Elektrická podnož Elektrický papír Kouzelná krabička

Elektrostatika
Elektrická podnož
Vkročíme-li na dobře izolovanou desku ze skla nebo z plastické hmoty (plexiskla apod.), nabíjí
se hned naše tělo třením mezi deskou a podrážkou. Citlivým elektroskopem lze náboj prokázat
(položíme-li prst na přístroj).
Elektrický papír
Ohřejeme poněkud list papíru nebo pohlednici, aby vyschl a stal se dobrým izolantem. Pak přes
něj přejedeme suchou rukou nebo kartáčem na šaty; papír se zelektruje a přitáhne jiný papír,
např. drobné ústřižky. Zelektrovaný papír přilne též k ruce. Přitáhne-li zelektrovaný list stejně
velký neelektrický a spojí se s ním celou plochou, je tím dostatečně "zaměstnán" a nepřitahuje
již ani papírové ústřižky. To dokáže opět teprve potom, když od něho nenabitý list vzdálíme.
Zvláště silně se nabíjejí filmy a fólie z plastických látek (umělých hmot), např. psací podložky.
Zelektrování nastává při psaní a různých pohybech rukou po podložce nebo papíru na ní
ležícím. S takové podložky lze někdy těžko sejmout popsaný papír. Proč? Jakmile k nabité
podložce přiblížíme nezelektrovaný list, vznikne v něm indukcí na bližší straně nesouhlasný
náboj a nesouhlasné náboje se přitahují.
Kouzelná krabička
Plochou oblou krabičku z průhledného plastu, v níž se prodávají např. bonbóny, očistíme a
dovnitř vložíme papírové ústřižky, kterým můžeme dát tvar malých figurek. Při tření suchým
prstem se víčko (nebo spodek) krabičky zelektruje a to způsobí, že papírové ústřižky tančí
(právě podle zákonů indukce) přitažlivostí a odpudivostí nábojů. Leidenská láhev může pojmout
značně velký náboj a při suchém ovzduší ho též dlouho podržet. Zelektrujeme-li láhev pomocí
tyče negativně, indukuje se na vnějším povlaku náboj pozitivní a nestojí-li láhev na izolačním
podkladě, odpuzované elektrony uniknou do země. Náboj láhve muže být při velké kapacitě
(jímavosti) tak velký, že vybití přes lidské tělo by mohlo ohrozit zdraví (nebezpečí ochrnutí),
zejména tehdy, když se několik lahví zapojí v baterii. Proto je nutno leidenskou láhev (a každý
jiný kondenzátor) vybíjet vhodným vybíječem, jaký je zobrazen např. na připojeném obrázku.
Vybíječ je v podstatě kousek zahnutého drátu, na jehož koncích jsou malé koule. Uprostřed je
opatřen izolačním držadlem ze skla nebo z jiného izolantu. Koule - jako tělesa bez hran způsobují, že jiskry přeskakují jen na kratší vzdálenost. Nabitou baterii nesmíme nechat bez
dozoru, a to ani přes noc. Gumové rukavice nechrání před vysokým statickým napětím, neboť
se snadno probíjejí. Zacházíme-li s baterií nebo s lahví správně, můžeme s ní dělat překvapující
pokusy, např. jiskrový průraz izolační látkou jako napodobeninu blesku.
Sestrojení leidenské láhve
Leidenskou láhev vyrobíme nejsnáze ze zavařovací láhve. Velmi důkladně ji očistíme, pak
1/6
Elektrostatika
nalepíme zevnitř a zevně plastickým lepidlem hliníkovou fólii, která se prodává např. pod
názvem Alobal. To se ovšem snáze čte než udělá. Nejlépe je lepit polep v několika pásech. U
malých sklenic polepíme tři čtvrtiny, u větších dvě třetiny výšky. Též dno se polepí zevnitř i
zevně. Kovové plochy mají být co možno nejhladší. Nepolepené části sklenice doporučujeme
potřít tenkou v:štvou šelaku. Leidenskou láhev pak opatříme kovovou tyčí s koulí. Máme dvě
možnosti: Buď ji postavíme na čtyři nožky, anebo ji zavěsíme na víko z plastu. V prvním
jpřípadě našroubujeme, nanýtujeme nebo napájíme na spodní konec tyče dva křížem položené
kovové pásky. Ve druhém případě připevníme na spodní konec kovové tyče střapec z několika
proužků kovové fólie. Volné konce těchto proužků leží na polepu dna. Otvor ve víku uděláme
tak malý, aby v něm tyč pevně držela. Víko opatříme třemi nebo čtyřmi přilepenými kousky z
plastické hmoty nebo ze dřeva, které ho chrání před sesunutím. Místo koule - i u jiných přístrojů
- můžeme na tyč připájet kotouček z tlustého plechu, jehož hrany musí ovšem být bezvadně
opilovány a zaobleny.
Elektroskop v chemické baňce
Použijeme asi 15 cm vysokou chemickou baňku se širokým hrdlem. Hodí se také dobře
vyčištěná láhev od mléka. Místo drátu vezmeme 3 až 5 mm tlustou mosaznou tyč. Na horní
konec nasadíme vodivou kouli nebo kotouč a dolní konec opilujeme do tvaru dláta. Potom tyč
vsuneme do skleněné trubice pokud možno nejužší. Trubice má být tak dlouhá, aby opilovaný
konec ještě vyčníval. Na každou stranu "dláta" nalepíme bílkem nebo nepatrnou kapkou
syntetického lepidla po jednom proužku fólie tak, aby oba proužky (bez náboje) splývaly těsně
vedle sebe. Proužky mají být stejně široké jako průměr mosazné tyče. Citlivost můžeme zesílit
proužkem fólie ve tvaru U, nalepeným zevně baňky. Skleněná trubice s mosaznou tyčí se
upevní do hrdla korkovou nebo gumovou zátkou. Baňka musí být zcela suchá a čistá.
Chceme-li izolaci ještě zlepšit, přetřeme skleněnou tyč, korek a okraj lahvového hrdla
šelakovým roztokem. Siločáry elektrického pole je možno "zviditelnit".
Citlivý elektroskop v kovovém rámu
Princip tohoto elektroskopu je podobný jako při předchozí úpravě. Tentokrát nepřilepíme lístky
na opilované plochy, nýbrž provedeme nejdříve jemný řez pilkou (asi 5 mm do hloubky) ve
směru délky mosazné tyče, jak nejlépe dovedeme. Pak opilujeme plochy do klínu směrem k
řezu. Oba proužky do něho zasuneme a pevně sevřeme (řez stiskneme). Nejdůležitější rozdíl je
v tom, že tento systém je v kovovém rámu, který je uzavřen na obou stranách skleněnými
kotouči. Rám je vyřezán z mosazného nebo jiného plechu 1 až 1,5 mm tlustého, je 5 cm široký
a 45 až 50 cm dlouhý. Tento plechový pás stočíme do kruhu o průměru asi 15 cm. Oba okraje,
které asi 2 cm přesahují, se snýtují nebo spájí. Na místě spojení se upevní kovová tyč, která
nese a spojuje rám se základní deskou. Na této nosné tyči je umístěn malý kovový háček.
Přeje-li si někdo lepší uzemnění rámu, může na něj zavěsit malý kovový řetízek.
Poslušná vycházková hůl
2/6
Elektrostatika
Vycházkovou
poloze.
přitahována.
lněnými
bezové
dobře
podložce,
papír
Přitom
silně
vyschl,
vkuličky?
Přiblížíme-li
nitěmi
otevřeném
např.
zelektrován,
Příčinou
ahůl
na
ještě
na
Použijeme
nebo
drátěném
skleněné
rozhlasovém
khorký
jevu
nínásadu
takže
nějaký
je
jej
novinový
podstavci.
desce
indukce
při
asi
koštěte
zelektrovaný
stahování
přijímači
desetkrát
(okno,
papír,
jako
Ale
položíme
při
zrcadlo)
je
proč
snahřejeme
ostře
možno
předmět
podložky
pokuse
se
na
přetřeme
zde
nebo
opěradlo
slyšet
s(filmovou
můžeme
ho
bezovými
neprojeví
na
na
praskavý
kartáčem
suchém
kamnech
židle
fólii,
pozorovat
kuličkami,
nápadný
tak,
noviny,
stole.
šum.
nanebo
aby
šaty
Tímto
mohutné
rozdíl
byla
zavěšenými
tyč
vyžehlíme,
na atd.),
izolující
vvzpůsobem
rovnovážné
tíze
jiskry.
bude
hůlky
abyhůl
jea
Zvláštní způsob odstraňování popela
Dalším pokusem nebude hospodyňka nadšena, ale pokus překvapí. Filmovou či igelitovou
apod. fólii (nebo papír) položenou na stole silně zelektrujeme a nasypeme na ni trochu
cigaretového nebo doutníkového popela. Zvedneme-li fólii nebo papír rychle nahoru, což
vzhledem k přitažlivým silám není vždy zcela možné, popel jakoby vybuchne -tak rychle se
rozlétne na všechny strany. Místo popela můžeme použít konfety (z kancelářského dírkovače),
prachové peří, kousky bezové dřeně nebo korku apod. Není-li po ruce kartáč, můžeme ke tření
použít šátek i suchou ruku. Při všech těchto pokusech je účelné používat nejrůznější předměty,
hledat vzájemné souvislosti jevů a přemýšlet. Pak teprve splní pokusy svůj účel.
Rozšiřujeme pokus s popelem
Zajímá nás, proč se popel rozlétne. Náboj, vzbuzený na fólii třením, indukuje na povrchu stolu
náboj opačný. Pokud fólie leží na stole, jsou oba náboje k sobě těsně vázány a soustředěny na
přilehlých plochách fólie, takže jejich účinek na částečky popela je velmi malý. Zvedneme-li fólii
ze stolu, vazba mezi náboji se uvolní a napětí mezi nimi velmi vzroste. Náboj fólie, původně
vázaný nábojem stolu na přilehlý povrch, přejde zčásti i na částečky popela a způsobí jejich
prudké odpuzení. Na fólii, kterou jsme třeli, položíme plechovou, nahoře otevřenou krabici a
vložíme do ní naše tělíska "skokánky". Zvedneme-li nyní rychle fólii, nevyskočí. Vodivé
plechové stěny zabraňují tomu, aby v krabici vzniklo elektrické pole. Takovému zařízení, které
ponechává určitý prostor bez elektrického pole, se říká Faradayova klec. Ve velkých rozměrech
se dělá z hustých kovových sítí, které se dobře uzemní. Ve fyzikálních ústavech se takovými
sítěmi někdy obkládá celá místnost včetně oken a dveří. Použijeme-li místo plechové krabice
krabici z kartónu, tělíska začnou opět skákat, neboť nevodivý kartón nebrání vzniku jevu. Nyní
fólii opět zelektrujeme, ale postavíme na ni plechovou krabici dnem nahoru a posypeme tělísky.
Zvedneme-li fólii, malá tělíska se opět dají do pohybu. Napětí k nim totiž přejde beze ztrát
(vodičem), protože tentokrát zde nejsou stínící stěny. Na zelektrovanou fólii položíme lehkou
uzavřenou kartónovou krabici a posypeme ji popelem. Zvedneme-li fólii, popel opět vyskočí, ale
ne tolik, jako při pokusu "bez krabičky". Jestliže vezmeme větší krabici, zvětšíme vzdálenost
mezi fólií a popelem, a tedy vzdálenost, do které popel doskočí, bude ještě menší. Toto je
3/6
Elektrostatika
důležitý poznatek: pozorujeme úbytek intenzity elektrického pole, jak to fyzik nazývá. Intenzita
elektrického pole je fyzikální veličina, která popisuje stav elektrického pole kolem elektrického
tělesa.
Veselé hříčky s vodou
V blízkosti tenkého klidně proudícího paprsku vody z vodovodu podržíme elektrickou tyč nebo
hřeben. Proud vody bude značně přitahován k tyči nebo hřebenu. Nezáleží na tom, má-li tyč
náboj kladný nebo záporný. Indukcí se vytvoří na povrchu vody jednak souhlasný, jednak
nesouhlasný náboj. Odpuzovaný náboj téhož znaménka, jaké má náboj na tyči, snadno unikne
vodivým vodním proudem potrubím do země. Přitažlivé účinky trvají tak dlouho, pokud je tyč
elektrická. Tyč nebo hřeben se však ihned vybijí, dotkneme-li se jimi vodního paprsku, který pak
teče původním směrem.
Postavme si vodotrysk s tenkým svislým vodním proudem, vysokým 50 až 80 cm. Nahoře se
proud rozpadá na kapky, které padají zpět v blízkosti trysky. Přiblížíme-li elektrickou tyč k
proudu dole u hubice vodotrysku, rozloží se paprsek v kapky dříve a níže. Kapky jsou větší a
těžší a rozptylují se ve větším okruhu. Hubici vodotrysku si uděláme ze skleněné trubky, kterou
roztáhneme poněkud v ohni. Nezáleží na tom, zda přibližujeme tyč s kladným nebo záporným
nábojem. Musíme ji však chránit před padajícími kapkami (krytem, který si uděláme z kartónu).
Co se děje s vodním proudem v elektrickém poli? Účinkem náboje se částečky vody vzájemně
odpuzují. Kapky se pak tvoří již níže než v proudu bez náboje. Proto jsou větší a odpuzováním
se rozptýlí do většího okruhu (dole mají větší pohybovou energii než nahoře). Při předešlém
pokusu jsme použili vodotrysk se souvislým vodním proudem. Pro změnu vytvořme nyní
vodotrysk malou tryskou (jeden až dva mm v průměru), aby se proud rozpadl na několik
tenkých paprsků; otvor trysky seřidíme svisle, nebo jen trochu odchýlený od svislice. Nejdříve
tryská proud v několika tenkých praméncích. Přivedeme-li do jeho blízkosti elektrické těleso,
spojí se praménky v jeden jediný proud a dřívější nesčetné malé kapičky se spojí v přiměřeně
4/6
Elektrostatika
menší počet větších kapek. Vytváření takových velkých kapek lze pozorovat v přírodě v dešti při
bouři. Mezi dešťovým mračnem a zemí je silné elektrické pole. Vodní kapky jsou při bouři mezi
opačně nabitými póly, a to mezi kladně nabitým mračnem a negativně nabitou zemí. Účinkem
indukce se polovina každé kapky nabije kladně a druhá polovina záporně. Když se k sobě
přiblíží dvě kapky opačně zelektrovánými stranami, vzájemně se přitáhnou a spojí v jednu větší
kapku. To platí také pro tenké praménky vody. Při tomto pokusu přibližujeme tyč vodotrysku
shora. Další příčinu zmíněného jevu musíme hledat v tom, že se zmenší (nám již dobře známé)
povrchové napětí vody, jakmile se objeví elektrické pole. To se dá snadno vyzkoušet na malém
vodovodním kohoutku nebo trysce; utvoříme co největší kapku vody a necháme ji tam viset.
Kapka se nepohne. Povrchové napětí drží vodu pohromadě. Nyní ke kapce přiblížíme
zelektrovanou tyč a kapka ihned spadne. Povrchové napětí zmenšené elektrickým polem již
nestačí vyrovnat tíhu vody. Tyto hříčky s vodou se všechny snáze popisují než provádějí. Někdy
je nutné mít trochu trpělivosti a tyč často dosucha třít.
Tryskající olej
JOHN TYNDAL popsal r. 1884 v jedné knize takovýto pokus: Sklíčko od hodinek naplníme
vrchovatě jedlým olejem (na sklíčku se udrží povrchovým napětím). Přiblížíme-li ke sklíčku silně
zelektrovanou tyč z ebonitu nebo z pečetního vosku, přeskakují olejové kapky ve tvaru paprsku
na tyč.
Vznášející se vločka vaty
Tento pokus udělal již OTTO VON GUERICKE: Zelektrujeme kruhovou kovovou desku
(izolovanou a bez ostrých hran a hrotů) a necháme na ni dopadnout vločku vaty. Kdo má
elektrofor, nabije ho, zvedne víko a otočí je držadlem dolů. Vložka se po dotyku s deskou
zelektruje souhlasně, ihned se odrazí a vznáší se v takové výšce, ve které se její tíha vyrovná s
elektrickou odpudivou silou.
Elektrický had
Skládá se z bezových kousků, které se navléknou na tenkou nit jako perly na šňůru. První
kousek bezové dřeně může zručný čtenář seříznout jako hadí hlavu. K ocasu se články hada
postupně zužují. Pokus je ještě hezčí, když kousky hádka pomalujeme různými barvami. Hádka
položíme na kovový kotouč jako v předešlém pokusu a zelektrujeme, anebo jej položíme na
víko, které spočívá na zelektrovaném elektroforovém kotouči. Jakmile se kov zelektruje
(nadzvednutím víka), vzepne se hádek a skočí s kotouče; člověk by skoro uvěřil, že hádek je
živý. Podobné pokusy se dají provádět i s jinými figurkami z bezové dřeně. Samozřejmě že
budou poskakovat z desky i jednoduché kousky dřeně. Použijeme-li k pokusu kuličku,
zpozorujeme, že dráha skoků je tím plošší, čím kulička ležela blíže u okraje desky.
Tančící figurky
5/6
Elektrostatika
Do ploché krabice bez víka (buď plechové nebo dřevěné, kterou polepíme vně i uvnitř
hliníkovou fólií) vložíme malé bezové nebo papírové figurky, pokud možno s pohyblivými údy na
nitkách, třeba i několik hádků, kuliček a podobných drobností. Pokryjeme-li skříňku čistým
sklem a to pak třeme kozí nebo hedvábím, figurky se ihned zvednou a provádějí groteskní
tance, poslušný přírodního zákona o přitažlivosti a odpudivosti. Kdo nemá po ruce skříňku,
podloží pod okraje skleněné desky dvě knihy; stůl působí elektricky jako země.
Veselé působení elektrického náboje
Hliníkovou fólií a zavěsí 5 až 6 cm nad stolem. Pak na stůl položí hladkou hliníkovou fólii a na ni
položí "herce". Přitom je vhodné spojit fólii na stole s třecí elektrikou. Jakmile uvedeme přístroj
do chodu, figurky se dají opět do tance; přitáhnou se a zvednou, dotykem se nabijí a pak
odpudí, klesnou na stůl a odevzdají svůj náboj - a hra se opět opakuje. Tato podivuhodná hra
má střízlivé fyzikální vysvětlení v uvedeném přenášení a vyrovnávání nábojů mezi zavěšenou
elektrickou deskou a uzemněným stolem.
Elektrický tanec kuliček ve skle
Bezové kuličky se snaží rovněž vyrovnat svůj elektrický náboj. Obyčejnou sklenku nebo
pohárek na pití silně zevnitř nabijeme zelektrovaným konduktorem třecí elektriky. Protože je
sklo nevodič, musíme se pokud možno co nejvíce dotýkat konduktorem vnitřku sklenice. Na
staniolový lístek, poněkud větší než je otvor sklenky, položíme bezové kuličky. Překlopíme-li
sklenku na ně, počnou kuličky pobíhat ve sklenici hned sem a tam nahoru a dolů, křížem
krážem. Pokusů tohoto druhu je velké množství.
Elektrický vítr
Elektrickým nábojem proudícím z hrotu se dá stočit plamen svíčky na libovolnou stranu, anebo
dokonce můžeme plamen i sfouknout (je-li elektrický náboj velký a plamen malý). K tomu
potřebujeme upevnit jehlu na konduktor třecí elektriky a podržíme-li vlhkou dlaň těsně před
hrotem jehly, ucítíme na ní "vítr" zcela zřetelně.
6/6