Jeśli kiedykolwiek przeszedłeś po dywanie w suchy dzień, a potem dotknąłeś czegoś wykonanego z metalu, na przykład uchwytu lodówki, na własnej skórze doświadczyłeś błyskawicy. Wyładowanie statyczne, które wywołało wstrząs, jest tym samym zjawiskiem, które tworzy ogniste widelce, które rozszczepiają niebo podczas burzy. Prawdziwe pioruny są spowodowane wyładowaniem milionów woltów elektryczności, które mogą cię zabić. Nawet stosunkowo niewielkie wyładowania elektryczności statycznej na uchwycie lodówki są bolesne. Można jednak bezpiecznie i bezboleśnie sprawić, że błyskawica stanie się w słoju, w którym można się uczyć i doceniać do woli.
Co to jest błyskawica?
Błyskawica to wyładowanie elektryczne, czyli przepływ elektronów z bieguna z nadmiarem tych cząstek do drugiego bieguna z niedoborem. Wielkość różnicy elektronów między tymi biegunami nazywana jest napięciem, a im większa, tym silniejszy będzie prąd elektryczny, gdy zacznie płynąć.
Podczas burzy kropelki wody w chmurach zderzają się ze sobą, uwalniając w tym procesie elektrony. Elektrony są przyciągane do ziemi, która jest naładowana dodatnio w stosunku do chmur. Nie mogą jednak łatwo przepływać przez powietrze, ponieważ powietrze jest izolatorem elektrycznym. W konsekwencji narastają, jak woda za tamą, aż napięcie staje się tak duże, że nawet powietrze nie jest w stanie ich zatrzymać. W tym momencie pojawia się błyskawica.
Dlaczego ludzie są zszokowani lodówkami?
Kiedy idziesz po dywanie, działanie twoich butów na materiał tworzy wolne elektrony w podobny sposób, jak robią to zderzające się cząsteczki wody w chmurach. Elektrony gromadzą się w twoim ciele, a kiedy twój palec zbliży się wystarczająco do czegokolwiek, przez co mogą przepłynąć na ziemię, przeskakują w powietrzu w postaci iskry wyładowania elektrycznego. Przedmioty metalowe są dobrymi przewodnikami prądu, dlatego w pobliżu klamek lodówki i klamek pojawia się wiele wstrząsów elektrostatycznych. W chwili szoku pojawia się mały błysk pioruna, ale zwykle jesteś zbyt zaskoczony, by to zauważyć.
Robienie błyskawicy w słoiku
W każdym słoiku z metalową nakrętką łatwo jest wyładować wyładowanie elektryczne. Musisz tylko zrobić dwie rzeczy. Pierwszym jest wykonanie elektrody na dnie słoja, do której może płynąć prąd, a drugim jest znalezienie bezpiecznego źródła elektryczności statycznej.
Czy kiedykolwiek wtarłeś balon we włosy i zauważyłeś, że przykleja się do ściany? Dzieje się tak, ponieważ pocieranie balonu tworzy wolne elektrony, podobnie jak pocieranie stopami o dywan. Balon jest doskonałym źródłem elektryczności statycznej.
Rzeczy, których będziesz potrzebować
- Słoik z metalową pokrywką
- Folia aluminiowa
- Arkusz suszarki
- Garść pinezek z niepomalowanymi metalowymi główkami
- Balon
Celem pinezek jest skupienie ładunku i zwiększenie napięcia. Jeśli do wykonania katody użyto folii aluminiowej, ładunek rozprzestrzeniłby się na cały arkusz zamiast płynąć w kierunku anody.
Ten eksperyment działa najlepiej, gdy wilgotność jest niska. To dlatego, że wilgoć sprawia, że powietrze jest jeszcze lepszym izolatorem elektrycznym.
Anoda to dodatnio naładowana elektroda na dnie słoja, w kierunku której będą płynąć elektrony. Aby go stworzyć, wytnij kawałek folii aluminiowej na kwadrat o długości około 12 cali i szerokości 12 cali. Złóż go dwukrotnie w mniejszy kwadrat i wepchnij na dno słoika. W porządku, jeśli krawędzie trochę się wystają.
Katoda jest ujemnie naładowaną elektrodą, z której będą płynąć elektrony. Zrób to, wbijając kilka pinezek przez arkusz suszarki, kierując głowy do góry słoika. Umieść arkusz suszarki na otworze słoika i zakręć pokrywkę.
Wskazówki
Potrzyj balon na głowie. Będziesz wiedział, że jest naładowany, jeśli twoje włosy staną dęba, gdy odciągniesz balon.
Dotknij balonem szczytu słoika i obserwuj, co się stanie. Jeśli balon jest wystarczająco naładowany, zobaczysz kilka żółtawoniebieskich błysków pioruna. Będą jeszcze bardziej imponujące, jeśli wyłączysz światła.