Skip to main content

טיפים לניסויים בחשמל סטטי - טעינה חשמלית

בכל ניסוי בחשמל סטטי אנחנו טוענים חפצים שונים במטען חשמלי. הצטברות המטענים עשויה ליצור הפרש פוטנציאלים בין החפץ הטעון לבין חפצים אחרים, ועל ידי כך נוצרים כוחות משיכה או דחייה, בהתאם לסוג המטען. כוחות אלה יוצרים את התופעות המיוחדות של הניסויים - תנועת חפצים, הדבקות, דחייה וגם, אם הפרש הפוטנציאלים גדול מספיק, גולת הכותרת של החשמל הסטטי - הניצוץ החשמלי.

ברוב הניסויים, מידת הטעינה החשמלית היא תנאי להצלחת הניסוי. ככל שנצליח להעביר כמות מטען גדולה יותר לחפץ שאותו אנו רוצים לטעון - הניסוי יהיה מוצלח יותר. מכיוון שמשתנים שונים משפיעים על הצלחתנו לטעון גופים, הניסויים בחשמל סטטי לא תמיד "מצליחים". כדי לשפר את ההצלחה בניסויים, ריכזנו כמה טיפים, עצות ורעיונות לשיפור ההצלחה עם הניסויים.

א. אוויר יבש

כל ילד יודע שימים יבשים הם המוצלחים ביותר להיווצרות "פיקים" של חשמל סטטי כשיוצאים מהמכונית. לאוויר לח מוליכות טובה יותר. אוויר יבש מבודד ומאפשר צבירה של מטען גדול יותר (וכאשר המטען מספיק גדול כדי להתפרק לגוף המכונית - ה"פיק" מכאיב יותר). לכן בימים יבשים, או בסביבה יבשה, יש סיכוי גדול יותר להצלחת הניסוי.

ב. שימוש במטלית מצמר או עור

מכיוון שהדרך הנוחה ביותר לטעינה חשמלית של גוף היא שיפשוף (טעינה בעזרת מגע), חשוב מאד שהגופים עצמם יהיו עשויים מחומרים מתאימים לטעינה באמצעות מגע: האחד שנוטה למסור מטענים והשני - בעל נטייה לקלוט מטענים עודפים. הטעינה נעשית לרוב על ידי שיפשוף של גוף פלסטי על ידי מטלית. הנסיון מלמד שמטליות מחומרים טבעיים העשויים חלבון - עור וצמר למשל - הן המוצלחות ביותר. מטליות מבד סינטטי אינן מוצלחות. חומר טבעי מוצלח יכול להיות גם שיער הראש. שיפשוף בלון בשיער יכול ליצור טעינה טובה.

ג. גופים מפלסטיק

לניסויים שבהם נדרשים כוחות משיכה ודחייה מומלץ לשפשף במטלית גופים העשויים פלסטיק או ניילון. גופים אלה הם מבודדים חשמליים, ולכן המטענים שנאספו בהם נשארים על פניהם, ולא מתפרקים עם כל מגע מקרי. שקיות ניילון, בלונים ולוחות פרספקס הם חומרים מוצלחים (הכל לפי מטרת הניסוי).

ד. בני אדם

אם רוצים לטעון בני אדם, תלמידים או חברים, כדאי להשתמש במעיל מבד ניילון (מעיל גשם) או צמר (סוודר), ולשפשף אותם בבד צמר או עור. המהדרין נוהגים להעמיד את הנסיין בתוך גיגית פלסטיק, כדי לבודד אותו מהאדמה שעליה הוא עומד.

למעשה, מה שנטען הוא הבגד, ולא האדם שבתוכו. אלא שהצטברות מטענים על פני הבגדים יוצרת הפרש פוטנציאלים בין הבגד הטעון לגוף הנייטרלי. כוחות הדחייה שנוצרים דוחפים את המטענים לקצות הגוף - אצבעות ושיער. "אדם טעון" באופן כזה יכול להשתמש באצבעו ליצירת תופעות של חשמל סטטי.

ד. בניית "צובר מטענים"

לניסויים שבהם נדרשת התפרקות חשמלית צריך אפשר לטעון גוף העשוי מחומר מוליך אבל חשוב שיהיה מבודד מהסביבה ובעיקר מידו של הנסיין האוחזת בו. כיוון שקשה לטעון כך גוף מוליך, אנחנו מציעים פטנט שלמדנו מד"ר יוסי נוסבאום: בניית צובר מטענים.

מה צריך:

  • כוס קלקר חד פעמית (חומר מבודד).
  • לוח קרטון עבה בגודל 15 X 15 ס"מ.
  • רדיד אלומיניום ("נייר כסף").
  • מספריים ודבק (פלסטי או חם).

 

 חומרים לבניית צובר מטענים

מה עושים:

  1. מדביקים את הכוס, הפוכה, למרכז ריבוע הקרטון.
  2. עוטפים את ריבוע הקרטון ואת שולי הכוס ברדיד אלומיניום, ומצמידים בעזרת דבק.

 

 צובר מטענים

איך עובדים עם זה:
טוענים משטח פלסטי (רצוי פרספקס) על ידי שיפשוף במטלית כותנה או צמר.
אוחזים בצובר המטענים שלנו בחלק החשוף של הכוס. אין לגעת במשטח האלומיניום.
מעבירים את משטח האלומיניום על לוח הפרספקס. המטענים החשמליים יעברו מלוח הפרספקס אל משטח האלומניום ויצטברו עליו. לוח הפרספקס אינו מוליך, וצריך ליצור מגע בין צובר המטענים לבין כל שטח הלוח. לכן יש להעביר את הצובר על פני כל הלוח, בתנועת ניגוב, כדי לאסוף את כל המטענים הצבורים בכל שטח הפנים שלו.
כעת אפשר להשתמש בצובר המטענים הטעון שלנו לכל הניסויים. להשתמש בו כדוחה / מושך מטענים או לגרום להתפרקות של המטען. בגלל שכוס הקלקר היא מבודד, יישארו המטענים על רדיד האלומיניום של צובר המטענים, ולא יתפרקו עד שייווצר מגע עם מוליך אחר או שהפרש הפוטנציאלים יהיה גדול מספיק להתפרקות חשמלית דרך האוויר - בצורת ניצוץ.

בסרטון שצולם במהלך הדגמה במוזיאון המדע נראה שימוש בצובר מטענים ע"י ד"ר יוסי נוסבאום:

 

נוצר בתאריך: 25/06/08
עודכן בתאריך: 22/04/13