מטען חשמלי.

שלב 1 מתוך 4

שפשוף מעביר אלקטרונים

כל חומר עשוי מאטומים. בגרעין של כל אטום יש פרוטונים, שהמטען שלהם חיובי, וסביב הגרעין נעים אלקטרונים, שהמטען שלהם שלילי ובאותו גודל בדיוק. באטום שלם יש מספר שווה של שניהם, ולכן הוא ניטרלי: המטענים מבטלים זה את זה.

כשמשפשפים בלון גומי בשיער יבש, חלק מהאלקטרונים שעל פני השיער עוברים לגומי. הפרוטונים לא זזים: הם קשורים בגרעינים, עמוק בתוך האטומים. הבלון מקבל עודף של אלקטרונים ונעשה טעון במטען שלילי, ובשיער חסרים בדיוק אותם אלקטרונים, ולכן הוא טעון במטען חיובי באותו גודל. שום מטען לא נוצר ולא נעלם, הוא רק עבר ממקום למקום: זה חוק שימור המטען.

גומי הוא מבודד: אלקטרונים לא נעים בו בחופשיות, ולכן העודף נשאר על האזור ששפשפתם. במתכת, שהיא מוליך, הם היו מתפזרים מיד על פני כל הגוף.

הבלון בסצנה עוד לא שופשף. ענו, ואז הזיזו את מטען מהשפשוף וראו מה השתנה.

שלב 2 מתוך 4

לספור אלקטרונים

מטען נמדד בקולון, C. קולון אחד הוא הרבה מאוד מטען, ולכן בחשמל סטטי מודדים בננוקולון: $1\ \mathrm{nC} = 10^{-9}\ \mathrm{C}$$1\ \mathrm{nC} =$$10^{-9}\ \mathrm{C}$⁠.

למטען יש מנה קטנה ביותר: המטען של אלקטרון אחד, המטען היסודי $e = 1.6 \times 10^{-19}\ \mathrm{C}$$e =$$1.6 \times 10^{-19}\ \mathrm{C}$⁠. כל מטען הוא מספר שלם של מנות כאלה. אם על גוף יש $N$⁠ אלקטרונים עודפים, גודל המטען שלו הוא

$Q = N e$⁠

הבלון שופשף היטב, עד 250 nC. הצגת מטענים ושדה מראה את המטענים, וכל − על האזור המשופשף מייצג 5 nC. כמה אלקטרונים עודפים יש עליו בסך הכול?

שלב 3 מתוך 4

נייר ניטרלי

על הלוח פיסות נייר: נייר מדפסת, נייר עיתון ונייר טישו. אף אחת מהן לא שופשפה ולא נגעה בשום דבר טעון, ולכן כולן ניטרליות. גם הבלון שמעליהן עוד לא שופשף.

נבאו מה יקרה כשהבלון יקבל מטען, ואז הסתכלו: הסצנה תשפשף אותו ותזיז את הצגת מטענים ושדה.

שלב 4 מתוך 4

קיטוב

בפיסת נייר יש מספר שווה של מטענים חיוביים ושליליים, אבל הם לא מקובעים במקומם: בנייר יש תמיד מעט מים, והם מאפשרים לאלקטרונים לזוז קצת. ליד הבלון השלילי, האלקטרונים של כל פיסה נדחים לצד הרחוק שלה, והצד הקרוב נשאר חיובי במקצת. הפיסה עדיין ניטרלית בסך הכול; המטענים שלה רק זזו. זה נקרא קיטוב.

עכשיו הצד החיובי של הפיסה קרוב לבלון יותר מהצד השלילי. מטענים מנוגדים נמשכים ומטענים זהים נדחים, והכוח נחלש עם המרחק, ולכן המשיכה של הצד הקרוב גוברת על הדחייה של הצד הרחוק, והפיסה נמשכת אל הבלון. הסתכלו בסצנה על ה־+ וה־− של פיסה אחת.

נסו: גררו את מרווח מעל הנייר מ־3 cm עד 10 cm, מרחק כף יד. המשיכה דועכת כל כך מהר עם המרחק, שהפיסות נופלות בחזרה.

חזרה לניסוי ↑