איך להזיז קשית בעזרת כוח המחשבה?

בניסוי הזה נגרום לקשית שתייה לזוז ולהימשך אלינו. תוכלו להדגים את זה לאנשים אחרים ולהדהים אותם.

ציוד

• קשית שתייה

• בקבוק משקה (יש להשתמש בבקבוק עם פקק צר יחסית)

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

טיפּ לניסוי מוצלח: עשו את ההדגמה במזג אוויר יבש, או באוויר היבש של חדר ממוזג. כשהאוויר לח, החשמל הסטטי נוטה להתפרק במהירות מעצמו והניסוי פחות יצליח.

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 שיער, למשל, נמשך לקשית אחרי שמשפשפים אותם זה בזה – הקשית מצליחה לתלוש אלקטרונים מהשיער (פלסטיק נוטה לקבל מטען שלילי), נטענת שלילית ומושכת אליו את השיער שנטען חיובית. באותו אופן יש משיכה בין קשית ששופשפה לבין כף יד של אדם (שטעונה במטען חשמלי חיובי), כפי שאפשר לראות באיור הבא:

אבל מדוע הקשית נמשכת לכף יד של אדם שלא שפשף אותה – הרי במקרה כזה היד לא טעונה חשמלית?

התשובה היא שזה קורה בגלל תופעת הקיטוב החשמלי: כשחומר שטעון במטען חשמלי (כמו הקשית) מתקרב לחומר אחר, החומר האחר עובר קיטוב חשמלי (פולריזציה), בדומה למה שמתרחש באטומים ובמולקולות, בתהליך שנקרא "השראה אלקטרומגנטית": המטענים שבו מסתדרים לפי הכוח החשמלי שמשרה עליו החומר הטעון.

ספציפית, אם לקשית יש מטען שלילי, האלקטרונים או המטענים החשמליים בכל חומר שהקשית תתקרב אליו יידחו מעט לכיוון ההפוך, ולכן החומר יתקטב – כלומר יהיה בו עודף מסוים באלקטרונים בצד הרחוק מהקשית וחוסר יחסי באלקטרונים קרוב לקשית. בגלל זה האזור הזה ייטען במטען חיובי. דוגמה תוכלו לראות באנימציה הבאה:

התוצאה היא שכוח משיכה חשמלי נוצר בין הקשית לבין החומר שמתקרב לקשית, כלומר כף היד שלנו (המטען של הקשית נמשך לקוטב החשמלי המנוגד למטענו, שנמצא בצד הקרוב אליו של כף היד) - ולכן הקשית נמשכת ליד. כוח המשיכה החשמלי בין היד והקשית תלוי במרחק, ולכן המשיכה בין המינוסים שבקשית לפלוסים שביד גוברים על הדחייה שמפעילים המטענים השליליים (המינוסים) בחלקים הרחוקים יותר של היד.

מעניין לציין

את התופעה של הטעינה העצמית במטען חשמלי אפשר להרגיש אם הולכים על שטיח במזג אוויר יבש. השפשוף בשטיח מה לגוף להיטען במטען חשמלי, ואז כשאנחנו נוגעים בחפץ מתכתי אחר, כמו ידית של דלת, אפשר לפעמים להרגיש ברק או ניצוץ חשמלי קטן עובר בין הגוף לידית. הניצוץ הזה נוצא מפריקה של המטען החשמלי שקיבלנו מהשטיח. במצב כזה, של היטענות עצמית בחשמל סטטי, גם תמשכו אליכם פיסות נייר או חתיכות פלסטיק קטנות.