Kérdés: Miért vonzza az elektrosztatikusan töltött fésû a vízsugarat? Végezze el a következô kísérletet a fürdôszobában: nyissa ki annyira a csapot, hogy vékony, egyenletes vízsugár folyjon. Fésülködjön meg, és közelítse a fésût ahhoz a ponthoz, ahol a víz elôbukkan a csapból. A sugár alaposan eltérülhet. A víznek melyik tulajdonságán alapul ez a jelenség?
D. D.
Válasz: A víz molekulái elektromosan semlegesek, de – más dielektromos anyagok molekuláihoz hasonlóan – negatív és pozitív töltésû "tartományaik" vannak. A fésülködés miatti súrlódásban keltett többlet elektronokat a fésû összegyûjti. A fésû által keltett elektromos tér vonzza a vízmolekulák pozitívabb részeit és taszítja a negatívabbakat.
A dielektrikumban a töltések nem vándorolhatnak szabadon az elektromos tér irányában, mint a fémben. Az elektromos tér hatására a molekulák forgásba, rezgésbe kezdenek és úgy igyekeznek beállni az elektromos tér erôvonalainak irányába, hogy pozitív részük a fésû felé mutasson.
A molekulák töltései ezért semlegesítik egymást a fesûhöz legközelebb és legtávolabb esô víz–levegô határfelület kivételével. A henger alakú vízfelület ellentétes oldalain pozitív, illetve negatív töltésû területek alakulnak ki. A vízsugár most polarizált. A dielektromos anyagokat a polarizáció miatt vonzza az elektromos tér.
Ha a fésû által keltett tér távolabb (tehát a vízsugár túlsó oldalán) gyengébb, a távolabbi negatív töltést kevésbé erôsen taszítja, mint ahogy a közelebbi pozitív töltést vonzza, és az eredô erô a vízsugarat a fésû felé téríti el. Tökéletesen egyenletes térben, például ha a kísérletet egy hatalmas kádban, végtelenül nagy fésûvel végeznénk el, az eredô erô nem vonzaná a vízsugarat. Ezt az állapotot nehéz kísérletileg megvalósítani, mert a sugárra ható erô a térerôsség négyzetének gradiensétôl [durván szólva irány szerinti változásától] függ, és nagyon kis térerôsség esetében ez roppant érzékeny az egyenetlenségekre.
Távolról sem csak a víz viselkedik így. Kísérletezzen a konyhai mosogatóban sûrû sziruppal. Az evôkanálból vékony sugárban csordogáló szirup mozgása lassú a nagy viszkozitás miatt, ezért az elektromos tér hosszabb ideig hathat a folyadék minden egyes szakaszára. Látványos eltérülést tapasztalhat.
R. K.