Ha valaha egy száraz napon átsétált egy szőnyegen, majd megérintett valami fémből készült dolgot, például egy hűtőszekrény fogantyúját, akkor első kézből tapasztalta a villámlást. A sokkot okozó statikus kisülés ugyanaz a jelenség, amely létrehozza azokat a tüzes villákat, amelyek zivatar alatt hasítják az eget. Az igazi villámlást millió voltnyi elektromos áram kisütése okozza, amely megölhet. Még a hűtőszekrény fogantyújánál is viszonylag kis statikus elektromosság kisülése fájdalmas. Lehetséges azonban, hogy biztonságosan és fájdalommentesen tegye a villámokat egy korsóba, ahol tanulmányozhatja és értékelheti mindazt, amit csak akar.
Mi a villám?
A villám elektromos kisülés, amely az elektronok áramlása egy pólusból, amelynek feleslegében ezek a részecskék vannak, egy másik pólusba, ahol hiány van. Az e pólusok közötti elektronkülönbség nagyságát feszültségnek nevezzük, és minél nagyobb, annál erősebb lesz az elektromos áram, amikor elkezd folyni.
Zivatar alatt a felhőkben lévő vízcseppek ütköznek egymással, és közben elektronokat szabadítanak fel. Az elektronokat vonzza a föld, amely pozitívan töltődik fel a felhők szempontjából. Nem tudnak könnyen átáramlani a levegőn, mert a levegő elektromos szigetelő. Következésképpen úgy épülnek fel, mint a víz a gát mögött, amíg a feszültség olyan nagy lesz, hogy még a levegő sem képes megállítani őket. Ekkor villámcsapás következik be.
Miért sokkolja az embereket a hűtőszekrény?
Amikor átsétál egy szőnyegen, a cipő anyaggal szembeni hatása nagyjából ugyanúgy szabad elektronokat hoz létre, mint a felhőkben ütköző vízmolekulák. Az elektronok felépülnek a testedben, és amikor az ujjad elég közel kerül ahhoz, ami keresztül áramolhat a földre, az elektromos kisülés szikrájában ugranak át a levegőben. A fémtárgyak jó vezetői az áramnak, ezért sok statikus sokk fordul elő hűtőszekrény fogantyúi és kilincsei közelében. Egy apró villámlás abban a pillanatban jelentkezik, amikor megdöbben, de általában túl meglepett, hogy észrevegye.
Villámlás egy korsóban
Könnyű elektromos kisülést létrehozni minden üvegben, amelynek van fém kupakja. Csak két dolgot kell tennie. Az első egy elektródát kell készíteni az edény aljára, amely felé az áram áramolhat, a második pedig egy biztonságos statikus elektromosság-forrás előállítása.
Dörzsölt valaha egy lufit a hajába, és észrevette, hogy az a falhoz tapad? Ez azért van, mert a ballon dörzsölése szabad elektronokat hoz létre, hasonlóan ahhoz, mintha a szőnyegen dörzsölné a lábát. A léggömb nagyszerű statikus elektromosságforrást jelent.
Amire szükséged lesz
- Üveg fém fedéllel
- Alufólia
- Szárító lepedő
- Egy maréknyi festetlen fémfejű hüvelykujj
- Egy lufi
A csapok célja a töltés összpontosítása és a feszültség növelése. Ha a katód készítéséhez alumíniumfóliát használt, a töltés az egész lapra eloszlott ahelyett, hogy az anód felé áramlott volna.
Ez a kísérlet akkor működik a legjobban, ha alacsony a páratartalom. Ennek oka, hogy a nedvesség a levegőt még jobb elektromos szigetelővé teszi.
Az anód az edény alján lévő pozitív töltésű elektróda, amely felé az elektronok áramolni fognak. Az elkészítéséhez vágjon egy darab alumíniumfóliát körülbelül 12 hüvelyk hosszú és 12 hüvelyk széles négyzetbe. Hajtsa át kétszer egy kisebb négyzetre, és nyomja az üveg aljába. Rendben van, ha a peremek kissé kitapadnak.
A katód az a negatív töltésű elektróda, amelyből az elektronok kiáramlanak. Készítse el úgy, hogy több hüvelykujját áttolja egy szárító lapon úgy, hogy a fejük az üveg tetejére néz. Helyezze a szárító lapot az üveg szájára, és csavarja rá a fedelet.
Tippek
Dörzsölje a ballont a fejére. Tudni fogja, hogy fel van töltve, ha a haja feláll, amikor elhúzza a ballont.
Érintse meg a léggömböt az üveg tetejéig, és figyelje, mi történik. Ha a léggömbnek elegendő töltése van, akkor több sárgáskék villámlás jelenik meg. Még lenyűgözőbbek lesznek, ha lekapcsolják a villanyt.