Se hai mai camminato su un tappeto in una giornata asciutta e poi hai toccato qualcosa di metallo, come la maniglia di un frigorifero, hai sperimentato in prima persona un fulmine. La scarica statica che ti ha dato una scossa è lo stesso fenomeno che crea le forcelle infuocate che spaccano il cielo durante un temporale. Il vero fulmine è causato dalla scarica di milioni di volt di elettricità, che possono ucciderti. Anche scariche relativamente piccole di elettricità statica sul manico di un frigorifero sono dolorose. Tuttavia, è possibile realizzare in modo sicuro e indolore un fulmine in un barattolo, dove puoi studiarlo e apprezzarlo quanto vuoi.
Che cos'è il fulmine?
Il fulmine è una scarica elettrica, ovvero il flusso di elettroni da un polo con un eccesso di queste particelle a un altro polo con una carenza. L'entità della differenza di elettroni tra questi poli è chiamata tensione e maggiore è, più forte sarà la corrente elettrica quando inizia a fluire.
Durante un temporale, le gocce d'acqua nelle nuvole si scontrano tra loro, rilasciando elettroni nel processo. Gli elettroni sono attratti dalla terra, che è caricata positivamente rispetto alle nuvole. Tuttavia, non possono fluire facilmente attraverso l'aria, perché l'aria è un isolante elettrico. Di conseguenza, si accumulano, come l'acqua dietro una diga, finché la tensione diventa così grande che nemmeno l'aria può fermarli. A quel punto si verifica un fulmine.
Perché le persone rimangono scioccate dai frigoriferi?
Quando cammini su un tappeto, l'azione delle tue scarpe contro il materiale crea elettroni liberi più o meno nello stesso modo in cui le molecole d'acqua si scontrano nelle nuvole. Gli elettroni si accumulano nel tuo corpo e quando il tuo dito si avvicina abbastanza a qualsiasi cosa attraverso cui possono fluire verso la terra, saltano attraverso l'aria in una scintilla di scarica elettrica. Gli oggetti metallici sono buoni conduttori di elettricità, quindi si verificano molti shock statici vicino alle maniglie e alle maniglie delle porte del frigorifero. Un piccolo lampo si verifica nel momento in cui sei scioccato, ma di solito sei troppo sorpreso per notarlo.
Fare un fulmine in un barattolo
È facile creare una scarica elettrica all'interno di qualsiasi barattolo che abbia un tappo di metallo. Hai solo bisogno di fare due cose. Il primo è creare un elettrodo sul fondo del vaso verso il quale l'elettricità possa fluire, e il secondo è trovare una fonte sicura di elettricità statica.
Ti sei mai strofinato un palloncino tra i capelli e hai notato che si attacca al muro? Questo perché l'azione dello sfregamento del palloncino crea elettroni liberi, proprio come strofinare i piedi su un tappeto. Un pallone è una grande fonte di elettricità statica.
Cose di cui avrai bisogno
- Un barattolo con un coperchio di metallo
- Foglio di alluminio
- Un foglio di asciugatrice
- Una manciata di puntine da disegno con teste di metallo non verniciate
- Un pallone
Lo scopo dei chiodini è di focalizzare la carica e aumentare la tensione. Se hai usato un foglio di alluminio per realizzare il catodo, la carica si diffonderebbe sull'intero foglio invece di fluire verso l'anodo.
Questo esperimento funziona meglio quando l'umidità è bassa. Questo perché l'umidità rende l'aria un isolante elettrico ancora migliore.
L'anodo è l'elettrodo caricato positivamente sul fondo del vaso verso il quale fluiranno gli elettroni. Per crearlo, taglia un pezzo di foglio di alluminio in un quadrato lungo circa 12 pollici e largo 12 pollici. Piegalo due volte in un quadrato più piccolo e spingilo sul fondo del barattolo. Va bene se i bordi si alzano un po'.
Il catodo è l'elettrodo caricato negativamente dal quale fluiranno gli elettroni. Preparalo infilando diverse puntine da disegno attraverso un foglio di asciugatrice con la testa rivolta verso la parte superiore del barattolo. Posiziona il foglio dell'essiccatore sulla bocca del barattolo e avvita il coperchio.
Suggerimenti
Strofina il palloncino sulla testa. Saprai che è carico se i tuoi capelli si rizzano quando tiri via il palloncino.
Tocca il palloncino sulla parte superiore del barattolo e guarda cosa succede. Se il pallone ha una carica sufficiente, vedrai diversi lampi blu giallastri. Saranno ancora più impressionanti se abbassi le luci.