Skip to main content

לנסות בבית - בובת אלקטרוסקופ

מה רואים?

בקבוק קנקל שקוף ובתוכו תלויה בובה העשויה מחוט ברזל. ידי הבובה ורגליה עשויים מניר אלומיניום ("ניר כסף") דק. כאשר מקרבים מוט או סרגל פלסטי לפקק של הבקבוק הבובה מתחילה להזיז את הידיים והרגליים ו"לרקוד".

                בובת אלקטרוסקופ

מה רואים?

בקבוק קנקל שקוף ובתוכו תלויה בובה העשויה מחוט ברזל. ידי הבובה ורגליה עשויים מניר אלומיניום ("ניר כסף") דק. כאשר מקרבים מוט או סרגל פלסטי לפקק של הבקבוק הבובה מתחילה להזיז את הידיים והרגליים ו"לרקוד".

                בובת אלקטרוסקופ

מה לוקחים?

  • בקבוק קנקל שקוף, רחוץ ומיובש היטב ופקק פלסטי תואם.
  • חוט ברזל דק (בקוטר חצי עד אחד מ"מ).
  • ניר אלומיניום דק מהסוג שמשתמשים במטבח, או סתם ניר עטיפה של שוקולדים. אם משתמשים בניר עטיפה של שוקולד שיש עליו שכבה של ניר שעווה - עדיף לקלף את ניר השעווה.
  • פלאייר לכופף את חוט הברזל, מספריים לחתוך את ניר האלומיניום, נר או כיריים של גז.
  • פיסת קלקר או פלסטיק שאפשר לחתוך ממנו כדור להכנת ראש הבובה.
  • דבק אפוקסי או אקדח דבק חם כדי להדביק את הבובה לפקק. אם אין - אפשר לעשות זאת בשעווה של נר.
  • מוט או סרגל פלסטי, פיסות ניילון ובד מסוגים שונים ליצירת חשמל סטטי.

 

כך בונים:

  1. חותכים חתיכת חוט ברזל באורך של כחצי מאורך הבקבוק. בקצה החוט עושים לולאה אחת ובערך באמצע החוט - שתי לולאות זו ליד זו (איור). חשוב שהלולאות יהיו פתוחות, כך שאפשר יהיה להשחיל דרכן את ניר האלומיניום.
                         חוט ברזל
  2. גוזרים מחתיכת הקל-קר או הפלסטיק כדור (לא מחייב דיוק) שישמש כראש לבובה. עליו להיות בגודל מתאים בכדי שיוכל לעבור דרך פתח הבקבוק. מחממים על הנר או להבת הגז את הקצה הישר של חוט הברזל ומשחילים אותו דרך ראש הבובה (איור).

                        פרצוף
  3. חממים שוב את הקצה הישר של חוט הברזל ומשחילים אותו דרך מרכז הפקק (איור).

                          פרצוף וכובע
  4. מדביקים את חוט הברזל לפקק בעזרת דבק אפוקסי, דבק חם או שעוות נר. צריך להיזהר לא להשתמש ביותר מדי דבק כדי לא ללכלך ולסתום את הברגת הפקק.
  5. גוזרים מניר האלומיניום רצועות ברוחב של כחצי ס"מ ובאורך מתאים לידים ולרגלים. אורך הרגלים צריך להיות כזה שכאשר הבובה נמצאת בתוך הבקבוק הן לא נוגעות בתחתית. (בערך 5 ס"מ).
  6. מנקבים (בעזרת חוט ברזל) חור בקצה כל יד ורגל ומשחילים אותם בלולאות. החלק המסובך הוא להשחיל את שתי הידיים. משחילים קודם דרך הלולאה שבקצה החוט (לולאת הרגליים) ומעלים אותם למעלה עד למקומם (איור).

                      השחלת ידיים
  7. בעדינות "משחקים" עם הידיים והרגלים ומרחיבים את החורים עד שהם תלויים בצורה רופפת וזזים בקלות לצדדים.
  8. מכניסים בזהירות את הבובה לבקבוק וסוגרים את הפקק.
  9. משפשפים את מוט הפלסטיק בפיסת בד או פלסטיק ונוגעים איתו בלולאת חוט הברזל, היוצאת מהפקק. אחרי כמה ניסיונות רואים שהבובה מתחילה "לרקוד".

                    ריקוד הבובה
  10. אם לא מצליחים כדאי לנסות לשפשף בבד או פלסטיק מסוג אחר.

 

איפה כאן המדע?

הבובה שבנינו היא בעצם גרסה משופרת של מכשיר היסטורי למדידת חשמל סטטי הנקרא: "אלקטרוסקופ".

חשמל סטטי (בניגוד לזרם חשמלי) הוא שם כללי למטענים חשמליים הקבועים במקום ואינם זורמים (הם סטטיים). מבדילים בין שני סוגים של מטענים חשמליים: חיוביים (ממסומנים ב+) ושליליים (מסומנים ב-). מטענים חשמליים אלו מפעילים כוחות זה על זה:
מטענים מאותו סוג (+ ו + או - ו -) דוחים זה את זה.
מטענים מסוגים שונים (+ ו -) מושכים זה את זה.

עקרון הפעולה של האלקטרוסקופ פשוט למדי: מטען חשמלי המגיע לחוט הברזל "זורם" לאורך החוט לכל חלקי הבובה ומטעין אותם (ראו באיור למעלה). לא משנה אם המטען הוא חיובי או שלילי - בכל מקרה יהיה מאותו סוג. מכיוון שמטענים דומים דוחים זה את זה - רגלי הבובה וידיה זה מזה ויתרוממו למעלה.

במכשירים המדעיים הוסיפו לוח שנתות לפני עלי ניר האלומיניום ובהתאם לזווית שבה התרחקו זה מזה אפשר היה לדעת מה עוצמת המיטען החשמלי.
 

                              אלקטרוסקופ

כדי "ליצר" את החשמל הסטטי אנו משפשפים שני חומרים שונים זה מזה. תהליך השפשוף גורם המטענים חשמליים (לרוב שליליים) לעבור מחומר אחד לשני.

מה עוד?

 

  • בזמן שאתם מקרבים את הסרגל הטעון (ששיפשפתם אותו בחתיכת הבד) ראו מה קרה?
  • נסו לקרב לראש הבובה את פיסת הבד הטעונה (שיפשפתם איתה את הסרגל) וראו מה קרה?
  • במקום לקרב את הסרגל הטעון לראש הבובה אפשר לחבר בינהם באופן קבוע חוט מוליך (נחושת או ברזל) דק מאד (פחות מחצי מ"מ) וארוך (כחצי מטר). מחזיקים את החוט באוויר כך שלא יגע כלל בשולחן (כדי שהחשמל לא יתפרק) ומשפשפים את הסרגל. המטען יעבור לאורך החוט מהסרגל לבובה והיא תרקוד עם כל שפשוף.

 

בחזרה לרשימת הניסויים

נוצר בתאריך: 16/04/08
עודכן בתאריך: 18/05/15