Mitä kultalehtielektroskoopin sisällä oikein tapahtuu? Katso varauksen liike animaationa! (Koe staattisen sähkön ihme)
Hei! Tässä on luonnontiedevalmentaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on uusi koe!
Talvisena päivänä ovenkahvaan koskettaessa kuuluu ”räps!”, ja villapaitaa riisuttaessa kuuluu rätinää… Kaikille tuttu staattinen sähkö on ilmiö, joka on läsnä aivan jokapäiväisessä arjessamme. Kuitenkin sen todellinen luonne on näkymätön, ja se tuntuu usein melkein oikuttelevalta taikuudelta.
Mutta mitä jos voisit hallita tätä näkymätöntä voimaa ja nähdä sen omin silmin?
Tällä kertaa esittelen mielenkiintoisen tieteellisen kokeen, jossa käytetään elektroskooppia – laitetta, joka tekee sähköstä näkyvää ja herättää uteliaisuuden. Tarvitset valmisteluun vain ilmapalloja tai muovisia alustoja. Tervetuloa tieteen taianomaiseen maailmaan!
Katso seuraava video!
Kuten videolla näkyy, metallilehdet aukeavat heti, kun viet jotain niiden lähelle! Eikö se näytäkin siltä, kuin ilmapallosta olisi tullut taikasauva?
Tämän yksinkertaisen ilmiön taakse kätkeytyvä kysymys ”miksi?” on paras sisäänkäynti tieteen maailmaan.
Nyt on aika paljastaa tämän tempun salaisuus – tai pikemminkin selvittää tieteelliset faktat yhdessä!
Mitä staattinen sähkö oikeastaan on?
Ennen kuin syvennymme lehtien avautumisen arvoitukseen, puhutaan hieman siitä, mitä staattinen sähkö todellisuudessa on.
Kaikki ympärillämme oleva koostuu pienistä hiukkasista, joita kutsutaan atomeiksi. Atomin sisällä on protoneja, joilla on positiivinen sähkövaraus, sekä elektroneja, joilla on negatiivinen varaus. Normaalisti positiivisten ja negatiivisten varausten määrä on tasapainossa, ja aine on sähköisesti neutraali.
Kuitenkin, kun kaksi esinettä hankaa toisiaan vasten – kuten ilmapallo ja kangas – elektronit saattavat siirtyä esineestä toiseen. Tämä elektronien epätasapaino on juuri se, mitä kutsumme staattiseksi sähköksi. Jo muinaisessa Kreikassa tiedettiin, että meripihkan (amber) hankaaminen houkuttelee höyheniä. Kreikankielinen sana meripihkalle, ēlektron, onkin sähkön (electricity) kielellinen alkuperä.
Miksi lehdet aukeavat? – Seuraa näkymättömiä elektroneja!
Nyt on aika ratkaista elektroskoopin mysteeri.
Tapaus 1: Kun tuomme lähelle positiivisen varauksen…
Otetaan ensin silkkikangas, jolla on hangattu ilmapalloa. Itse asiassa ilmapallo on vienyt tältä kankaalta elektroneja, joten kankaassa on positiivinen varaus.
Kun tuomme tämän kankaan elektroskoopin metallilevyn lähelle… metallissa vapaasti liikkuvat elektronit (negatiiviset varaukset) ajattelevat: ”Jee, tuolla on jotain positiivista!” ja kerääntyvät levyn yläosaan. Tätä ilmiötä kutsutaan sähköstaattiseksi induktioksi.
Tällöin elektroskoopin alaosan metallilehdistä katoavat elektronit, ja ne jäävät positiivisesti varautuneiksi. Kuten tiedämme, samanlaiset varaukset hylkivät toisiaan. Siksi lehdet sanovat toisilleen ”mene pois!” ja aukeavat komeasti.
Tapaus 2: Kun tuomme lähelle negatiivisen varauksen…
Seuraavaksi tuodaan lähelle ilmapallo, joka on vastaanottanut elektroneja ja on siten negatiivisesti varautunut.
Tällä kertaa levyn lähelle saapuvat negatiiviset varaukset säikäyttävät metallin elektronit, ja ne pakenevat alas lehtiin huutaen: ”Kääk, tuolta tulee negatiivisia hiukkasia!”.
Tämän seurauksena lehdet täyttyvät negatiivisesta varauksesta. Koska negatiiviset varaukset hylkivät toisiaan, lehdet aukeavat jälleen. Vaikka lopputulos on sama, elektronien draama laitteen sisällä on täysin erilainen!
Pieni tietoisku: Entä jos kokeilemme magneettia?
Magneetti ei aiheuta reaktiota.
Magneetin tuominen lähelle ei vaikuta lehtiin lainkaan. Tämä osoittaa, että staattisella sähköllä ja magnetismilla on erilaiset ominaisuudet. Elektroskooppi on nimensä mukaisesti erinomainen etsivä, joka tunnistaa vain staattisen sähkön.
Hallitse sähköä sormenpäälläsi! Maadoituksen ihme
Nyt pääsemme kokeen mielenkiintoisimpaan vaiheeseen. Kun lehdet ovat auki negatiivisen ilmapallon vaikutuksesta, kokeile koskettaa metallilevyä varovasti sormellasi.
Kun kosketat levyä sormellasi, lehdet sulkeutuvat.
Hämmästyttävää kyllä, toisiaan hylkineet lehdet sulkeutuvat välittömästi. Mitä ihmettä tapahtui?
Todellisuudessa lehtiin paenneet elektronit näkivät sormesi ja pakenivat kehosi kautta maahan. Kehomme ja maapallo toimivat sähkölle valtavina pakopaikkoina (tai lähteinä). Tätä kutsutaan maadoitukseksi. Kun elektronit poistuivat, lehdet palasivat sähköisesti neutraaleiksi ja sulkeutuivat.
Ja tässä tulee huipentuma: Ota sormi pois levyltä ja siirrä vasta sitten ilmapallo kauemmas…
Kun ilmapallo poistetaan…
Lehdet aukeavat uudelleen ja jäävät auki!
Tällä kertaa lehdet jäävät auki, vaikka ilmapallo on kaukana! Miksi näin tapahtuu?
Katsotaanpa kaaviota:
Kun elektronit pakenivat sormen kautta, koko laitteesta tuli elektronivajeinen (positiivinen). Kuitenkin niin kauan kuin negatiivinen ilmapallo oli lähellä, positiiviset varaukset pysyivät levyn yläosassa.
Kun sitten poistit ilmapallon…
Levylle kertynyt positiivinen varaus levisi tasaisesti koko laitteeseen. Tämän seurauksena myös lehdet varautuivat positiivisesti, alkoivat hylkiä toisiaan ja aukenivat taas. Onnistuit juuri varauttamaan koko laitteen sähköllä! Aika hauskaa, eikö?
Voit kokeilla, mitä tapahtuu, jos teet saman kokeen kankaalla, jolla on positiivinen varaus. Pystytkö varauttamaan laitteen negatiivisesti? Kokeile ja kuvittele elektronien liikettä!
Löydät tarkemman selityksen myös tältä videolta:
Lisää vauhtia: Staattisen sähkön generaattori (Van de Graaff)!
Jos haluat kokea vielä voimakkaampaa sähköä, suosittelen kokeita Van de Graaff -generaattorilla. Tämä laite on itse asiassa sukua hiukkaskiihdyttimille, joita on käytetty ydintutkimuksessa – se on siis melkoinen kone!
Tämä osio sisältää kokeita, joita olen tehnyt japanilaisissa televisio-ohjelmissa tunnettujen julkkisten kanssa. Lue lisää täältä.
Huomio! Van de Graaff -generaattoria käytettäessä on oltava erittäin varovainen, ja kokeet on tehtävä asiantuntijan valvonnassa. Jos olet kiinnostunut yhteistyöstä (tuntien pitäminen, konsultointi jne.), otathan yhteyttä täältä.
【Erikoisartikkeli】Koukuttavat staattisen sähkön kokeet!
Ota yhteyttä
Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi! Olen koonnut helppoja ja hauskoja kokeita, joita voit kokeilla kotona.
・Lisätietoa ylläpitäjästä Ken Kuwakosta täällä
・Yhteistyöpyynnöt (kirjoittaminen, luennot, kokeilupajat jne.) täällä
・Seuraa päivityksiä X-palvelussa!
３月のイチオシ実験！電気スライム
- みんなが大好きスライム作り。手作りだけ楽しんで終わりじゃもったいない・せっかくなので電気を流してみよう！電気回路の学習にもなります！
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。
- Mikä on se voima, jonka tunnet kahvikupissa? Tiede paljastaa “keskipakovoiman” ihmeellisen maailman! (Pyörivät huvilaitteet)
- Miksi saippuakuplat vetäytyvät kohti staattista sähköä, mutta paperiperhoset pakenevat? Sähkön yllättävä salaisuus!
- Mitä kultalehtielektroskoopin sisällä oikein tapahtuu? Katso varauksen liike animaationa! (Koe staattisen sähkön ihme)
- Vaatekaapin suojelija! Kosteudenpoistajan “valkoisten rakeiden” yllättävä tiede (kalsiumkloridi)
- Ei koskaan ohi! Nopeudesta riippumatta aina osuva outo laki – Monkey Hunting -peli
- Kolikko, joka ei tule ulos ravistamalla—fysiikan avulla esiin silmänräpäyksessä! Coin Escape -pulma
- Luo sateenkaari! Kaksoissateenkaaren sekä valon taittumisen ja heijastumisen tiede taivaan kankaalla
- Mitä tapahtuu, kun aallot kohtaavat? Tutki superpositiota Scratch-simulaattorilla!
- Kaksi BeeSpiä, yksi nerokas temppu! Hämmästyttävä koe liikelakien visualisointiin
