Om de machine na te bouwen gebruiken we de volgende materialen:
- Tempex bol (bestaat uit twee delen, hol van binnen, doorsnede 20 cm)
- Tempex bol 2x (massief, doorsnede ±12 cm)
- Tempex plaat (±1 cm dik)
- PVC-buis 5x (lengte ±30 cm)
- Houten plankje 3x (± 10cmx10cm)
- Elektriciteitsdraad (soepel)
- Duct tape en plakband
- Zwengel of iets vervangbaars
- Kartonnen doos
- Aluminiumfolie
Hier volgen de stappen voor de bouw van de elektriseer machine:
- Maak in het midden van elke tempex bolschil een passend gat voor de PVC-buis, maak de bol compleet en steek de PVC-buis door de bol
- Plak de bol met duct tape vast aan de buis (foto links)
- Bevestig een zwengel of iets vervangbaars aan de PVC-buis (hier: drie aderige installatiekabel in S-vorm gebogen, foto midden)
- Neem een passende kartonnen doos waarin de bol draaibaar gemonteerd kan worden (foto rechts)
Met deze generator kun je een reeks proeven doen waarin de generator wordt uitgebouwd tot een apparaat waarmee je uiteindelijk een TL-lamp kunt laten oplichten. Bij elk experiment leer je iets meer over elektriciteit. Deze proeven zou je ook in een presentatie kunnen verwerken om je verworven kennis op publiek over te brengen.
Experiment 1
1. Leg één hand losjes op de bol en draai met de andere hand de bol met de zwengel rond
2. Breng wat confetti op een plastic of tempex plaatje in de buurt van de bol om te zien of de bol geëlektriseerd is.
Wat neem je waar?
Komt jouw waarneming overeen met wat hier staat?
De uitslag van dit experiment zal afhangen van de omstandigheden waaronder je hem uitvoert, onder andere van de toestand van je hand: is deze droog of vochtig. Met een vochtige hand lukt het experiment niet, met een super droge hand een beetje.
Om de invloed van je hand te verkleinen doen we experiment 2.
Experiment 2
1. Herhaal experiment 1, maar houd nu een doek vast die wrijft langs de bol
2. Controleer met confetti of de bol geëlektriseerd is.
Wat vind je?
Lees hier wat je waarschijnlijk vindt.
Als het goed is moet het nu veel beter gaan. Mocht dat niet zo zijn dan is de lucht waarschijnlijk te vochtig. Je kunt dat verhelpen door de bol vooraf te verwarmen met een warmtebron (bijvoorbeeld infrarood lamp) of het experiment te herhalen als de luchtvochtigheid minder is.
We gaan proberen met de generator een metalen voorwerp te elektriseren.
Experiment 3
Let op. Bij het werken met statische elektriciteit kun je een elektrische schok krijgen als je een voorwerp aanraakt dat flink geladen is. Dit is op zich niet gevaarlijk maar even schrikken is het wel. Raak in dit geval het voorwerp niet aan als het geladen is. Je kunt na een experiment voorwerpen ontladen door ze even te verbinden met aarde. Dit kun je doen met een geïsoleerd elektriciteitsdraadje. Pak daarbij de draad bij de omhulling vast en raak met het ene gestripte uiteinde de aarde aan (vaak is de tafel al voldoende) en tegelijkertijd met het andere gestripte uiteinde het geladen voorwerp.
1. Gebruik als metalen voorwerp een tempexbol (doorsnede 12 cm) die met aluminiumfolie is omwikkeld
2. Monteer de bol op een PVC-buis (lengte ±30 cm)
3. Voorzie de PVC-buis van een voet (hier: houten plankje, foto links)
4. Bevestig in de doos, halverwege de bol, horizontaal een tempex plaat met een cirkelvormige uitsparing waarbij de draaiende bol de tempexplaat net niet raakt
5. Omwikkel de cirkelvormige uitsparing met aluminiumfolie en plak deze vast aan de tempex plaat (foto midden)
6. Verbind dit folie met de metalen bol met behulp van een geleider (hier: elektriciteitsdraad aan beide uiteinden gestript)
7. Controleer met een elektroscoop of het metalen voorwerp te elektriseren is met de elektriseermachine (foto rechts)
Klik hier voor uitleg van wat je ziet.
De elektroscoop slaat uit dus de metalen bol is geëlektriseerd. De elektriciteit is van de draaiende tempex bol blijkbaar overgesprongen op het dichtbij zijnde aluminiumfolie. Door de geleidende verbinding met de metalen bol is deze ook elektrisch geladen.
Het is lastig om de doek voortdurend vast te moeten houden. Vandaar experiment 4.
Experiment 4
1. Bevestig de doek waarmee langs de bol gewreven wordt aan een tempex plaat
2. Klem de plaat zodanig in de doos dat de doek op de juiste hoogte met lichte druk tegen de draaiende bol wrijft (zie foto)
Denk je dat het elektriseren van de metalen bol nu makkelijker of moeilijker zal gaan?
Controleer dit door het experiment te doen
Lees hier de verklaring van je waarneming.
Je merkt dat het elektriseren nu moeilijker gaat. Verklaring: De draaiende tempexbol haalt tijdens het wrijven elektrische lading uit het doekje. Het doekje krijgt dan een tekort aan lading. Bij het vasthouden van het doekje wordt dit tekort onmiddellijk aangevuld vanuit je lichaam.
In het volgende experiment vervang je je lichaam door iets anders waaruit elektrische lading kan worden geput.
Experiment 5
1. Maak een tweede metalen bol zoals die uit experiment 3
2. Gebruik deze bol als “lichaam” door hem met behulp van elektriciteitsdraad te verbinden met het doekje (zie foto)
Zal het elektriseren nu weer beter gaan?
Controleer dit door het experiment te doen
Klik hier voor uitleg van wat je ziet.
Het gaat weer beter al gaat het misschien niet zo goed als vasthouden met je hand, maar de bol is ook kleiner dan jouw lichaam.
De tweede metalen bol zou dus nu een tekort aan elektrische lading moeten hebben. De moeite waard om met een elektroscoop op onderzoek uit te gaan.
Is de tweede bol nu ook geëlektriseerd?
Experiment 6
1. Verbind de elektroscoop nu met de tweede bol die in verbinding staat met het doekje
2. Laat de generator draaien
Wat neem je waar?
Klik hier voor uitleg van je waarneming.
De elektroscoop slaat uit dus ook de tweede metalen bol is geëlektriseerd. De eerste bol wordt geëlektriseerd door een overschot aan elektrische lading. De tweede bol door een tekort. Dus beide bollen zijn geëlektriseerd, maar toch op een verschillende manier. Zou dit verschil te onderzoeken zijn?
Een voorwerp kan dus geëlektriseerd zijn doordat het een overschot of tekort aan elektrische lading heeft. Hoe je het verschil kunt opmerken leer je in het volgende experiment.
Experiment 7
1. Plak een smal strookje aluminiumfolie vast aan het uiteinde van een PVC-buis
2. Elektriseer de metalen bollen waardoor de eerste een overschot en de tweede een tekort aan elektriciteit krijgt
3. Nader met de PVC-buis de eerste bol metalen zodat het strookje de bol raakt
Wat gebeurt er met het strookje?
4. Nader vervolgens met de PVC-buis de tweede bol zonder met het strookje de bol te raken.
Wat zie je?
Klik hier voor uitleg en de conclusie.
Bij het aanraken van het aluminium strookje krijgt het strookje ook een overschot aan elektrische lading. Het strookje wordt daarna meteen afgestoten door de metalen bol. Nadert het strookje met zijn overschot aan lading de tweede bol, dat een tekort aan lading heeft, dan zie je dat het strookje wordt aangetrokken. Je kunt het experiment herhalen door eerst de tweede bol aan te raken en daarna de eerste bol te naderen.
Conclusie:
- twee voorwerpen met een overschot aan elektrische lading stoten elkaar af
- twee voorwerpen met een tekort aan elektrische lading stoten elkaar af
- een voorwerp met een overschot en een voorwerp met een tekort trekken elkaar aan
Het wordt nu tijd voor een praktische toepassing van de elektriseermachine.
Experiment 8
1. Verbind een Tl-lamp met zijn uiteinden aan de twee metalen bollen
2. Verduister je kamer zodat je in een halfdonkere ruimte zit
3. Ontdek dat je met je elektriseermachine de lamp kunt laten oplichten.
Je ziet dat ook gebeuren op het onderstaande filmpje. Hierbij wordt de lichtsterkte in de ruimte steeds verder opgevoerd. In het begin zie je dus de TL-buis heel duidelijk, in de loop van het filmpje komt de rest van de opstelling steeds beter in beeld.
Klik hier voor uitleg.
De elektriseermachine “pompt” elektrische lading van de linker metalen bol naar de rechter metalen bol. Vervolgens stroomt de lading via de lamp terug naar de linker bol. Je hebt hier een gesloten stroomcircuit gemaakt. Zodra er stroom loopt door de lamp licht deze op.
Met een TL-buis kun je de twee bollen dus ontladen. Als je de bollen dicht bij elkaar zet, gaat het zelfs zonder TL-buis. De lading springt over door de lucht waarbij je een tikje hoort en een klein 'bliksemflitsje' ziet. Met de elektroscoop kun je de ontlading van de bollen volgen.
Bekijk ook hoe de elektroscoop reageert bij het overspringen van lading.