←   20. Délibáb                                         22. Hűtés és fűtés   →




21. Mágnesesség és elektromosság



    "De jól áll a hajad!" Hát, bizony hajmosás és -szárítás után nekünk is ugyanígy áll, mint a fényképen, nem kell hozzá Van de Graaff-generátor . A száraz, tiszta haj feltöltődik "elektromossággal" a (szintén száraz és tiszta) műanyag-, szaru- vagy csont- fésűtől, nem csak fizikaórán. (Pontosabban: a fésű csak összegyűjti az elektronokat: egyik helyen elektronhiány, a másik helyen elektrontöbblet alakul ki.)
    "Mit tehetünk ellene?" - hiszen sietünk a randira, partira vagy lefeküdni. Szokás kicsit bevizezni (pár csepp) a hajat, vagy vízbe mártott és lerázott fésűvel átfésülni, de ezek nem a legjobb megoldások, nem lesz szép tőle a hajunk. Legjobb, ha valamilyen (tiszta) fém tárggyal kisütjük, vagyis elvezetjük az elektromosságot a hajunkról. (Pontosabban: kiegyenlítjük az elektronokat, vagyis sehol sem lesz sem elektronhiány, sem elektrontöbblet.) A fém tárgy lehet egy széles kés, ereszcsatorna, lovagi sisak, stb. Ha nincs lovagi sisakunk, de van egy kis türelmük, akkor pár perc alatt "magától" is visszaáll hajunk a megszokott alakjára. Ami pedig azt jelenti, hogy megszűnt a sztatikusság (elektronmegosztás) a hajunkról. A levegő is vezeti az elektronokat, csak borzasztó lassan, ezért kell várnunk néhány percet.


    Kedves Olvasóm, ebben a fejezetben pár ötletet és (keserű) tapasztalatot osztok meg Veled a sztatikusság, elektromosság és mágnesesség témaköréből! Ez a három téma annyira összefonódik mind a gyakorlatban, mind az elméletben, hogy a mostani rövid fejezetben nem választjuk szét őket.
    Ne keverjük össze azonban a sztatika (=elektronmegosztás) és a statika (=szilárdságtan, egyensúlytan) szakkifejezéseket!



    Macskát sem érdemes megfésülnünk, megkefélnünk vagy csak hosszasan simogatnunk (főleg nyári kánikulában, vagy télen meleg szobában). No, nem az összegyűlt macskaszőr miatt, hanem a macska szőre is ugyanúgy feláll (sztatikusan feltöltődik), mint a mi hajunk.
    Ugyancsak a sztatikus feltöltődés az oka, ha sötétben vesszük le műszálas pulóverunkat, amit előtte sokáig viseltünk, vagy legalábbis alaposan magunkhoz dörzsöltünk. Gyönyörű ki szikrákat láthatunk, persze csak akkor, ha a szemünk már hozzászokott a sötétséghez. Hogy ez nekünk mire jó a mindennapi életünkben? Először is: gyönyörű! Másodszor: ha valaki éberen figyel bennünket a sötétben, akkor ne vegyük le pulóverunkat, mert észrevesz. Harmadszor: ha már valaki alszik, akkor is legyünk óvatosak, mert a szikráknak hangjuk is van, nehogy zavarja alvótársunkat.

        Az elektrosztatikus feltöltődést például festékszóráskor, és a növényvédelemben is sikerrel használják: festékek és a permetezőszer jobb tapadásának elősegítésére, részleteket a   http://www.martignani.com.au/martignani-electrostatic-spray-system.php   honlapon olvashatunk.

    Kedvenc számítógépünk vagy mobilunk belsejébe azért sem érdemes kézzel vagy fémtárggyal belenyúlnunk, mert az elektrosztatikus feltöltődés és kisülés miatt a készülék is tönkremehet, részletesebben:
http://www.radio-electronics.com/info/circuits/circuits/esd/what-is-basics-electrostatic-discharge-tutorial.php .

    Az érdekesség az, hogy zseblámpánkban és a 220V -os hálózatban ugyanazok az elektronok száguldoznak (közel fénysebességgel), mint amik a hajunk és a fésű között. Sőt, a villanymozdony is ugyanezen elektronokat kapja a mindössze ujjnyi vastag felsővezetékből, és több vagont, teli utassal húz maga után! A különbség a mennyiségben van: sem fésűvel, sem Van de Graaff-generátorral nem tudunk annyi elektront megmozgatni, mint amennyi akár egy LED megvilágításához kell. Pedig még ez is töredéke egy hagyományos zseblámpa áramszükségletének!
    Azonban, a kerékpárok hagyományos áramfejlesztője ("bicikli-dinamó") meglepően sok (elektron-) áramot termel: ha egy 12V-220V transzformátort ("csengőreduktor") csatlakoztatunk hozzá, akkor még egy 40W teljesítményű (áramfelvételű) háztartási égőt is működtethetünk vele! Tehát: tartós áramszünet idején szobabiciklin ülve használhatjuk laptopunkat, és megírhatjuk házi feladatunkat fizikából!


    Sajnos a sztatikus feltöltődésnek tömeges áldozatai is voltak 1937 -ben: az Európából Amerikába tartó Hindenburg léghajó éppen leszálláshoz készülődött New Jersey-ben, amikor egy elektromos kisülés miatt a levegőben felrobbant. Bővebben erről sok helyen olvashatunk, például a http://index.hu/tudomany/tortenelem/2013/03/05/statikus_elektromossag_miatt_robbant_fel_a_hindenburg/
címen.

    Az elektromosság veszélyeiről sokat, de nem eleget hallunk, naponta kell önmagunkat figyelmeztetnünk: nedves (akár párás), fémes tárgyak vezetik a villanyáramot, sérült vezetékek bárhol lehetnek környezetünkben! Az alábbi honlapok ugyan egy 1933-ban kiadott füzet képeit idézik, de a veszély még mindig leselkedik ránk!
http://haerdekel.hu/az-elektromossag-veszelyei/ , http://www.magazinetimepass.com/dangerous-electricity.html .
Amerikában hiába "csak" 110V a hálózati feszültség, a veszély ugyanúgy fennáll. Az 50V körüli feszültség már életveszélyes!
    Pár évvel ezelőtt mégis megtörtént Veszprémben: egy forró nyári napon hirtelen zivatar támadt, a villán egy transzformátorba csapott bele, és az utcai oszlopokon levő (lég-)vezetékeken keresztül minden házba "bejutott": a konnektorból ki nem húzott elektromos készülékeket mind tönkretette! Hűtőszekrények, TV-k, számítógépek! Aki ezt nem hiszi, járjon utána - az Interneten minden adatot megtalál! A készülékek ugyan nem voltak bekapcsolva, de a villámnak ez nem volt akadály!
    Tehát érdemes megfogadni: nyáron, várható zivatar esetén, még idejében, a zivatar előtt érdemes minden készüléket kihúzni a konnektortból !!!

    Gyakorló fizikus vagyok (vagyis mindent szétszedek, ami a kezembe kerül), mégis meglepődtem, amikor a karácsonyi girland ( füzérdísz, feszton) enyhén megrázott karácsonykor! Alaposabban megvizsgáltam a "kísérletet", és mit látok: az alumíniumból készült dísz hozzáért az elektromos égősor egyik égőjének szigeteletlen foglalatához! Kisgyermekes Apukák, ezt is ellenőrizni kell a karácsonyfa díszítésekor!

    Még egy váratlan veszélyre hívom fel figyelmedet: Ha kábeldobra felcsavart hosszabbítót használunk, akkor a hálózati "váltóáram" (pontosabban váltófeszültség) hatására a dobra feltekert vezeték aktív tekercsként működik! Ennek hatására egyrészt a fogyasztóra jutó feszültség és teljesítmény csökken, másrészt a tekercsben megnövekedő (indukciós) ellenállás miatt a tekercs, vagyis a dobra felcsavart hosszabbító ellenállása megnő, így a rá jutó teljesítmény is (indukált mágneses mező, Lenz törvénye, stb.). Ezért a kábeldob-tekercs túlmelegedhet, amit még a feltekerés miatti csökkent hőleadási képesség is elősegít, ami tűzveszélyes! Ez nem csak nagyteljesítményű bakácsgép használatakor, hanem például egy partin, sok lámpa használatakor is előfordulhat!

    Hasonló tapasztalat: nyáron öntözéskor az öntözőcsövet ("slag") is ajánlatos letekerni a tartóról, mert a (nagyjából) kiegyenesített cső súrlódási ellenállása sokkal kisebb! Ezt magunk is kipróbálhatjuk: teli tüdővel fújjunk bele! Még akkor is érezzünk a különbséget, ha a cső üres! Vagy, ha ki akarjuk önteni belőle a vizet (tél közeledtével), ez csak a letekert csővel sikerül!
    Az öntözőcső esetében nem az indukció és a Lenz törvény a ludas, hanem a fellépő centripetális erő miatt megnövekedett súrlódás. De mindkét esetben megjegyezhetjük: egyszerűbb az egyenes út!
    Több fizikakönyv és ismeretterjesztő cikk is részletesen ismerteti az elektromos áram(lás) és a folyadékok áramlása közötti hasonlóságokat, sőt utóbbival szemléltetik az előbbit. Ez nem meglepő, hiszen mindkettő áramlás!

        Nem győzöm tanítani gyermekeimet: "Ne hajtogassuk erősen vagy szorosan a mobiltöltő, fülhallgató, tápegység, stb. vezetékeit, mert eltörik bennük az elektronokat szállító réz-szál. Hiába több rézhuzal van összesodorva a belsejében ("többeres") vezeték, a sok erős hajlítást már ez sem bírja ki. Nagyon sok kiegészítő eszközt kellett már emiatt kidobnom, a törött vezetéket javítani nem lehet.
    Még veszélyesebbek a hajszárítók, barkácsgépek hálózati csatlakozó vezetékei (azoknak is közvetlenül az eszközből "kijövő" részei: itt hajlik-törik meg a legtöbbet és legerősebben a vezeték. Különösen akkor, ha minduntalan a gyári (szűk) dobozába tuszkoljuk vissza. A hálózati feszültség 240V ugyanis már elég nagy, és a vezeték törött részénél akár ki is gyulladhat - mint az én fúrógépem a múlt héten! (Lefelé fordítva fúrt, vízszintesen nem működött - ez mutatta, hogy valahol érintkezési hiba van!)

    Hasznos a mágneses csavarhúzó: megtartja az apróbb csavarokat, amíg azokat a helyükre illesztjük, és kicsavaráskor sem engedi őket szétgurulni. Ha csavarhúzónk nem ilyen, akkor csak egy erősebb mágnest tegyünk a csavarhúzó szárára. (Nem esik le, hiszen saját súlyát is megtartja.)
    Ha a mágneses mezőt szeretnénk tanulmányozni, akkor legegyszerűbb egy kulcsmásolótól kérni. Boldogan ad, hiszen neki ez csak szemét, de kis dobozt vagy zacskót vigyünk magunkkal. A vasreszelék idővel megrozsdásodik, elveszti mágnesességét, újat kell kérnünk.

        Régen ismert tapasztalat (és jó kísérlet gyermekeinknek), hogy a fiókban hónapokig mozdulatlanul tartott apró vastárgyak, mint például a borotvapenge (zsilettpenge), varrótű, stb. a Föld mágneses tere hatására mágnesessé válnak, sőt egy pohár víz tetején úsztatva iránytűnek is kiválóan használhatók!
    Legyen ez a jelenség tanulság számunkra: az egy helyben sokáig tárolt (retro, azaz nosztalgia) magnótekercseket, magnó- és videókazettákat, floppykat (mágneslemezeket) is időnként (mondjuk hetente-havonta) érdemes 90o -kal elforgatni, vízszintesen, függőlegesen! Sőt, az előbb felsorolt régi emlékeinken túl pendrive-ot, bank- és egyéb mágnes- kártyát sem tanácsos nagyteljesítményű hangszóró, nagyfeszültség, sőt mobiltelefon, hajszárító mellett, vagy autó (első- vagy hátsó) ablakában tartani!

    Egy apróság: az MR, vagyis a mágneses rezonencia vizsgálatnál még egy kis fém zipzárhúzó is veszélyes lehet! Márpedig az ilyen vizsgálatokat nem csak a híradóban láthatunk: egyre több beteget utal be kezelőorvosa ilyen vizsgálatra - én is kipróbálhattam már! (Fém zipzár nélkül.)


    Végül néhány honlap címet ajánlok még:
http://www.barkacssuli.hu/tips/ ,
http://slideplayer.hu/slide/2070167/ ,
http://phet.colorado.edu/sims/charges-and-fields/charges-and-fields_en.html .

    Balesetmentes szórakozást!



Képek forrása: Internet.







←   20. Délibáb                                         22. Hűtés és fűtés   →




Szalkai István
Pannon Egyetem
Matematika Tanszék
Veszprém
szalkai@almos.uni-pannon.hu
2014.12.03.