Statički elektricitet: 6 jednostavnih ogleda sa balonom i češljem

Šta je statički elektricitet?

Sve oko nas je napravljeno od atoma, a u svakom atomu se nalaze pozitivno naelektrisani protoni i negativno naelektrisani elektroni. Obično ih ima podjednako, pa je predmet neutralan. Statički elektricitet nastaje kada se ta ravnoteža poremeti: jedan predmet dobije višak elektrona i postane negativno naelektrisan, a drugi ostane sa manjkom elektrona i postane pozitivno naelektrisan.

Reč „statički” znači da naelektrisanje miruje. Ono ne teče kroz žicu kao struja u kablu, već ostaje na površini predmeta sve dok ne „pobegne”, na primer u obliku male varnice kada dodirnete kvaku.

Zašto džemper pucketa, a kosa se diže

Kada se dva materijala dodiruju, trljaju i zatim razdvoje, elektroni mogu da pređu sa jednog na drugi. Naučnici to zovu trljanje ili triboelektrični efekat. Kada skidate vuneni džemper ili kapu, deo elektrona pređe sa kose na tkaninu. Svaka vlas tada ima isto naelektrisanje, a istoimena naelektrisanja se odbijaju, pa vlasi beže jedna od druge i kosa se „naježi”.

Pucketanje koje čujete i iskrice koje ponekad vidite u mraku su mala pražnjenja: višak naelektrisanja naglo prelazi na drugi predmet i ravnoteža se vraća. Energija takvog pražnjenja je sićušna i traje kraće od milionitog dela sekunde, ali je dovoljna da je osetite kao mali „ujed”.

Zašto je statički elektricitet jači zimi

Ključ je vlažnost vazduha. Vlažan vazduh bolje provodi naelektrisanje i ono se brže „ispušta” u okolinu. U suvom vazduhu ono ostaje na predmetima i gomila se. U jednom merenju, hodanje po vinilnom podu pri vlažnosti vazduha od 15% stvorilo je napon od oko 12.000 volti, a pri vlažnosti od 80% samo oko 1.500 volti. Tokom grejne sezone vazduh u stanovima je obično suv, zato zimi češće „pucate” kada dodirnete kvaku ili drugu osobu.

Statički elektricitet: primeri iz svakodnevnog života

• Kosa koja se diže posle skidanja kape ili češljanja plastičnim češljem.
• Džemper koji pucketa kada ga svlačite, posebno ako je od sintetike ili vune.
• „Struja” na kvaki ili vratima automobila posle hodanja po tepihu ili izlaska iz kola.
• Odeća koja se lepi jedna za drugu kada je izvadite iz mašine za sušenje.
• Prašina koja se hvata za ekran televizora ili plastične površine.
• Munja, koja je u stvari ogromna varnica statičkog elektriciteta između oblaka i zemlje. Vazduh na njenom putu se toliko zagreje da svetli, a udarni talas zagrejanog vazduha čujemo kao grmljavinu.

Elektricitet ogledi za decu: pregled

Za sve oglede ispod potrebni su predmeti koje imate kod kuće. Najbolje uspevaju u suvoj prostoriji i sa čistom, suvom kosom bez balzama.

Ogledi sa balonom i češljem korak po korak

Ogled 1: kosa koja prati balon

1. Naduvajte balon i vežite ga.
2. Protrljajte balon desetak puta o suvu kosu.
3. Polako odmaknite balon nekoliko centimetara od glave.

Objašnjenje: balon je od kose „uzeo” elektrone i postao negativan, a kosa je ostala pozitivna. Suprotna naelektrisanja se privlače, pa se vlasi podižu ka balonu.

Ogled 2: papirići koji skaču

1. Iscepkajte papir na sitne komadiće ili ispraznite bušač papira.
2. Protrljajte balon ili plastični češalj o kosu ili vuneni džemper.
3. Približite ga papirićima, ali ih ne dodirujte.

Objašnjenje: papir je neutralan, ali naelektrisani balon pomera naelektrisanja unutar papira, pa se strana bliža balonu privuče. Papirići zato skoče gore.

Ogled 3: balon koji se lepi za zid

1. Protrljajte balon o kosu ili vunu.
2. Prislonite ga uz zid naelektrisanom stranom i pustite.
3. Merite koliko dugo ostaje zalepljen.

Objašnjenje: isto kao kod papirića, balon u zidu „preraspodeli” naelektrisanja i drži se dok se višak elektrona polako ne izgubi.

Ogled 4: mlaz vode koji se savija

1. Pustite iz česme veoma tanak, miran mlaz vode.
2. Protrljajte češalj ili balon o suvu kosu.
3. Približite ga mlazu sa strane, ali tako da ga voda ne pokvasi.
4. Posmatrajte mlaz, pa sklonite češalj i posmatrajte ponovo.

Objašnjenje: naelektrisani češalj pomera naelektrisanja u vodi, pa se deo mlaza najbliži češlju privlači i mlaz se savija. Kada sklonite češalj, gravitacija ponovo „pobeđuje” i voda pada pravo.

Ogled 5: baloni koji se odbijaju

1. Vežite dva naduvana balona za konce dugačke oko 60 cm.
2. Protrljajte oba balona o kosu ili vunu i pustite ih da slobodno vise jedan pored drugog.
3. Stavite list papira između njih, pa ga sklonite.

Objašnjenje: baloni imaju isto naelektrisanje i odbijaju se. Neutralni papir privlači oba balona, pa se oni približe dok je papir između njih.

Ogled 6: limenka koja se kotrlja

1. Položite praznu limenku na ravan sto.
2. Naelektrišite balon trljanjem o kosu.
3. Približite balon limenci i polako ga povlačite unazad.

Objašnjenje: limenka se privlači ka naelektrisanom balonu i kotrlja se za njim. Organizujte „trku limenki” i proverite čiji balon je najjači.

Pravilo za pamćenje: istoimena naelektrisanja se odbijaju, raznoimena se privlače, a naelektrisan predmet privlači i neutralne predmete kao što su papir i voda.

Zašto ogled ponekad ne uspe

• Vazduh je previše vlažan: posle kuvanja ili tuširanja sačekajte ili pređite u drugu sobu.
• Kosa je vlažna ili sa balzamom: probajte sa vunenim džemperom ili šalom.
• Balon ste prekratko trljali: trljajte u jednom smeru 10 do 15 puta.
• Mlaz vode je predebeo: smanjite ga dok ne postane tanka, neprekidna nit.
• Dodirnuli ste predmet: naelektrisanje se ispušta kroz ruku ili vodu, pa ponovo protrljajte.

Bezbednost pre svega

Ovi ogledi su bezbedni, ali uz nekoliko pravila:

• Mala deca oglede rade samo uz odraslu osobu, a pucnut balon i njegove delove odmah uklonite, jer predstavljaju opasnost od gušenja.
• Ogled sa vodom radite daleko od utičnica i električnih uređaja.
• Nikada ne eksperimentišite sa strujom iz utičnice; ogledi sa statičkim elektricitetom i struja iz zida nisu isto.
• Naelektrisane predmete ne prinosite elektronici, telefonu ili računaru bez potrebe, jer statičko pražnjenje može da ošteti čipove.
• Na benzinskoj pumpi se posude za gorivo pune dok stoje na zemlji, jer varnica statičkog elektriciteta može da zapali pare goriva. To je dobar primer da deci objasnite zašto se ova pojava shvata ozbiljno.

Kako da ogled pretvorite u malo istraživanje

1. Postavite pitanje: „Koji materijal najbolje naelektriše balon?”
2. Napravite pretpostavku: neka dete pogodi da li će bolji biti kosa, vuna, pamučna majica ili plastična kesa.
3. Merite: posle istog broja trljanja izbrojte koliko papirića balon podigne ili koliko sekundi ostane na zidu.
4. Zapišite rezultate u jednostavnu tabelu.
5. Uporedite rezultat u suvoj sobi i u kupatilu posle tuširanja.

Ako vam se dopadaju jednostavna istraživanja kod kuće, pogledajte i vodič Planete Sunčevog sistema po redu i veličini, a za novembarske i decembarske večeri plan za posmatranje meteorske kiše sa decom.

Zaključak

Statički elektricitet je višak ili manjak elektrona na površini predmeta, a najlakše nastaje trljanjem u suvom vazduhu. Zato je jesen sa grejnom sezonom idealno vreme za oglede: balon, češalj, papirići i tanak mlaz vode dovoljni su da deca vide kako se naelektrisanja privlače i odbijaju i da shvate odakle pucketanje džempera, „struja” na kvaki, pa i munja.