Háspennurafall

Við þekkjum það flest að með því að nudda blöðru við þurrt hár er hægt að láta blöðruna loða við vegg í smá stund eftir á. Eftir að hafa nuddað blöðru við hárið stendur hárið oft aðeins út í loftið. Það sem veldur þessu kallast stöðurafmagn.

Til að skilja stöðurafmagn þarf fyrst að vita hvað rafhleðslur eru. Rafhleðslur geta verið annaðhvort jákvæðar eða neikvæðar. Tvær eins rafhleðslur, þ.e.a.s. tvær jákvæðar eða tvær neikvæðar, ýta hvor annarri frá sér en tvær ólíkar hleðslur, ein jákvæð og ein neikvæð, laðast að hvor annarri.

Það kallast rafstraumur þegar rafhleðslur eru á hreyfingu, en þegar rafhleðslurnar eru kyrrstæðar kallast það stöðurafmagn. Flestir hlutir eru óhlaðnir, sem þýðir að það eru jafn margar jákvæðar og neikvæðar hleðslur í hlutnum. En það er hægt að flytja hleðslur á milli hluta og þá verður hluturinn hlaðinn.

Þegar blöðru er nuddað við hár færast hleðslur á milli og hárið fær stöðurafmagn. Þá er mikið af eins hleðslum á hárinu. Eins hleðslur ýta hvor annarri frá sér og af því hárið er svo létt lyftist það upp þegar stöðurafmagn myndast í því.

Van de Graaff rafall

Í Vísindasmiðjunni er háspennurafall, eða Van de Graaff rafall. Inni í honum er belti og þegar kveikt er á rafallinum snýst beltið með miklum hraða. Þegar beltið snýst myndast stöðurafmagn á stóru málmkúlunni, rétt eins og stöðurafmagn myndast á yfirborði blöðru þegar henni er nuddað hratt við hár.

Með því að tengja stöng með málmkúlu á endanum við rafalinn fær kúlan á stönginni öfuga hleðslu við kúluna á rafallinum. Það verður til þess að rafsvið myndast á milli kúlunnar á stönginni og kúlunnar á rafallinum.

Andrúmsloft leiðir venjulega ekki rafstraum, en í sterku rafsviði jónast andrúmsloftið og verður leiðandi. Á milli kúlanna tveggja kemur blossi og það verður straumur; hleðslurnar fara frá annarri kúlunni yfir á hina. Við það tapast stöðurafmagnið á kúlunum, en ef beltið er látið snúast hlaðast kúlurnar fljótt upp aftur og hægt er að framkalla margar litlar eldingar.

Af hverju stendur hárið út í loftið?

Ef stóra málmkúlan á Van de Graaff rafallinum er hlaðin og kúlan er svo tengd við jörð með einhverjum hætti fara allar hleðslurnar af kúlunni í jörðina. Ef við snertum kúluna fara hleðslurnar í gegnum okkur, þ.e. það fer straumur í gegnum líkama okkar og niður í jörð. Það er ekki sérlega notalegt.

Ef við erum einangruð frá jörð, t.d. með því að standa á einangrandi mottu, þá erum við ekki að tengja kúluna við jörð og straumurinn fer ekki í gegnum okkur. Það sem gerist í staðinn er að við fáum stöðurafmagn á yfirborð okkar og þar með talið í hárið, sem getur verið mjög skemmtilegt myndefni.