Получение искр из воды с помощью грозы лорда Кельвина

В комментариях к нашей недавней статье о машинах Уимшерста мы увидели, что некоторые хакеры никогда о них не слышали, напомнив нам, что у всех нас разный опыт и нам есть чем поделиться. Ну, вот один, о котором, я думаю, еще меньше людей слышали. Об этом даже не упоминалось ни в одной статье Hackaday, на что также было указано в комментарии к статье в Wimshurst. Это «капельница лорда Кельвина», также известная как «Гроза лорда Кельвина», изобретенная в 1860-х годах Уильямом Томсоном, 1-м бароном Кельвина, тем самым человеком, в честь которого названа температурная шкала Кельвина. Это устройство, которое генерирует высокое напряжение и искры от падающих капель воды.

«Гроза лорда Кельвина» построена на концепции капель воды, падающих через индукторы. Два потока воды падают из небольших отверстий в резервуарах наверху. Эти потоки падают через два металлических цилиндра, называемых индукторами, не вступая с ними в контакт. Поток падающей воды в какой-то момент превратится из непрерывного потока в отдельные капли, если он упадет достаточно далеко.

Индукторы расположены вертикально, так что переход от непрерывного потока к отдельным каплям происходит по мере того, как вода падает через индукторы. Чтобы увидеть эти капли, фотография справа вверху была сделана с короткой выдержкой. Наконец, капли попадают в металлические банки, называемые приемниками, расположенные внизу.

Приемник слева электрически соединен с индуктором справа, а приемник справа электрически соединен с индуктором слева. Вы можете увидеть это на фото выше в виде пересечения желтого и красного проводов.

Кроме того, к каждому приемнику подключен провод, который идет по обе стороны от искрового промежутка. Время от времени сквозь щель пролетает искра. Магия. Или это?

Помимо наблюдения за искрами, есть еще несколько интересных способов наблюдать за повторяющейся зарядкой и разрядкой. Один из таких способов — наблюдать, как капли падают веером, а затем внезапно снова падают прямо.

Почему происходит это разветвление? Капли, выходящие из индукторов, имеют заряд, противоположный индукторам. Например, капли, падающие ниже левого индуктора, являются положительными, а левый индуктор – отрицательными. Также обратите внимание, что нижняя кромка индуктора находится с одной стороны от капель. Поскольку разноименные заряды притягиваются, между индукторами и каплями, падающими под ними, существует горизонтальное притяжение, которое придает каплям некоторое боковое движение.

В результате происходит видимое рассыпание капель. Это разветвление становится все шире и шире по мере того, как индуктор становится все более и более заряженным. То есть до тех пор, пока не возникнет искра и не разрядит все. В это время капли снова падают прямо вниз, но начинают расходиться веером по мере того, как заряд снова накапливается.

Еще один интересный способ наблюдать за зарядкой и разрядкой в ​​действии — поместить клемму электроскопа рядом с индуктором или приемником. По мере накопления заряда листы электроскопа раздвигаются. Но когда возникает искра, листья снова падают вместе.

Вместо того, чтобы пропускать через каждый индуктор только один поток, некоторые строители используют что-то вроде насадки для душа, чтобы проходить через него несколько потоков. Ниже приведено видео с научного канала YouTube Veritasium, демонстрирующее большую и очень научно-фантастическую капельницу для воды Лорда Кельвина, в которой используются душевые насадки.

Также имеется насос, который обеспечивает непрерывную подачу воды. Вы можете задаться вопросом, что произойдет, если вы воспользуетесь насосом, поскольку вам придется электрически соединить два приемника. Чтобы избежать этого, приемники представляют собой просто сетки, через которые падают капли воды. Когда капли падают, сетка принимает на себя их заряд. Так что, я думаю, можно сказать, что эти приемники получают заряд, но не воду.