Pravdepodobne každý z nás už dostal úder od sveta okolo seba. A tým nemyslíme ťažký údel osudu, ale iskrenie, ktoré občas nastane medzi človekom a napríklad rámom dverí.
Elektrostatická energia má rada sucho, preto aj tieto experimenty budú fungovať počas dní s nízkou vlhkosťou vzduchu.
Pomôcky
Duša bazy čiernej, nožík, ihla, niť, PVC rúrka, uterák vypraný bez aviváže (ako náhrada plastové pravítko a vata), PET fľaša, okrúhla kovová tácka (ideálny je spodok tortovej formy), kovové a plastové sitko
Duša bazy čiernej – v strede každej vetvičky bazy je penovitý biely stržeň (bazová duša). Stržeň je biologický stred (nie vždy aj geometrický), je to pozostatok primárneho predlžovacieho rastu stromu.
Keď duša tancuje
Postup: Očistíme bazovú dušu a nakrájame ju na malé kúsky. Tie umiestnime do umytej, ale najmä suchej PET fľaše. Kúsky môžeme nasypať aj do balóna a ten potom nafúknuť.
Pozorovanie: Fľašu/balón následne trieme o rôzne povrchy. Najjednoduchšie je asi použiť vlastné oblečenie či vlasy. Keď budeme počuť jemné praskanie, prípadne nám vlasy začnú vstávať, fľašu sme nabili elektrostatickým nábojom. Teraz k fľaši priblížime ruku a môžeme sledovať, ako kúsky duše tancujú.
Elektrostatický skok
Postup: Z bazovej duše si pomocou nite a ihly vytvoríme červíka a položíme ho na vodivú kruhovú a od okolia odizolovanú podložku. PVC rúrku trieme o uterák až počujeme praskanie. Pomocou nabitej rúrky prenášame na kovovú okrúhlu tácku náboj.
Pozorovanie: Pri dostatočnom nabití podložky červík najskôr zdvihne hlavu a chvost a potom celý z podložky odskočí.
Faradayova klietka
Postup: Umiestnime kúsky duše pod plastové a kovové sitko. Nabijeme si PVC rúrku trením o uterák a priblížime ju k sitku.
Pozorovanie: Keď k plastovému sitku, pod ktorým sú kúsky duše, priblížime nabitú rúrku, kúsky bazy poskakujú. Ak však kúsky bazy prekryjeme kovovým sitkom, nebudú na nabitú rúrku nijako reagovať.
Vysvetlenie
Mechanickým trením dvoch látok sa oddeľujú elektróny z atómov jednej látky a hromadia sa na povrchu druhej látky. Hovoríme, že sa povrch nabil elektrickým nábojom. Telesá nabité rovnakým nábojom sa odpudzujú a s opačným nábojom sa zasa priťahujú.
Akým nábojom sa látky nabijú pri vzájomnom trení, popisuje tabuľka tzv. triboelektrického radu. Látky sú v nej uvedené v poradí polarity prenosu náboja, keď prídu do kontaktu s inými látkami. Čím väčšia je vzdialenosť dvoch látok v rade, tým väčší náboj medzi sebou vytvoria.
Takže keď nabijeme PET fľašu trením o bavlnené oblečenie, fľaša s kúskami bazy sa nabije záporným nábojom, oblečenie zasa kladným nábojom. Keď k takto nabitej fľaši priložíme ruku, kúsky od ruky odskakujú. Naša ruka priťahuje elektróny, ktoré sa nakopia smerom k ruke. Na tomto mieste je teda veľa elektrónov a tie odpudzujú rovnako záporne nabité kúsky bazy.
Platí tiež, že elektróny sa dobre držia na oblých tvaroch, ale ľahko utekajú do vzduchu cez ostré hrany. Preto má Van der Graafov generátor na obrázku tvar gule a preto na pokus s červíkom používame okrúhlu tácku. Na kovovú tácku prenášame náboj a tým istým nábojom sa nabije aj červík. Keď je na tácke dostatok náboja, aby odpudivá sila prekonala gravitačnú silu, červík od tácky odskočí.
Faradayova klietka je celouzatvorená klietka vytvorená z elektricky vodivého materiálu (napríklad kovové sitko). Vnútorný priestor klietky je chránený pred účinkom vonkajších elektrických, elektrostatických a elektromagnetických polí a vĺn. Princíp spočíva vo vlastnosti elektrického náboja, ktorý sa sústreďuje iba na povrchu vodiča, nie však v jeho objeme. Klietka ako celok pôsobí ako vodič, preto sa v jej vnútornom objeme náboj nenachádza.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto a video Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu: sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
