, koska se keksittiin 1700-luvulla (noin 270 vuotta sitten!) Leidenin yliopistossa Hollannissa.

Kerrotaan, että tuohon aikaan oli suuri villitys järjestää ”julkisia koeshow’ta”, joissa pullon staattinen sähkö varattiin ja monet ihmiset ottivat toisiaan kädestä saadakseen sähköiskun. Niin uraauurtava oli tekniikka sähkön ”varastoimiseksi”!

Leydenin pullon sisä- ja ulkopuolelle liimataan alumiinifoliota. Kun staattinen sähkö on varattu tähän tilaan, loisteputken pää viedään lähelle pullon sisä- ja ulkopuolen alumiinifolioiden väliä.

Tarvikkeet

Leydenin pullo, ilmapallo, pyyhe, loisteputki (mini)

Valmista Leydenin pullo (ohjeet täältä).

Kehitä ja varaa staattista sähköä pulloon ilmapallolla ja pyyhkeellä. Sähköä kertyy tehokkaasti, kun hankaat pyyhkeellä hankaamaasi ilmapalloa (jossa on negatiivinen varaus) Leydenin pullon sisäpuolen alumiinifolioon. Katso ohjeet sähkön varaamiseen täältä.

Vie loisteputki lähelle siten, että se yhdistää Leydenin pullon sisä- ja ulkopuolen alumiinifoliot.

Kun viet sitä lähemmäs, hiljalleen… (Kuinka jännittävää!)

Se syttyi!

Pullon sisäpuolelle varautunut sähkö (miinus) pyrkii virtaamaan ulkopuolen alumiinifolioon (plus) loisteputken kaasun läpi – ja juuri sillä hetkellä putken kaasu ”purkautui” ja syttyi! Se oli kuin pieni salama olisi iskenyt loisteputken sisällä. Sähkön varaamiseen Leydenin pulloon voi käyttää myös alustalla tai kumipallolla kehitettyä staattista sähköä.

Vaikka staattinen sähkö on arjessa usein ärsyttävä ”räps”, näemme nyt selvästi, että sen todellinen luonne on ”korkeajännitteinen” ja merkittävä sähköenergia. Ehkä muinaiset tiedemiehetkin olivat yhtä innoissaan, kun he lähestyivät sähkön todellista luonnetta tällä tavoin.

Tämä on kokeilu, jonka voit tehdä kotonakin. Kokeile ihmeessä!

Tällaisia hauskoja kokeita voit tehdä staattisen sähkön generaattorilla (Van de Graaff)!

Olemme julkaisseet myös muita mielenkiintoisia kokeita, joissa on käytetty Van de Graaffin generaattoria. Näihin sisältyy kokeita, joita teimme televisio-ohjelmassa mm. Suzu Hirosen, Ryohei Suzukin, Yasuko-sanin sekä Chocolate Planetsin Osadan ja Matsuon kanssa. Lue lisää täältä.

※ Huomaa, että Van de Graaffin generaattoria käyttävät kokeet on ehdottomasti tehtävä asiantuntijan valvonnassa. Ole varovainen kokeillessasi. Kokeiluihin liittyvät pyynnöt (kuten tiedeluokat, TV-konsultointi tai esiintymiset) pyydämme lähettämään tämän linkin kautta.

【Artikkelikokoelma】Koukuttavat staattisen sähkön kokeet!

Kyselyt ja pyynnöt

Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta helpommin lähestyttävää! Olemme koonneet selkeästi hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita ja vinkkejä niiden tekemiseen. Selaile ja etsi lisää! ・Tiedeartikkelikokoelmamme sisältö on julkaistu kirjana. Lisätietoa täältä. ・Tietoja ylläpitäjästämme, Ken Kuwakosta, täältä. ・Erilaiset pyynnöt (kirjoittaminen, luennot, tiedeluokat, TV-konsultointi, esiintymiset) täältä. ・Artikkelipäivitykset lähetetään X-palvelussa!

Tieteen temppukanavalla julkaistaan kokeiluvideoita!