Miksi valo värisee? Tyylikkään lampun kätketty “Flemingin vasemman käden sääntö” (Edison-lamput ja vibra-lamput)
Tervehdys! Olen Ken Kuwako, tiedevalmentajasi. Jokainen päivä on uusi koe.
【Tämä artikkeli on kuunneltavissa myös radiona!】
Kuvittele, että astut sisään viihtyisään kahvilaan ja huomaat lampun, joka ei vain loista, vaan huojuu ja tanssii kuin elävä olento. Huomaisitko sinä sen salaperäisen liikkeen taakse kätkeytyvän tieteellisen mekanismin?
Tänään sukullamme valon ja värähtelyn maailmaan – tarina kulkee 150 vuoden takaisesta Edisonin intohimosta aina nykypäivän sisustusliikkeiden leikkisiin keksintöihin.
Kyoton bambu valaisi maailman! Tarina Edisonin hehkulampusta
Aloitetaan sieltä, mistä kaikki sai alkunsa: Thomas Edisonin hehkulampusta. Pääsin hiljattain kuvaamaan tämän harvinaisuuden Japanin kansallisessa luonnontieteellisessä museossa.
Tiesitkö, että tällä keksinnöllä on erittäin vahva yhteys Japaniin?
Aikana, jolloin kaasuvalot ja valokaarilamput olivat arkipäivää, ihmiset etsivät turvallisempaa ja kotiin sopivaa valonlähdettä. Keksijäkuningas Edison kiinnostui hehkulangasta eli filamentista, joka loistaisi kirkkaana tyhjiössä sähkön kulkiessa sen läpi.
Edison testasi tuhansia eri kasveja ympäri maailmaa löytääkseen materiaalin, joka ei pala heti loppuun. Lopulta hän löysi etsimänsä – vastaus oli Japanin Kyotosta kotoisin oleva bambu.
Bambusuikaleet laitettiin upokkaaseen ja niitä kuumennettiin uunissa 800–1000 asteen lämpötilassa ilman happea. Näin syntynyt bambuhiili-filamentti oli poikkeuksellisen kestävä, ja se mahdollisti sähkövalon leviämisen koteihin. Japanilainen bambu siis todella valaisi historian hämäriä iltoja!
Miksi lamppu tanssii? Vibra-lampun arvoitus
Hypätään ajassa nykypäivään. Suidobashin aseman lähellä sijaitsevassa sisustusliikkeessä törmäsin todella kiehtovaan lamppuun. Sen sisällä oleva valo väreilee ja huojuu aivan kuin kynttilän liekki.
Tämän keksinnön nimi on Vibra-lamppu. Se oli niin erikoinen, että pyysin kauppiaalta luvan kuvata sen ja lähdin ”purkamaan” sen toimintaperiaatetta tieteellisesti.
Sähköä, magnetismia ja voimaa – Valon taikatemppu
Miksi tämän lampun hehkulanka oikein heiluu? Jos katsot videota tai kuvia tarkasti, huomaat heiluvan langan juuressa pienen mustan esineen.
Tuo musta mötikkä on todellisuudessa magneetti. Kun meillä on sähköä ja magneetti samassa paikassa, fysiikan tunneilta tuttu laki astuu voimaan: Flemingin vasemman käden sääntö!
Kun magneetin luomassa magneettikentässä kulkee sähkövirta hehkulangan läpi, syntyy voima. Tämä on täsmälleen sama voima, joka pyörittää sähkömoottoreita. Mutta tässä tulee hauska osa: pistorasiasta tuleva sähkö on vaihtovirtaa. Vaihtovirta vaihtaa suuntaansa hurjat 50 tai 60 kertaa sekunnissa (taajuus herteinä).
Kun virran suunta vaihtuu, myös Flemingin säännön mukaisen voiman suunta vaihtuu. Tämän seurauksena filamenttia kiskaistaan oikealle ja vasemmalle salamannopeasti. Meidän silmissämme tämä näyttää siltä, kuin valo tanssisi ja värähtelisi pehmeästi. Se on tyylikäs ja tieteellinen oivallus, joka hyödyntää vaihtovirran luonnetta!
Vaihtovirran värähtelyä kaikkialla ympärillämme
Tämä vaihtovirran aiheuttama värähtely ei rajoitu vain koristelamppuihin. Se tekee työtään monissa tutuissa laitteissa. Esimerkiksi akvaarioiden ilmapumput hyödyntävät tätä samaa ilmiötä. Pumpun sisällä on käämi ja magneetti, jotka värähtelevät vaihtovirran tahdissa ja synnyttävät ne tutut elintärkeät kuplat veteen.
Koululuokan rytmimestari
Muistatko koulun fysiikan tunneilta ajastimen eli ”tikkerin”? Se laite, joka piti nakuttavaa ääntä tutkiessamme liikettä. Sekin hyödyntää suoraan pistorasian vaihtovirran tarkkaa rytmiä ja lyö pisteitä paperiin joko 50 tai 60 kertaa sekunnissa.
Sähkö, jota pidämme itsestäänselvyytenä, värähtelee ja ”ravaa eestaas” kymmeniä kertoja sekunnissa. Vibra-lamppu tekee tästä näkymättömästä sähkön sykkeestä näkyvää ja kaunista valon tanssia.
Kehotan sinuakin etsimään kotoasi laitteita, jotka saattavat täristä tai hurista – saatat löytää tieteellistä draamaa, joka saisi jopa Edisonin hämmästymään!
Kyselyt ja yhteistyö
Tuo tieteen ihmeet lähemmäs arkeasi! Olen koonnut helposti ymmärrettäviä ohjeita kotona tehtäviin kokeisiin. Tutustu vapaasti!
Tieteen ideapankki on nyt kirjana. Katso lisää täältä.
Lue lisää minusta, Ken Kuwakosta täältä.
Yhteydenotot (kirjoitus-, luento- ja TV-yhteistyö jne.) täältä.
Seuraa uusimpia päivityksiä X-palvelussa (entinen Twitter)!
Kokeellisia videoita löydät Tieteen ideakanavalta!
