6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать капельницу Кельвина

Физика, Астрономия

Эта прекрасная маленькая демонстрация была изобретена лордом Кельвином. Используя несколько консервных банок, проволоку и капающую воду, можно элегантно сгенерировать тысячи вольт энергии.

Итак у нас есть 4 консервных банки, верхние две соединены токопроводящей проволокой, а нижние друг от друга изолированы. От верхних банок вниз отведены трубочки.

Вода, капающая из этих трубочек пролетает сквозь проволочные кольца, при чем правое кольцо припаяно к левой нижней банке, а левое к правой.

Смотрите, что произойдет, если открыть воду:

Что происходит?

Когда вода капает, одна из нижних банк становится положительно заряженой, а другая отрицательно с разницей потенциалов больше 1000В. Это означает, что любые мелкие капельки будут сбиты с пути электрическим полем и будут разлетаться кто куда.

Почему?

Это очень гениально и просто. Вначале, когда включают воду, одна из банок имеет чуть больший положительный заряд, чем другие. Какая именно банка имеет больший заряд, определяется чистой случайностью, так как изначальный заряд банок обуславливается естественной радиоактивностью или космическим излучением, или статикой оставшейся на банке после прикосновения. Кольцо, припаянное к этой банке соответственно тоже будет иметь чуть больший положительный заряд.

Электроны в воде притягиваются положительно заряженым кольцом, так что сами капли падают в банку отрицательно заряжеными.

Эта банка становится отрицательно заряжена и, следовательно, противоположное кольцо также становится отрицательным. Капли слева соответственно становятся положительными, делая левую банку всё более положительно заряженной.

Капельница Кельвина: устройство, принцип действия, рекомендации по самостоятельной сборке

Дата публикации: 19 сентября 2019

Попытки человечества создать вечный двигатель до сих пор не увенчались успехом. Однако в процессе поиска решения некоторым изобретателям удалось сконструировать нечто новое и интересное, имеющее определенную практическую пользу. В числе таких устройств — капельница Кельвина, названная по имени своего конструктора лорда Уильяма Томпсона Кельвина. Металлическая проволока и несколько банок с водой вступали во взаимодействие и давали некоторое количество электроэнергии — без топлива, двигателя и прочих стандартных приспособлений. Современники, жившие в середине и в конце 19 века, никак не могли понять, как можно получить электричество из перечисленного нехитрого набора. Однако замеры и лабораторные исследования показали: сконструированное Кельвином устройство накапливает статическое электричество согласно основным законам электродинамики.

Особенности действия и характеристики капельницы Кельвина

В своих попытках приблизиться к разгадке тайны вечного двигателя Кельвин сумел создать генератор электростатического напряжения, используя емкости для воды и несколько отрезков провода. Принцип работы капельницы Кельвина изумляет своей простотой: из верхней емкости через металлические кольца стекает вода, разделяясь на два потока и аккуратно разбиваясь на капли. Последнее условие обязательно. Нижние емкости соединены проводами крест-накрест. Металлические кольца в емкостях выполняют так называемую поляризацию воды: отрываясь от поверхности металла, каждая капля несет определенный заряд. А при попадании в одну из емкостей она передает свой заряд воде. Постепенно уровень заряда банок с водой увеличивается, одновременно повышая потенциал колец. Однако по мере поступления воды в нижние емкости они переполняются, а проблему отвода лишней жидкости не удалось решить до сих пор.

При условии сухости окружающего воздуха можно получить несколько тысяч вольт электроэнергии. Правда, для этого требуется соблюсти ряд условий:

  • выбрать круглые емкости, чтобы в конструкции не было углов;
  • выполнить изоляцию банок с водой;
  • увеличить размеры устройства для повышения объемов циркулирующей воды;
  • исключить капли или снизить вероятность их появления.

Проблема капельницы Кельвина, о которой в свое время много говорили оппоненты ученого, — низкий КПД устройства. Поскольку заряд капель воды невелик, говорить о промышленных объемах электричества не приходится. Тем не менее для наглядной демонстрации статического электричества конструкция Кельвина вполне пригодна. Поэтому у любителей прикладных задач по физике нередко возникает соблазн собрать ее собственными силами.

Читать еще:  Как сделать вечную лопату для снега из куска трубы

Капельница Кельвина своими руками: перечень материалов и последовательность сборки

Прежде чем заняться сборкой капельницы Кельвина своими руками, стоит уточнить для себя важный момент. Придется потратить немало времени на точную настройку конструкции, в противном случае она может оказаться лишь красивым, но бесполезным макетом. Возможно, стоит начать с модели небольшого размера и после отработки возможных проблем приступить к расчетам для более крупного генератора.

Для работы потребуются:

  • нож для резки листового металла;
  • несколько металлических банок из-под консервов или супов;
  • стальные вешалки или отрезок изолированного провода;
  • пластиковая емкость под воду;
  • скотч;
  • доски и остатки строительных материалов для фиксации элементов конструкции.

Последовательность этапов сборки выглядит следующим образом:

  • В верхней части будущей конструкции фиксируется пластиковая емкость. В ней необходимо проделать два одинаковых отверстия, через которые будет сочиться вода. Емкость монтируется на доску, которая затем ставится на прочную опору — пустые металлические банки из-под краски.
  • Изготавливаются индукторы, в которых будет происходить накопление электрического заряда. Для этого понадобятся четыре металлические банки из-под кофе, супов, напитков и т.д. В двух банках вырезается дно, т.к. поток воды будет проходить через них. В две оставшиеся банки будет поступать вода из верхней емкости. Индукторы устанавливаются по две штуки под каждую струю.

Обратите внимание: важно, чтобы потоки воды из верхней канистры проходили как можно ближе к стенкам банок, но не соприкасались с ними. Поэтому необходимо обеспечить равномерное стекание воды, исключая брызги и капли. Если длины струи недостаточно или она разбрызгивается, в верхней емкости следует чуть увеличить отверстия и добиться ровного стекания потоков.

  • Металлические банки-индукторы скотчем приматывают к основе по две штуки в ряд, ориентируясь на место стекания воды.
  • Пришло время заняться проводами. Если под рукой есть старые стальные вешалки, их необходимо выгнуть следующим образом:

  • Можно приступать к сборке электрической цепи. Ее подключают крест-накрест, соединяя провода с помощью крючков на конце. Загнуть концы можно с помощью плоскогубцев. Взаимно зафиксировать провода можно скрепками или скотчем, чтобы они были надежно закреплены и не смещались, мешая свободному стеканию воды.
  • Для усиления эффекта наглядности можно сделать искровые провода. В процессе эксплуатации капельницы между ними будет проскакивать искра, вызывая восторг далекого от физики обывателя.

Обратите внимание: важно, чтобы банки для воды и их опора были сухими. В противном случае добиться нужного эффекта не удастся. Поэтому не поленитесь еще раз отрегулировать поток воды, чтобы до минимума снизить разбрызгивание.

  • После завершения сборки остается протестировать модель капельницы. В верхнюю емкость набирается вода, по мере стекания которой между искровыми проволоками будет проскакивать искра. Если ее нет, в расчетах допущена ошибка. Устранить ее можно, уменьшив расстояние между банками и потоком воды, а также проверив отсутствие заземления для нижних банок.

Убедившись в работоспособности капельницы, некоторые домашние умельцы решают использовать ее для практических целей. К конструкции подключают неоновые лампы, туманообразователи и прочие аналогичные приспособления, добиваясь их работы на бесплатном статическом электричестве. Такое устройство смотрится очень необычно и может работать достаточно долго, если не забывать откачивать излишки воды из нижних емкостей.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Как сделать капельницу Кельвина

В этой статье мы рассмотрим один необычный вид генераторов, которые работают на воде. Именно вода здесь является генератором той самой энергии, которая после накопления образовывает искру в несколько тысяч Вольт. К сожалению, сила тока здесь образуется невысокая, так что в качестве классического источника питания такой генератор вряд ли подойдет. А вот в качестве различных экспериментов его как раз можно использовать без проблем.

Делается все из подручных материалов, в частности из консервных банок. Основной проблемой здесь является очень тонкая настройка, так что возможно, заставить работать самоделку получится не у каждого. Поняв принцип генератора, можно использовать и более качественные материалы, тем самым упрощая настройку и повышая мощность.

Материалы и инструменты для самоделки:
— швейцарский нож (или другой режущий инструмент);
— 4 банки из под супа;
— пару стальных вешалок (или изолированный провод);
— скотч;
— пластиковый контейнер для воды;
— пару досок и другое барахло.

Читать еще:  Делаем бетономешалку из бочки

Процесс изготовления генератора:

Шаг первый. Делаем резервуар для набора воды
В самом верх конструкции устанавливается емкость, в которую наливается вода. Эту емкость можно сделать из пластикового контейнера, канистры и так далее. В емкости автор проделывает два отверстия. Через них равномерным потоком должна будет бежать вода.

Ставится контейнер на доску, а доска кладется наверх двух больших банок из под краски в качестве опоры.

Шаг второй. Добавляем индукторы
На этом этапе нужно будет сделать и установить индукторы. Эти устройства будут генерировать и накапливать энергию. Их можно сделать из консервных банок, банок из под кофе, напитков и так далее. Всего для таких целей понадобится четыре банки.

В двух банках нужно будет убрать дно, так как струя воды должна будет проходить через них. Ну а две другие банки ставятся ниже, тут будет скапливаться вытекающая вода.


Далее индукторы можно устанавливать, их должно быть по две шутки под каждой струей воды. Чтобы все заработало, вода должна проходить на минимальном расстоянии от поверхности банки, но не должна при этом ее касаться. В связи с этим очень важно, чтобы струя воды была равномерной. Если струя разбрызгивается и имеет недостаточную длину, то отверстия в верхнем сосуде нужно увеличить и сгладить неровности.
Далее две банки автор приматывает скотчем к основе, а две другие устанавливает на самое дно конструкции.

Шаг третий. Делаем провода
Поскольку автор все делает из подручных материалов, он решил сэкономить и на проводах. В качестве них он решил использовать металлические вешалки. Для крепления банок вешалку нужно выгнуть так, кк указано на фото.



Для крепления проводов автор использовал обычные скрепки и скотч. Сперва провода фиксируются скрепками, а затем скрепки можно приклеить скотчем, чтобы они не двигались.

Шаг пятый. Искровые провода и завершающий этап сборки
Искровые провода автор также делает из вешалок. Их нужно закрепить скрепками и скотчем, а между противоположными концами образовать небольшой зазор. Тут при работе устройства будет проскакивать искра.

Очень важно, чтобы нижние банки были сухими и находились на сухой поверхности, не проводящей ток, иначе ничего работать не будет. Основная сложность здесь в том, чтобы достичь сухости, работая с водой.

Шаг шестой. Тестируем самоделку
В верхний резервуар наливается вода и через некоторое время между контактами внизу должна проскакивать икра. Если ее не видно, значит выставлен слишком большой зазор между потоком воды и банками, или же банки где-то заземлены.

По мнению некоторых других самодельщиков, которые тоже собирали подобные машины, у них получалось подключать к ним неоновые лампы и те без труда светились.
Источник

Капельный ветряк вместо электрогенератора

Недавно ученые из Нидерландов начали испытания оригинальной модели ветрового электрогенератора — капельного ветряка. Это устройство позволяет преобразовывать потенциальную энергию капель в электричество при помощи ветра. Интересно, что саму идею нельзя назвать новой — данный ветряк весьма напоминает изобретенную еще в XIX веке капельницу Кельвина.

Среди всех направлений альтернативной энергетики наиболее быстро развивается ветровая. Судите сами — сейчас на долю ветряков приходится около трех процентов вырабатываемой во всем мире энергии, что на самом деле не так уж и мало. А если посмотреть по отдельным странам, то, например, в Дании примерно 28 процентов всего электричества обеспечивают именно ветряки. То есть эта отрасль весьма перспективна и потому развивается быстрее всех остальных альтернативных энергетических направлений.

Тем не менее уже сейчас стали видны основные минусы ветровых генераторов электричества. Во-первых, они слишком шумные (это особенно заметно тогда, когда человек оказывается рядом с полем, на котором расположены сотни ветряков). Во-вторых, они достаточно быстро изнашиваются. И в-третьих, их КПД достаточно низкий по сравнению с другими альтернативными генераторами электроэнергии. Кроме того, ветряки не могут вообще работать при очень сильном ветре из-за сильной раскрутки лопастей.

Читать еще:  Как сделать подсветку шкалы расположения заслонки печки на ВАЗ 2110

Именно поэтому ученые и инженеры всех государств, развивающих альтернативную энергетику, постоянно усовершенствуют имеющиеся модели ветряков и разрабатывают новые. Причем, как это часто и бывает, в последнем случае новым оказывается хорошо забытое старое. Вот и ученые из Делфтского университета (Нидерланды), которые недавно совместно с инженерами из компании Mecanoo разработали новый тип ветрового электрогенератора, на самом деле просто реализовали одну из старых схем, которую известный физик Уильям Томпсон (известный более как лорд Кельвин) придумал еще в XIX веке.

Эта разработка, благодаря которой можно переводить потенциальную энергию воды в электрическую, известна сейчас под названием «капельница Кельвина». Она представляет собой генератор электростатического напряжения, который состоит из трех железных банок с электропроводящей недистиллированной водой (одна из них подвешена над двумя другими) и двух металлических трубок, идущих от нижних банок в направлении верхней.

Работает капельница весьма просто — металлические трубки создают электрическое поле, которое поляризует воду в верхней банки. В итоге различно заряженные молекулы воды собираются в различных ее частях. На каждом конце верхнего резервуара имеется кран, при помощи которого вода капает в стоящие под ним нижние банки, причем положительно заряженные молекулы попадают строго в одну, а отрицательно заряженные — в другую. Тем самым они увеличивают заряд воды в нижних банках, а это, в свою очередь, создает еще большее электрическое поле около трубок, которые идут от этих сосудов. В результате усиливается поляризация воды в верхней банке и так далее.

Так вот, предложенный голландскими учеными ветровой электрогенератор (они, кстати, называют его капельным ветряком) весьма похож на капельницу Кельвина. Правда, его устройство еще проще — он представляет собой квадратную металлическую рамку, внутри которой в несколько рядов расположены горизонтальные стальные трубки. На них помещаются капли заряженной воды, после чего вся конструкция поворачивается так, чтобы ветер дул перпендикулярно трубкам. И вот, когда ветер начинает уносить заряженные капли, в окружающей трубы рамке возникает электрический ток, пропорциональный силе этого ветра.

Разработчики отмечают, что у предложенной ими модели имеется много плюсов по сравнению с традиционными ветряными электрогенераторами. Во-первых, капельный ветряк совсем не шумит. Во-вторых, его детали не изнашиваются от постоянного вращения, и, кроме того, нет нужды при монтировании данной конструкции точно регулировать угол ее установки. Кроме того, этот ветряк работает при любом направлении и любой силе ветра (собственно говоря, они вообще никак не влияют на эффективность выработки электричества).И, наконец, самое главное — КПД этого устройства оказалось таким же, как и у капельницы Кельвина, то есть достаточно высоким.

Впрочем, коллеги изобретателей уже указали на несколько минусов капельного ветряка. В частности, они говорят о том, что поперечные трубки будут сильно страдать от коррозии, поскольку они постоянно контактируют с водой. Хотя эта проблема, конечно же, решается при помощи антикоррозийного покрытия (которое, правда, увеличивает стоимость всей конструкции). Кроме того, оппоненты считают, что постоянное отложение соли (ведь вода получает заряд именно из-за нее) на трубках может затруднить работу ветряка (с неровной поверхности каплю тяжелее сдуть).

Однако изобретатели считают, что все эти трудности вполне преодолимы. Сейчас начались испытания разработанной конструкции и, судя по сообщениям, опубликованным на сайте Делфтского технического университета , они идут успешно. И если этот ветряк оправдает все возлагаемые на него надежды, то, скорее всего, его в первую очередь будут применять на ветроэлектростанциях, которые устанавливаются прямо в море (а таких в Голландии немало). Там для его работы хватит заряженной воды.

Как видите, часто для того, что бы создать что-то новое, нужно сперва покопаться в архивах. Это правило оказалось справедливо и для такой молодой отрасли, как альтернативная энергетика. Поэтому ученым не следует пренебрежительно относится к опыту своих предшественников — даже самые малоизвестные разработки творцов прошлого могут подарить множество идей тем, кто творит будущее…

Читайте самое интересное в рубрике «Наука и техника»

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector