Wikijunior:Elektriciteitsproefjes/Papiersnippers

Statische elektriciteit

Het gebruik van elektriciteit is pas iets van de laatste honderden jaren. Eigenlijk is dat pas begonnen met de uitvinding van de batterij door Graaf Alessandro Volta. Maar al in de tijd van de oude grieken kende men een trucje om hele kleine dingen op te tillen door een barnsteen op te wrijven met een doek. Dat proefje gaan we hier doen. Niet met een barnsteen maar met een pen.

Een elektrisch geladen pen tilt een snipper papier.

Vliegende snippers

Voor het eerste proefje heb je een papiertje nodig en een plastic pen. Daarnaast heb je haar op je hoofd nodig, dus oudere pappa's hebben pech. Maak van het papier zo klein mogelijke snippertjes en leg die voor je op tafel. Houd je pen bij de papiertjes en kijk wat er gebeurt. Als het goed is, gebeurt er niets.

Haal nu de pen een paar keer stevig door je haar. Houd nu de pen bij de papiertjes. Als het goed is, kan je met de pen nu kleine stukjes papier optillen. Soms springen na een paar tellen de papiertjes weer van de pen af en worden ze zelfs afgestoten door de pen.

Hoe kan dit? Doordat je met de pen door je haar wrijft worden er elektronen, dat zijn hele kleine deeltjes, van je haar naar de pen gebracht. De pen heeft daardoor dus meer elektronen dan hij eerst had, en je haar minder. Die elektronen vinden het maar druk, met zijn allen op die pen. Eigenlijk willen ze terug naar je haar, maar dat is nu te ver weg. De elektronen gaan met zijn allen trekken aan het papiersnippertje, dat daardoor wordt aangetrokken door de pen. Als het snippertje bij de pen is, springen er elektronen over van de pen naar het snippertje. Daardoor komen er dus te veel elektronen op de pen én op het papiertje. De pen en het papiertje stoten elkaar vanaf dit moment weer af.

Probeer het proefje nu nog een keer, maar probeer het met een ijzeren pen of een lepel. Lukt het nu? Hoe kan dit? Een plastic pen een ijzeren pen zijn van andere materialen. De elektronen kunnen zich niet makkelijk verplaatsen in het plastic. Ze zitten op één vaste plek waar ze door je haren zijn neergezet. Een elektron kan zich wel verplaatsen in ijzer. Het is dus niet blijven zitten, maar door je hand en je lichaam teruggelopen naar je haar. Materialen waarin elektronen zich niet kunnen verplaatsen noemen we een isolator. Materialen waarin elektronen zich makkelijk kunnen verplaatsen noemen we een geleider.

Ballon aan het plafond

Doordat je haren opgeladen zijn na het wrijven met een ballon (of hier een glijbaan) gaan ze uit elkaar staan. De haren hebben dezelfde positieve lading (zo noem je het als er elektronen te veel of te kort zijn) en stoten elkaar dus af.

Voor deze proef heb je een ballon nodig. Blaas hem op en wrijf hem even stevig over je haar. Als je hem voorzichtig omhoog gooit zodat hij net het plafond raakt, dan zal hij blijven hangen. Hoe kan dit? Door het wrijven krijgt de ballon lading. Die lading in de ballon wordt sterk genoeg om hem op te tillen. Daardoor blijft hij net zo lang hangen als de lading op de ballon blijft zitten. Af en toe zal er een elektron wegspringen op een voorbijkomend stofje of dampdruppeltje. Na een tijdje, misschien wel een dag, is de ballon zo ver ontladen dat hij weer naar beneden komt, klaar om te gebruiken bij de volgende proef.

Piekharen

Voor deze proef heb je een zus met lange haren nodig. Als je (nog) geen zus hebt, is er misschien wel een vriendin die zich als proefpersoon aanbiedt. Wrijf de ballon (die aan het plafond hangt) nu eens stevig over de lange haren van je zus. Wat valt je op? Breng de ballon nog eens dicht ernaartoe en weer weg.

Wat zie je? Hoe komt dit? Als je met een ballon over de haren wrijft krijgen ze allemaal dezelfde lading. Je ziet dat de haren niet aan elkaar vast willen zitten maar elkaar af stoten. Je ziet dus dat dingen die dezelfde lading hebben elkaar afstoten. Als je de ballon naar de haren brengt, worden de haren sterk aangetrokken door de tegengestelde lading in de ballon.

Atomen

Kennelijk zijn er dus twee soorten lading en ze zitten op deeltjes, elektronen en protonen, die we niet kunnen zien. Je kan dus ook niet zien of er deeltjes van je haren naar de ballon zijn gegaan, of juist andersom. De twee soorten lading heten de polariteit; een positieve (plus) lading tegenover een negatieve (min) lading. Ik zal alvast verklappen dat een elektron een negatieve lading heeft en een proton een positieve lading. De protonen zijn vergeleken met een elektron heel groot en zitten in de kern van een atoom. In een vaste stof zitten de atomen op een vaste plaats, de elektronen krioelen er doorheen.

Een atoom met een positieve proton in de kern en een negatief elektron dat eromheen draait.