Что такое капельница Кельвина и как она работает
Это увлекательный эксперимент, демонстрирующий, как можно получить электричество буквально из воды. Устройство, известное как капельница Кельвина или "Гроза Кельвина", генерирует высокое напряжение в несколько тысяч вольт, создавая видимые искры. Важно понимать, что, несмотря на впечатляющее напряжение, сила тока в такой системе крайне мала. Это делает генератор непригодным для использования в качестве практического источника питания — он служит прежде всего для наглядной демонстрации электростатических принципов. Предупреждение: не пытайтесь подключать к нему светодиоды или другую электронику, так как они мгновенно выйдут из строя.
В этом руководстве мы подробно разберем процесс сборки этого удивительного генератора.
Необходимые материалы и инструменты
Для сборки капельницы Кельвина вам потребуется подготовить следующие компоненты:
- 1 Нож или резак.
- 4 Алюминиевые консервные банки (чистые, без этикеток).
- 4 Банки из-под краски или другие высокие непроводящие подставки (можно заменить на деревянные бруски).
- 1 Прочная доска для основы.
- 1-2 Металлические вешалки для одежды (будут использоваться в качестве проводов).
- 6 Канцелярских скрепок (без изоляционного покрытия).
- 7 Конденсаторов (для накопления заряда, подойдут любые электролитические).
- Емкость для воды (пластиковая бутылка с небольшим отверстием в дне).
- Изолента или клейкая лента.
Шаг 1: Сборка основания
Соберите устойчивое основание. Поставьте две стопки из банок от краки (по две в каждой) и разместите на них доску. Это создаст необходимую высоту. В подготовленной емкости для воды (например, в пластиковой бутылке) аккуратно проделайте небольшое отверстие в дне и закрепите ее на доске.
Шаг 2: Подготовка индукторов
Возьмите 2 из 4 алюминиевых банок и аккуратно отрежьте у них дно с помощью ножа. Эти банки будут выполнять роль индукторов — основных элементов, накапливающих заряд.
Шаг 3: Настройка водяного потока
Перед установкой индукторов (банок без дна) необходимо отрегулировать поток воды. Наполните верхнюю емкость водой и наблюдайте за струей. Идеальный поток — это когда вода сначала течет ровной струей, а затем, перед самым падением, распадается на отдельные капли. Именно такая прерывистая струя и создает необходимый для работы эффект. Закрепите банки-индукторы на подставках так, чтобы водяная струя попадала точно в их центр, почти касаясь края, но не задевая его. Если вода не распадается на капли, немного увеличьте отверстие в баке.Шаг 4: Установка приемных банок
Под каждым индуктором разместите по одной оставшейся целой алюминиевой банке. Они будут служить приемниками заряда. Если внутренняя поверхность банок покрыта лаком или краской, аккуратно соскоблите его в верхней части, чтобы обеспечить хороший контакт. Крайне важно, чтобы эти банки стояли на сухой, непроводящей поверхности (дерево, пластик), и на них не попадала вода.
Шаг 5: Изготовление соединительных проводов
Возьмите металлическую вешалку, распрямите ее и разрежьте на отрезки. Вам понадобятся два длинных провода. Их длина должна быть достаточной, чтобы соединить верх индуктора с дном противоположной приемной банки, плюс небольшой запас. На каждом конце отрезков согните небольшие крючки.
Шаг 6: Сборка электрической цепи
Присоедините один провод к верхней части первого индуктора с помощью скрепки и изоленты. Другой конец этого же провода закрепите на дне противоположной (по диагонали) приемной банки, также используя скрепку. Повторите эту операцию для второй пары банок. У вас должна получиться перекрестная схема соединений. Надежно зафиксируйте все соединения изолентой.
Шаг 7: Создание искрового промежутка
Это ключевой этап. Из оставшегося провода изготовьте два электрода с крючками на концах. С помощью скрепок закрепите эти электроды на верхних краях двух приемных банок. Расположите концы этих электродов очень близко друг к другу (зазор 1-3 мм), но не позволяйте им соприкасаться. Это и будет искровой промежуток, где вы увидите разряд. Убедитесь, что эти провода также не касаются никаких проводящих поверхностей и остаются сухими.
Проверьте, чтобы вся конструкция соответствовала фотографиям, а провода от индукторов были изогнуты и не мешали друг другу.
Запуск и настройка
Наполните верхний бак водой и наблюдайте. Если все сделано правильно, между концами электродов над приемными банками начнут проскакивать небольшие, но яркие искры. Если искры нет, проверьте следующие моменты:
- Правильность перекрестного соединения проводов (индуктор №1 соединен с приемной банкой №2 и наоборот).
- Качество водяной струи (она должна распадаться на капли прямо над краем индукторов).
- Величину искрового промежутка (он должен быть очень маленьким).
- Сухость всех элементов и отсутствие случайных замыканий.
Источник