← 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.