Staattisen sähkön tiedekokeita ilmapalloilla

Tässä on kaksi staattisen sähkön tiedekokeilua, joista lapset pitävät! Rakenna sähköskooppi ja näytä ilmapallojen avulla, miten staattinen sähkö aiheuttaa veto- ja hylkimisvoimia. Vanhemmat ja opettajat pitävät siitä, että näissä kokeissa hyödynnetään yksinkertaisia kotoa löytyviä materiaaleja. Molemmat kokeet ovat hauskoja ja tarjoavat hyvän ”wow-tekijän!”

Ilmapallot ovat yksi parhaista materiaaleista staattisen varauksen luomiseen. Kaikki tietävät, että ilmapallon hankaaminen hiuksiin tai vaatteisiin synnyttää staattista sähköä! Näissä kahdessa kokeessa valjastamme ilmapallon synnyttämän staattisen sähkövarauksen ja havainnoimme varausten vaikutuksia.

Ennen kuin aloitamme, minun on huomautettava, että nämä ovat itse asiassa tieteellisiä demonstraatioita eivätkä oikeita kokeita. Demonstraatio näyttää lapsille, miten luonnontieteellinen käsite toimii käytännönläheisesti, kun taas oikeassa kokeessa testataan yhtä tai useampaa muuttujaa ja verrataan niitä vakioon. Emme testaa tässä mitään, mutta lapset oppivat paljon näiden tiedeprojektien avulla!

Koe #1: Ilmapallojen työntäminen

Käyttäkää ilmapalloa saadaksenne toisen ilmapallon liikkeelle – ilman, että siihen edes koskette! Tämä koe havainnollistaa sähkövarausten synnyttämiä veto- ja hylkimisvoimia.

Puhalla ensin kaksi ilmapalloa. Sido toiseen ilmapalloista lanka ja ripusta se katosta niin, että se on lapsesi silmien korkeudella.

Sitten tartu roikkuvaan ilmapalloon ja hiero sitä hiuksiisi.

Hiero sitten toista ilmapalloa hiuksiisi. Molemmat ilmapallot ovat nyt ottaneet hiuksistasi elektroneja, joten niillä molemmilla on nyt negatiivinen varaus.

Vastakkaiset varaukset vetävät toisiaan puoleensa, mutta samankaltaiset varaukset hylkivät toisiaan.

Kannattaa ilmapalloa niin, että se on lähellä roikkuvaa ilmapalloa. Sen pitäisi työntää roikkuvaa ilmapalloa poispäin! Älä anna ilmapallojen koskettaa toisiaan – pidä vain toista ilmapalloa lähellä ensimmäistä ilmapalloa ja katso, miten ne vaikuttavat toisiinsa.

Tämä koe toimii parhaiten kuivana päivänä, mutta kokeilimme sitä kuumana ja kosteana päivänä, ja se toimi hienosti! Saimme kuitenkin vielä dramaattisempia tuloksia, kun teimme tämän talvella. Se toimii siis kostealla ilmalla, mutta kannattaa valita kuiva päivä, jos mahdollista.

Kokeile nyt ladata vain YKSI ilmapallo. Huomasimme, että pääsimme ”eroon” varauksista koskettamalla ilmapalloja ja antamalla niiden koskettaa toisiaan. Näin elektronit pääsevät liikkumaan esineiden välillä ja tasoittumaan.

Hiero nyt vain yhtä ilmapalloista hiuksiisi ja toista koe. Mitä tapahtuu? Tällä kertaa varausten pitäisi olla vastakkaisia – toinen ilmapallo on negatiivisesti varautunut (se, jota hieroit hiuksiisi), ja toinen on positiivisesti varautunut tai ei lainkaan varautunut (neutraali). Ilmapallojen pitäisi nyt vetää toisiaan puoleensa!

Koe #2: Rakenna sähköskooppi

Sähköskooppi on laite, joka havaitsee sähkövaraukset. Voit tehdä sellaisen käyttämällä kotoa löytyviä esineitä!

Tässä on mitä tarvitset:

• Lasi tai lasipurkki (me aloitimme purkilla, mutta vaihdoimme lasiin, jotta kokeilu näkyisi paremmin kuvissa)
• Kelmu
• Paperiliitin
• Muovikansi – jotain, johon ei haittaa tehdä reikää
• Sakset
• Viivaimen
• Pihdit – paperiliittimen taivuttamiseen
• Palloa

Elektroskoopin tekemiseen, Aloita taivuttamalla paperiliitin kuvan mukaisesti.

Leikkaa foliosta kaksi noin 5 cm x 1,5 cm kokoista suikaletta.

Tarvitset keinon, jolla pidät paperiliittimen paikallaan. Leikkasimme saksilla pienen viillon kertakäyttömuovikanteen. Kokeilimme ensin naulaa, mutta se ei toiminut kovin hyvin.

Liu’uta paperiliitin rakoon. Ripusta sitten yksi pala foliota paperiliittimen kumpaankin päähän tekemällä folioon pieni reikä.

Nyt on aika testata elektroskooppiasi! Puhalla ilmapallo ja sido se kiinni. Hiero sitä hiuksiisi ja pidä sitä sitten lähellä sähköskooppia.

Mitä tapahtuu?

Folionpalat liikkuvat poispäin toisistaan. Jos otat ilmapallon pois, ne putoavat taas alas normaalisti. Kun viet ladatun ilmapallon lähelle, ne liikkuvat taas ulospäin.

Kun olet kokeillut tätä, kokeile koskettaa ladattua ilmapalloa paperiliittimeen. Folioliuskojen pitäisi liikkua poispäin toisistaan ja pysyä sitten sellaisena.

Miksi tämä toimii?

Paperiliitin ja folio ovat neutraaleja, koska niissä on yhtä paljon positiivisia ja negatiivisia varauksia. Ilmapallolla on negatiivinen varaus, koska se on ottanut ylimääräisiä elektroneja hiuksistasi. Kun viet negatiivisesti varautuneen ilmapallon lähelle elektroskooppia, folion negatiiviset varaukset reagoivat. Koska samankaltaiset varaukset hylkivät toisiaan, folion negatiiviset varaukset siirtyivät folion päihin, poispäin ilmapallosta. Silloin folion päistä tuli negatiivisesti varautuneita, ja ne hylkivät toisiaan, jolloin foliosuikaleet siirtyivät poispäin toisistaan.

Kun kosketat ilmapalloa paperiliittimeen, negatiiviset varaukset pystyivät kuitenkin siirtymään paperiliittimeen ja sen jälkeen foliosuikaleisiin, jolloin ne saivat negatiivisen varauksen, joka säilyy, vaikka siirrät ilmapallon poispäin.

Tarvitsetko lisää yksinkertaisia tiedekokeiluideoita? meillä on niitä paljon!

Tässä on 10 mahtavaa sähköä käsittelevää tiedeprojektia – kokeiluja sekä staattisella että virtasähköllä.

Nosta vettä omalla DIY Arkhimedeen ruuvilla. Lapset tulevat olemaan hyvin vaikuttuneita tästä!