Домашний опыт с электричеством можно провести с воздушными шариками и бумажными квадратиками. Если потереть шарик сухой шерстяной тканью, он иногда притягивает лёгкую бумагу. Два одинаково натёртых шарика могут, наоборот, отталкиваться. Эти два наблюдения помогают обсудить статический заряд без розеток, проводки и батарей.
Результат зависит от материалов и влажности воздуха, поэтому сначала проверьте действие одного шарика, затем сравните два шарика, а отдельно запишите условия в комнате. Не обещайте ребёнку, что бумажки обязательно подпрыгнут: отсутствие заметного движения тоже подсказывает, что стоит изменить в постановке опыта.
Подготовьте рабочее место
Нужны два одинаковых надутых воздушных шарика, шерстяная ткань, лист обычной бумаги, ножницы, две нитки длиной около 30 см, карандаш и лист для записей. Взрослый нарезает из одного листа примерно двадцать квадратиков со стороной около 5 мм. Точность до миллиметра не нужна, но очень разные кусочки будет трудно сравнивать.
Разложите бумагу на сухом столе, подальше от открытой воды и работающих электроприборов. Натёртый шарик не подносите к экрану, компьютеру или другой электронике. Шарики не следует лопать ради опыта; если шарик повреждён, взрослый сразу убирает его части. Шерсть и поверхность шарика должны быть сухими.
Оставьте часть квадратиков для повторной попытки. Те, что прилипли к шарику или смялись, уже не совсем такие же, как в начале. Для каждого сравнения берите свежую небольшую группу, например пять квадратиков, и кладите их на одно и то же место стола.
Опыт первый: что притягивает бумагу
Сначала поднесите ненатёртый шарик к пяти бумажным квадратикам, не касаясь их. Отметьте, произошло ли что-то заметное. Затем взрослый или ребёнок несколько раз проводит шерстяной тканью по одной стороне шарика. Поднесите эту сторону к новой пятёрке квадратиков на примерно таком же расстоянии. Не касайтесь бумаги шариком: цель — заметить движение до соприкосновения.
Запишите, сколько квадратиков сдвинулось или поднялось, и что именно вы увидели. Если ни один не пошевелился, отметьте это как наблюдение. Можно повторить попытку с теми же материалами, вновь потерев шарик, но не менять сразу и ткань, и бумагу, и место. Иначе не получится понять, что помогло.
| Условие шарика | Расстояние до бумаги | Что сделали квадратики |
|---|---|---|
| Не натирали | ||
| Натёрли шерстью |
Это сравнение показывает разницу между двумя состояниями одного предмета. При трении заряд может накапливаться на поверхности шарика. Лёгкие нейтральные бумажки могут притягиваться, потому что заряд на шарике меняет распределение зарядов внутри бумаги. Бумаге не обязательно заранее иметь противоположный общий заряд. Примеры такого притяжения и отталкивания в занятиях с бытовыми материалами приводит Американское химическое общество.
Для ребёнка достаточно объяснения без формул: «После трения шарик действует на лёгкую бумагу на расстоянии. Мы видим действие, хотя между предметами нет нитки или клея». Если шарик всё-таки коснулся квадратика и унёс его, не записывайте это как движение на расстоянии; попробуйте ещё раз с чистым кусочком.
Опыт второй: как ведут себя два шарика
Привяжите к узелку каждого шарика по нитке. Держите нитки за свободные концы, чтобы шарики висели рядом, но сначала не касались друг друга. Сравните их положение до натирания. Затем натрите оба шарика одной и той же шерстяной тканью, одинаковым числом движений по боковым поверхностям. Держите нитки рядом и смотрите, меняется ли расстояние между шариками.
Если они расходятся, это уже не притяжение нейтральной бумажки. Шарики после одинакового трения могут получить заряд одного типа и отталкиваться. Держать нитки удобнее одному взрослому, а ребёнку поручить наблюдение сбоку: движения рук тогда меньше мешают. Не толкайте шарики пальцами и не дуйте на них.
Если шарики не разошлись, проверьте, не цепляются ли нитки друг за друга и не касается ли один шарик одежды. Затем запишите результат как есть. Отсутствие отталкивания в одной попытке не доказывает, что такого действия не бывает: заряд может быстро уходить, а движение воздуха — скрывать слабое смещение.
Два опыта отвечают на разные вопросы. Бумага показывает притяжение лёгкого предмета к натёртому шарику. Пара шариков позволяет искать отталкивание предметов, подготовленных одинаковым способом. Не стоит считать их двумя версиями одного трюка только потому, что в обоих участвует шарик.
Сравните воздух в двух условиях
Если вы хотите проверить роль влажности, повторите опыт с бумажками в два разных момента: в более сухой комнате и в комнате с более влажным воздухом, например после того, как ванная проветрилась после душа, но влажность ещё ощущается. Воду рядом с опытом не держите; бумага, ткань и шарик в обеих попытках должны оставаться сухими. Используйте тот же шарик или два одинаковых новых, ту же ткань, такие же квадратики и одинаковое число движений.
В записи укажите место, время и чем отличались условия. Без измерителя влажности это качественное сравнение: «воздух казался более влажным», а не точные проценты. Температура и движение воздуха тоже могут различаться, поэтому один результат не превращайте в строгое правило. Во влажных условиях эффект может быть слабее, но конкретный исход нужно увидеть у себя.
Для одного хода маленькой игры «Подними листок» подготовьте пять одинаковых квадратиков и положите их в ряд. Цель — сдвинуть их шариком без касания. Игрок натирает шарик и один раз медленно проводит им над рядом. После прохода он считает квадратики, которые сдвинулись; затем ход завершён. Второму игроку выдают свежую пятёрку и те же материалы. Побеждает больший счёт, а при равенстве игра заканчивается ничьей.
Когда эффект пропал
Чаще всего мешают тяжёлая бумага и большие кусочки. Вернитесь к тонкому обычному листу и маленьким квадратам. Если шарик держат за натёртую поверхность, её состояние меняется от прикосновения; держите его за узелок. Если бумага лежит на шероховатой скатерти, ей труднее сдвинуться: гладкий сухой стол удобнее.
Не пытайтесь «усилить» опыт источником питания. Здесь достаточно трения бытовых материалов. Для сравнения другого действия на расстоянии можно выбрать «Опыты с магнитом для детей 6–7 лет: пять простых проверок»: там предметы ведут себя иначе, и это даст повод сопоставить наблюдения.
Частые вопросы
Почему бумажка сначала притянулась, а потом упала?
После прикосновения к шарику её состояние может измениться; кроме того, бумажка может потерять опору и упасть под собственным весом. Для нового наблюдения возьмите свежий квадратик и снова подносите шарик без касания.
Можно ли заменить шерстяную ткань?
Можно попробовать сухую ткань другого состава, но это будет уже новое сравнение материалов. Сначала закончите серию с одной тканью и запишите результат. Затем меняйте только ткань, сохраняя шарик и бумагу такими же.
Получится ли опыт с пластиковым гребнем?
Гребень можно потереть сухой тканью и поднести к мелким бумажкам. Он подходит для проверки притяжения, но его форму неудобно использовать в опыте с двумя свободно висящими предметами. Результат также может отличаться от результата с шариком.
Нужно ли видеть искру?
Нет. В этих опытах наблюдают движение лёгких предметов. Искра не требуется ни для удачного опыта, ни для объяснения того, почему бумага сдвинулась.