Děti často znají situaci, kdy jim po sundání čepice vlasy „létají“ na všechny strany. Všichni víme, že za tímto jevem stojí statická elektřina. Pojďme si vyzkoušet jednoduchý pokus, který zvládnou i prvňáčci, ale nadchne i velké badatele a kreativce.
Vyrobíme si malé papírové postavičky – a pak je budeme ovládat bez dotyku.
Co budeme potřebovat
Kousek toaletního papíru, tužku nebo fix, nůžky, tyčinkové lepidlo (nebo lepicí pásku), papír/karton na podklad, dlouhé plastové pravítko (nebo jiný plastový předmět, ideálně novodurovou trubku).
Postup
- Na kousek toaletního papíru nakreslíme jednoduchého panáčka.
- Panáčka opatrně vystřihneme.
- Toaletní papír rozebereme na jednotlivé vrstvy – hned máme několik panáčků. Potřebujeme, aby byli panáčci co nejlehčí. Postavičku lze vytvořit i např. z alobalu.
- Panáčka přilepíme za nožičky na papírový podklad tak, aby zbytek postavy mohl volně „vlát“.
- Dokreslíme pozadí – může to být třeba město, louka nebo taneční parket.
- Plastové pravítko (nafouknutý balonek / trubku) několikrát přejedeme po vlasech nebo po chlupatém svetru. Dáme pozor, abychom se „nabíjeného konce“ nedotkli rukou!
- Přiblížíme pravítko k panáčkovi. A pak už sledujeme, co se stane.
Panáček se začne pohybovat, přitahovat k pravítku nebo od něj uhýbat, jako by ožil.
Co se vlastně děje
Třením plastové věci (izolantu) o vlasy nebo oblečení se na jeho povrchu vytvoří statický elektrický náboj. Ten dokáže přitahovat velmi lehké předměty – například tenkou vrstvu papíru.
Protože je panáček z velmi lehkého materiálu, elektrické síly stačí, aby se pohnul.
Pokud chcete aktivitu ještě rozšířit, zkuste vytvořit více postaviček – například tanečníky, sportovce nebo zvířátka. Děti pak mohou vymýšlet celé příběhy a sledovat, jak se jednotlivé postavy chovají při přiblížení nabitého pravítka.
Co je statická elektřina
Elektrostatický náboj vzniká tehdy, když se při tření dvou materiálů přesouvají elektrony z jednoho povrchu na druhý. Jeden předmět tak získá záporný elektrický náboj a druhý kladný elektrický náboj. Tento jev je patrný v elektrických izolantech, kde se nemohou elektrony volně pohybovat, takže se nakupí v jednom místě a navenek je elektrický náboj znatelný. Jeden přesunutý elektron by nestačil.
Nabitý předmět pak může působit elektrickou silou na své okolí. Velmi lehké předměty – například tenká vrstva papíru nebo vlasy – mohou být touto silou přitahovány, nebo odpuzovány, protože elektrony a protony, tedy malé elektricky nabité částice, má v sobě každý atom látky. Právě proto dokáže elektrostaticky nabité plastové pravítko rozhýbat naše papírové panáčky.
Statickou elektřinu ale můžeme pozorovat i v běžném životě:
- vlasy, které se po sundání čepice nebo po použití ručníku „ježí“,
- vlasy přitahované k plastovému hřebenu,
- malá jiskra, kterou někdy ucítíme při dotyku na kovový předmět nebo jiného člověka,
- vlasy, které nám vstanou na hlavě při delším skákání na trampolíně.
Nejsilnějším příkladem statické elektřiny v přírodě je blesk – jde v podstatě o obrovskou elektrickou jiskru mezi mraky nebo mezi mrakem a zemí.
Zkuste bádat dál
Když už se vám podařilo rozhýbat papírové panáčky, zkuste společně zjistit, na čem všem jejich „tancování“ závisí.
Různé materiály: Funguje pokus stejně dobře s plastovým pravítkem, plastovým hřebenem nebo nafukovacím balónkem? Co kovová lžíce nebo dřevěné ramínko?
Hmotnost: Jak lehký musí panáček být? Zkuste panáčka vystřihnout z různých materiálů – například z jedné vrstvy toaletního papíru, z papírového kapesníku nebo z obyčejného kancelářského papíru. Můžete vytvořit panáčka z alobalu i igelitového sáčku.
Počasí a vlhkost: Zkuste pokus udělat v různých dnech a na různých místech.
Co byste měli zjistit
(Dál čte jen ten, kdo si chce předem prozradit, co může pozorovat.) Kovová lžíce, obecně vodivý materiál, se nedá elektrostaticky nabít – tím, že lžíci držíte svou rukou, odchází elektrony rovnou do vás a dále do země. Na druhou stranu alobaloví panáčci fungují dobře. Tím, že jsou přilepení na papíře, mají v sobě jen omezený počet elektronů, které se mohou hýbat, a vytvářejí vlastní elektrostatický náboj při přiblížení nabitého předmětu. Dřevěné ramínko teoreticky nabít lze, ale jde to špatně, pravděpodobně se vám s ním pokus nepovede. Vzdušná vlhkost také velmi ovlivňuje průběh experimentu – čím vlhčí prostředí, tím spíše dojde k samovolnému vybití předmětů, tedy horší průběh experimentu.
Pro hlubší poznání elektrostatického náboje doporučuji pro menší i velké badatele tento článek z e-časopisu Třípól a velmi povedené video 9 Awesome Science Tricks Using Static Electricity!
Hodně radosti při experimentování!
