Пошаговая инструкция для опыта

Этот эксперимент занимает меньше двух минут, но требует правильной подготовки материалов. Обычная бумага для принтера или тетрадный лист отлично подойдут.

  1. Нарви бумагу на очень мелкие кусочки размером буквально два-три миллиметра и насыпь их горкой на сухой деревянный или пластиковый стол.
  2. Возьми обычную пластмассовую расчёску с частыми зубьями. Металлическая или деревянная расчёска для этого фокуса не сработает.
  3. Быстрыми движениями расчеши сухие волосы в течение пятнадцати-двадцати секунд. Волосы должны быть абсолютно чистыми, без лака, геля или масел.
  4. Медленно приближай зубчики расчёски к бумажкам сверху вниз, не касаясь их вплотную.
  5. Наблюдай, как бумажки начнут шевелиться, вставать на ребро и взлетать навстречу расчёске.

Откуда берётся заряд на расчёске

Любое вещество вокруг нас состоит из атомов. В центре каждого атома находится положительно заряженное ядро, а вокруг него движутся отрицательно заряженные частицы — электроны. В обычном состоянии количество плюсов и минусов строго одинаково, поэтому окружающие предметы электрически нейтральны.

Разные материалы удерживают свои электроны с разной силой. Человеческие волосы и шерсть легко расстаются с внешними электронами при тесном контакте. Пластик, наоборот, жадно притягивает чужие электроны к себе.

Когда ты трёшь расчёску о волосы, происходит явление под названием трибоэлектрический эффект. Пластик буквально сдирает часть отрицательных электронов с поверхности волос. На расчёске скапливается избыток электронов, и она приобретает суммарный отрицательный электрический заряд. Волосы при этом теряют электроны и заряжаются положительно, из-за чего начинают слегка отталкиваться друг от друга и пушиться.

Почему незаряженная бумага притягивается

Кажется странным, что заряженное тело притягивает предмет, у которого вообще нет электрического заряда. Бумагу ведь никто ни обо что не тёр. Секрет кроется в явлении поляризации диэлектриков.

Бумага относится к диэлектрикам, то есть веществам, которые не проводят электрический ток. Электроны внутри бумаги прочно связаны со своими атомами и не могут свободно гулять по всему листу. Но когда к бумаге приближается отрицательно заряженная расчёска, её электрическое поле начинает действовать на частицы внутри каждого атома бумаги.

Одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные притягиваются. Отрицательные электроны в атомах бумаги слегка смещаются в противоположную сторону от расчёски. Положительные ядра атомов, наоборот, немного сдвигаются ближе к зубчикам. Атомы как бы вытягиваются, превращаясь в крошечные электрические диполи.

Ближняя к расчёске сторона бумажки приобретает небольшой положительный заряд, а дальняя сторона — точно такой же по величине отрицательный. Сила электрического притяжения быстро убывает с увеличением расстояния. Положительный край бумажки находится ближе к расчёске, чем отрицательный край. Притяжение оказывается сильнее отталкивания, и лёгкая бумажка преодолевает земное притяжение, взлетая вверх.

Почему бумажки быстро отскакивают обратно

Если присмотреться к опыту внимательнее, можно заметить забавную деталь. Бумажка подлетает к расчёске, касается её поверхности, задерживается там на долю секунды, а затем буквально отстреливает прочь.

При физическом касании часть избыточных электронов с расчёски мгновенно перетекает на бумажку. В этот момент бумажка перестаёт быть нейтральной. Она сама получает отрицательный электрический заряд точно такого же знака, как и на расчёске. Два одинаковых отрицательных заряда отталкиваются по закону Кулона, и расчёска выталкивает прилипший кусочек прочь.

Главные враги эксперимента

Иногда опыт упорно не хочет получаться. Чаще всего причина кроется в окружающей среде или свойствах выбранных предметов.

  • Высокая влажность воздуха в комнате. Вода содержит растворенные соли и работает как проводник. В сырую погоду на поверхности расчёски образуется невидимая микропленка влаги, через которую статический заряд мгновенно стекает в воздух и в твои пальцы.
  • Жирные или влажные волосы. Жир и пот смазывают трущиеся поверхности и мешают плотному контакту пластика с кератином волос, препятствуя переходу электронов.
  • Слишком крупные куски бумаги. Сила электростатического поля относительно невелика, поэтому она способна оторвать от стола вес всего в доли грамма.
  • Неподходящий материал расчёски. Металл является отличным проводником, поэтому полученный от трения заряд моментально уходит через твою руку в землю.

Кто первым заметил этот эффект

Люди знакомы с явлением электризации трением больше двух с половиной тысяч лет. Древнегреческий философ Фалес Милетский в шестом веке до нашей эры описывал, как потёртый о шерсть янтарь начинает притягивать шерстяные нити, сухие травинки и кусочки пробки. Греки называли янтарь словом электрон. Спустя столетия английский естествоиспытатель Уильям Гильберт в тысяча шестисотом году предложил называть способность натёртых тел притягивать мелкие предметы электрической силой.

Частые вопросы

Можно ли использовать деревянную расчёску?

Дерево удерживает электроны хуже пластика и часто содержит естественную влагу. Зарядить деревянную расчёску трением о волосы до заметной силы практически невозможно, поэтому опыт не получится.

Опасен ли электрический заряд на расчёске для человека?

Напряжение на поверхности наэлектризованной расчёски может достигать нескольких тысяч вольт, однако количество накопленного электрического заряда ничтожно мало. Сила тока при возможном разряде измеряется микроамперами, поэтому такой заряд полностью безопасен для здоровья.

Будет ли расчёска притягивать струю воды?

Да, тонкая струйка воды из водопроводного крана заметно искривляется в сторону поднесённой заряженной расчёски. Молекулы воды являются природными диполями и легко поворачиваются нужной стороной к электрическому полю.

Почему свитер иногда трещит и искрит при снятии?

При трении синтетической или шерстяной ткани о тело или другую одежду происходит такое же разделение зарядов. Когда накопившийся заряд становится достаточно большим, между складками ткани проскакивают миниатюрные искровые разряды, которые слышны как треск.