Jak na elektrostatiku

 Mechaniku lze voln∞ improvizovat pomocφ vy°azen²ch hraΦek, elektrickΘ obvody jsou takΘ vcelku nezßludnΘ, na termiku jsou vÜichni zvyklφ, ale elektrostatika je oblastφ zßludnou a uΦiteli proto jen necht∞n∞ demonstrovanou. Nßsledujφcφch pßr odstavc∙ si klade za cφl seznßmit vßs s tφm, jak se mohou stßt pokusy z elektostatiky oblφben²mi a spolehliv∞ pracujφcφmi. (P°edem varuji - t°enφm nabitß tyΦ je sice dobrß v∞c, ale Van der Graaf∙v generßtor je Van der Graaf∙v generßtor. Bohu₧el ten si z°ejm∞ na kolen∞ nevyrobφte a v nabφdkßch neklesß pod 12.000,-KΦ. I kdy₧, kdo vφ?)

P°ehled poznßmek
  1. Ochrana pokus∙ p°ed vlhkostφ
  2. Vytvß°enφ vodiv²ch povrch∙
  3. ┌skalφ v²roby pom∙cek
  4. Stojany
  5. Nabφjecφ vodiΦ
  6. KolφΦkovΘ "krokosvorky"




zp∞t na ZaΦßtek
Ochrana pokus∙ p°ed vlhkostφ
Zßkladnφm nep°φtelem elektrostatick²ch pokus∙ je vzduÜnß vlhkost. Zßsadn∞ se neda°φ v nev∞tran²ch a chladn²ch mφstnostech. ╚asto vÜak nestaΦφ vyv∞trat ani zatopit.
Po konzultacφch s kolegy jsem zjistil, ₧e nutnou podmφnkou ·sp∞chu je zah°φvßnφ pom∙cek. Jednou z doporuΦen²ch metod je nasv∞covßnφ pom∙cek 200W ₧ßrovkami (POZOR - v²konnΘ ₧ßrovky musφ b²t instalovßny v porcelßnov²ch objφmkßch!). Toto nasvφcenφ doporuΦuji pro zah°φvßnφ elektroskop∙, generßtor∙ a jin²ch rozm∞rn∞jÜφch pom∙cek (snad by m∞la b²t ·Φinnß i infralampa).
Pro nah°φvßnφ tyΦek, hadr∙ a papφr∙ se mi osv∞dΦila leÜtiΦka na fotky (darovanß z ruÜenΘ domßcφ fotolaborato°e). Na jejφ topnou plochu rozlo₧φm hadr a teprve na n∞j kladu plastovΘ Φi sklen∞nΘ trubice. LeÜtiΦka nemß natolik vysokou teplotu, aby p°i kontinußlnφm provozu doÜlo ke vznφcenφ hadru. Je nutno dßvat pozor na plastovΘ p°edm∞ty - po delÜφm zapnutφ leÜtiΦky u nich m∙₧e dojφt k deformaci. Zah°ßtΘ pom∙cky se velmi ochotn∞ elektrujφ. Tato metoda m∞ zatφm nezklamala.
Namφsto leÜtiΦky lze v nouzi pou₧φt i radißtor Φi elektrick² va°iΦ. Radißtor vÜak b²vß Φasto p°iliÜ studen² a va°iΦ naopak p°φliÜ tepl². V naprostΘm zoufalstvφ lze pom∙cky nah°φvat asi 0,5 m nad otev°en²m plamenem, tato metoda je vÜak z po₧ßrnφho hlediska dosti nebezpeΦnß, nehled∞ k tomu, ₧e by si ji studenti mohli doma takΘ zkouÜet.

zp∞t na ZaΦßtek
Vytvß°enφ vodiv²ch povrch∙
╚asto je zapot°ebφ vytvo°it t∞leso s vodiv²m povrchem (nap°. vodivou kuliΦku z pingpongovΘho mφΦku). Jednou z mo₧nostφ je pot°φt povrch t∞lesa tuhou (= systematicky jej pokreslit m∞kkou tu₧kou). Jedinou nev²hodou je to, ₧e se tuha postupn∞ otφrß a vytvß°φ vodivΘ povrchy i tam, kde nechceme.
DalÜφ mo₧nostφ je nast°φkat t∞leso hlinφkovou "st°φb°enkou" - prodßvala se d°φve pro nßt∞ry kamnov²ch rour. Prof. Wielke ji p°i aplikaci na velkΘ povrchy (nap°. PET lßhev) dopl≥uje sφtφ pßsk∙ z alobalu (nalepen²ch p°ed nanesenφm barvy).
Poslednφ z metod je aplikace vodivΘho laku, kter² lze koupit v obchodech s elektronick²m materißlem (modelß°i si tento lak vyrßb∞jφ z b∞₧nΘho acetonovΘho laku, do n∞j₧ p°imφchßvajφ prßÜkovou tuhu).

zp∞t na ZaΦßtek
┌skalφ v²roby pom∙cek
P°i v²rob∞ pom∙cek se mi osv∞dΦily m∞d∞nΘ drßty, kterΘ jsou v ÜirokΘm rozsahu pr∙m∞r∙ sehnatelnΘ v obchodech s elektroinstalaΦnφm materißlem - a₧ do pr∙m∞ru 4,5mm, kter² u₧ je dosti nesnadno oh²bateln².
Nejv∞tÜφm problΘmem elektrostatiky jsou prßv∞ jejφ vysokß nap∞tφ, p°i kter²ch dochßzφ k srÜenφ Φi sßnφ nßboje. V drtivΘ v∞tÜin∞ p°φpad∙ jsou tyto jevy vφce ne₧ ne₧ßdoucφ.
VodivΘ Φßsti pom∙cek, kterΘ majφ b²t p°i pokusech pod nap∞tφm, proto nesmφ obsahovat hroty, ostrΘ hrany ani nic, ce se jim podobß. Plechy a silnΘ drßty musφ mφt konce zbrouÜenΘ dokulata. TenΦφ drßty (nepou₧φvejte vÜak p°φliÜ tenkΘ) je vhodnΘ zakonΦit oΦkem, kterΘ zapßjφme cφnem - mß mnohem menÜφ k°ivost ne₧ samotn² drßt. Spoje jednotliv²ch dφl∙ je ze stejn²ch d∙vod∙ vhodnΘ zalφt cφnem.
P°i konstrukci nesmφte zapomenout na to, ₧e ka₧d² izolant mß pro urΦitou tlouÜ¥ku urΦitΘ pr∙raznΘ nap∞tφ. Izolace vodiΦ∙ dostaΦujφcφ pro 400V je z hlediska 20kV generßtoru sm∞Ünß. Proto se k takov²mto izolovan²m t∞les∙m chovejte jako k vodiΦ∙m. Minimßlnφ izolaΦnφ vrstvu tvo°φ 1cm skla nebo p∞novΘho polystyrΘnu. (Mo₧nß i trochu mφ≥, ale tyto tlouÜtky jsou u₧ dostaΦujφcφ.)

zp∞t na ZaΦßtek
Stojany
Stojany pro pokusy z elektrostatiky musφ b²t dostateΦn∞ izolujφcφ i pro velkß nap∞tφ. Ideßlnφm materißlem je sklo - kvalitnφ stojan vznikne p°ilepenφm 2 dl skleniΦky dnem vzh∙ru na Φtverec p°ekli₧ky (ten pouze zvyÜuje stabilitu). Na vrchol (tj. dno) skleniΦky lze p°ilepit pot°ebnou konstrukci z libovolnΘho materißlu.
Pro kabinet jsem vyrobil stojany z odpadovΘho plastu - jeden hodn² tatφnek mi daroval od°ezky (z°ejm∞ PP) ve tvaru hranol∙ o pr∙°ezu 2x2 cm. Ty jsem jednφm koncem p°iÜrouboval na ΦtvercovΘ podlo₧ky, na druhΘm konci majφ navrtanΘ otvory, do nich₧ zasouvßm pot°ebnΘ nßstavce.
Jako provizornφ izolaΦnφ podlo₧ka poslou₧φ destiΦka z p∞novΘho polystyrΘnu (podle n∞kter²ch autor∙ - doc.Rojko - vÜak m∙₧e nep°φzniv∞ ovlivnit experiment dφky nßboji, kter² snadno zφskß t°enφm). DalÜφ vhodnou mo₧nostφ jsou ÜirokΘ sklenice od instantnφ kßvy.

zp∞t na ZaΦßtek
Nabφjecφ vodiΦ
P°i mnoha pokusech je nutnΘ nabφt n∞jakΘ t∞leso generßtorem a znovu jej od generßtoru odpojit. B∞₧nß izolace vodiΦ∙ nestaΦφ (viz v²Üe).
Pro takovΘ p°φpady je dobrΘ mφt nabφjecφ vodiΦ. Ten je na jednom konci zakonΦen² banßnkem pro p°epojenφ ke generßtoru a na druhΘm zakonΦen kovovou kuliΦkou a dostateΦn∞ izolujφcφ rukojetφ.
Ideßlnφ je Ü≥∙ra od telefonnφho sluchßtka, jejφ₧ 4 vodiΦe na obou koncφch sletujeme dohromady - umo₧≥uje nabφjenφ i vzdßlen²ch objekt∙ a sama se zase zkrßtφ.
Namφsto tlustΘ rukojeti lze pou₧φt delÜφ plastovou trubku (nap°. od papφru do tiskßrny) jejφm₧ koncem vodiΦ prostrΦφme. Namφsto kovovΘ koule lze pou₧φt kruh sletovan² ze siln∞jÜφho m∞d∞nΘho drßtu.
Pozor na spojenφ vodiΦe s kruhem - danΘ mφsto musφ b²t peΦliv∞ proletovßno, aby nevznikl ani nßznak hrotu, jinak zde bude dochßzet k p°edΦasnΘmu vybφjenφ.

zp∞t na ZaΦßtek
KolφΦkovΘ "krokosvorky"
K vodivΘmu spojenφ pom∙cek p°i experimentech lze pou₧φt v nouzi i tenkΘho drßtku, kter² konci omotßme kolem urΦenΘ konstrukce. Tato metoda vÜak nenφ operativnφ a dochßzφ zde k srÜenφ z voln²ch konc∙.
Elegantn∞jÜφ mo₧nostφ je pou₧itφ d°ev∞nΘho kolφΦku na prßdlo. Mezi jeho p∙lky jsem vlo₧il ·zk² pßsek mosaznΘho plechu. Dolnφ konec jsem zajistil zahnutφm kolem hrany kolφΦku. K hornφmu konci (kter² se nachßzφ mezi "rukoje¥mi" kolφΦku) jsem p°iletoval zdφ°ku pro banßnek a drßt∞nΘ oΦko (pro p°φpadn∞ p°ichycenφ tenkΘho drßtku) tak, aby vyΦnφvaly mimo kolφΦek.
Dvojice takto upraven²ch kolφΦk∙ mi zjednoduÜila mnohΘ experimenty.