איך לעשות "בלון הליום" מזויף

בניסוי הזה ניקח בלון רגיל ונגרום לו להיצמד לתקרה – באופן שיראה כאילו מדובר בבלון הליום קל מהאוויר.

ציוד

• בלון – יש להשתמש בבלון כמה שיותר נפוח – כמעט עד קצה יכולת הקיבול שלו.
• שיער :-) – כדי לשפשף בו את הבלון. אפשר להשתמש גם בסוודר מצמר.

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הערה: כדאי לעשות את הניסוי לעשות בחדר סגור, כי מספיק משב רוח קל שיגיע מהחלון או מהדלת והבלון ייפול.

הסבר

החומרים שאנו פוגשים מדי יום בעולמנו מורכבים ממולקולות ומאטומים. כל אטום מורכב מאלקטרונים טעונים במטען חשמלי שלילי, שמקיפים פרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי. בדרך כלל חומרים שאנו נוגעים בהם מאוזנים בסך הכול מבחינה חשמלית, כלומר המטענים החיוביים והשליליים שלהם מאזנים זה את זה ולחומר אין מטען חשמלי כולל.

חשמל סטטי נוצר עקב שפשוף, או הצמדה והפרדה, של שני חומרים (כמו שיער ופלסטיק). המגע ביניהם גורם לאלקטרונים "להיתלש" מחומר אחד ולעבור לחומר השני. כך נוצר מטען חשמלי בשני החומרים – חומר אחד, שאליו נוספו אלקטרונים, מקבל מטען שלילי; החומר השני, שממנו נגרעו אלקטרונים, נטען במטען חיובי.

מטענים חשמליים מנוגדים (מינוס ופלוס) מושכים זה את זה, ומטענים חשמליים זהים (מינוס ומינוס או פלוס ופלוס) דוחים זה את זה. העובדה הזו מסבירה מדוע השיער נמשך לבלון אחרי השפשוף – הבלון מצליח לתלוש אלקטרונים מהשיער (גומי נוטה לקבל מטען שלילי), נטען שלילית ומושך אליו את השיער שנטען חיובית.

אבל מדוע הבלון נמשך אל התקרה – הרי היא לא טעונה חשמלית?

התשובה היא שזה קורה בגלל תופעת הקיטוב החשמלי: כשמקרבים בלון גומי הטעון בחשמל סטטי לחומר אחר – החומר האחר עובר קיטוב חשמלי (פולריזציה), (בדומה למה שמתרחש באטומים ובמולקולות) באמצעות השראה – האלקטרונים שבו מסתדרים לפי הכוח החשמלי שמשרה עליו הבלון הטעון. וספציפית, אם לבלון יש מטען שלילי, האלקטרונים בכל חומר שהבלון יתקרב אליו יידחו מעט לכיוון ההפוך, וזה יגרום לחומר להתקטב – כלומר יהיה בו עודף מסוים באלקטרונים בצד הרחוק מהבלון, וחוסר יחסי באלקטרונים קרוב לבלון, ולכן האזור הזה ייטען במטען חיובי. דומה לכך אפשר לראות בתרשים הבא:

התוצאה היא שכוח משיכה חשמלי ייווצר בין הבלון לבין החומר שאליו הבלון התקרב (בין המטען של הבלון לבין הקוטב החשמלי המנוגד למטענו – שנמצא קרוב אליו בחומר). לכן הבלון יידבק לתקרה. כוח המשיכה החשמלי תלוי במרחק, ולכן המשיכה בין המינוסים שבבלון לפלוסים שבתקרה חזקה מהדחייה שמפעילים המינוסים במקומות הרחוקים יותר של התקרה.

כיוון שכוח הכבידה (גרביטציה) מושך את הבלון כלפי מטה, חשוב לייצר בבלון כוח חשמלי חזק מספיק על ידי שפשוף נמרץ של שטח גדול של הבלון, כדי שיצליח להתנגד לכבידה ולמנוע מהבלון ליפול ארצה.

כאשר מושכים את הבלון – הוא מתרחק מהתקרה, השפעת הכוח החשמלי נחלשת (כאמור, הכוח החשמלי תלוי במרחק בין המטענים. ככל שהמרחק גדול יותר, הכוח חלש יותר). מספיק להרחיק את הבלון מעט כדי שכוח המשיכה "ינצח" והבלון ייפול למטה כמו כל בלון רגיל.

מעניין לציין

אם יש לכם חתול או כלב בבית, תוכלו לשחק איתם משחק נחמד באמצעות בלון טעון בחשמל סטטי – רק תשתדלו שלא יתעצבנו יותר מדי . אין כמו יוטיוב כדי למצוא סרט חתולים מתאים:

בנוסף – אנו ממליצים לכם לנסות גם את ניסוי הזזת זרם מים באמצעות חשמל סטטי.