Простая, не замысловатая конструкция для проведения эксперимента, помогающая помочь разобраться в природе электричества и оценить заявления разных умельцев о создании бесплатного генератора энергии.
Четыре жестяных банки, пара колечек и проволока - все, что нам потребуется для демонстрации этого опыта.
Предыстория
При обсуждении очередной статьи на канале Сергеем Головорушко была затронута тема проведения экспериментов над Капельницей Кельвина. Поскольку этот эксперимент мною не проводился, договорились о создании опытной установки и изучении принципа работы. Проверить какие условия необходимы для успешного проведения эксперимента и, конечно же, с пользой для ребят, занимающихся в кружке робототехники.
Капельница Кельвина
Эксперимент впервые был проделан Уильямом Томсоном (лорд Кельвин) в 1867 году, в чью честь в последствии и была названа эта установка. В установке из верхних банок струйкой (или по каплям) течет вода и через кольцо попадает в нижнюю банку. Кольца соединены крест-на-крест между нижними банками. Верхние банки соединены между собой.
Вариантов этой установки существует несколько, можно использовать одну верхнюю емкость, но принцип соединения колец и банок, куда попадает вода, всегда одинаков.
Что происходит при падании капли сквозь кольцо в банку?
Вытекая из верхней банки капля имеет электрический заряд, полярность которого определяется электростатическим полем нижнего кольца. Если к примеру, кольцо имеет отрицательный заряд, то заряд капли будет положительный. Падая в нижнюю емкость капля передает свой заряд банке и с каждой каплей этот заряд увеличивается.
Кольцо соединено с соседней банкой и это означает, что с каждой каплей заряд на кольце так же увеличивается. Полярность заряда соответствует заряду банки с которой кольцо соединено.
Результатом должно быть накопление заряда достаточного для того, что бы можно наблюдать электростатическое высокое напряжение порядка 10кВ.
Какие задачи ставились перед экспериментом
Нужно было не просто проверить не обманул ли нас Кельвин, а решить какие-либо проблемы и проверить вопросы:
1) какой величины заряды скапливаются к моменту пробоя,
2) какие электрические схемы реализуют постепенный разряд конденсатора,
3) основной заряд накапливается в кольцах или в стаканах с водой?
Есть предположение, что заряда в воде не должно быть или должно быть не много. А если он распределен, то интересно узнать, как. По величине заряда мы можем судить о мощности установки.
В теории все понятно, что показала практика
Установка работает, и это уже хорошо. Что касается вопросов
- накопление заряда происходит быстро, буквально после разряда уже через 5-10 секунд заряд восстанавливается
- напряжение ниже заявленных 10кВ. Поскольку электроскопа у нас нет, он был заменен бумажной ленточкой. Притяжение ленточки тестовой пластиковой трубкой, предварительно заряженной трением о шерсть, отклоняет ее при расстоянии 10-15 мм. В ходе эксперимента это расстояние было 5-6 мм, т.е. заряд на банке был ниже тестового.
заряд распределен равномерно на банке и кольце. Разряд может быть как на банку так и на кольцо на одинаковом расстоянии.
- разряд (пробой) происходит на расстоянии около 1мм, визуально не видно, только слышен щелчок.
- от уровня воды - накопление заряда зависит. Пустая банка быстрее набирает заряд.
Что планировалось изменить и проверить с учетом этих показателей
- изменить размер кольца (максимально минимальный), как предположение, что чем меньше размер кольца, тем больше будет потенциал на капле
- добиться по-капельному падению до кольца, вместо непрерывной струйки воды
- подсоединить конденсатор для возможности увеличения емкости и соотв. величины напряжения
- придумать схему с зарядом-разрядом конденсатора для создания изначально высокого напряжения на каждый новый цикл
Изменения проделаны, какой результат
1. Изменение размера кольца - увы, это не влияет на скорость и величину заряда
2. По-капельный до кольца - есть подозрение, что это отрицательно повлияло на результат. Заряд накапливается медленнее.
3. Подсоединенный конденсатор к банкам - использован был бумажный конденсатор на 1мкФ. Заряд не накапливается. Возможно происходит микропробой.
Эксперимент продолжается
Вы можете принять участие в эксперименте, задавая вопросы, которые мы готовы протестировать. Результаты будут в комментариях и наиболее интересные будут внесены в основной текст статьи.
Мысли после написания статьи
После общения с В.И. Дегтяревым из Каменск-Уральска, на тему изменении энергии электронов при ускоренном движении в электростатическом поле, у меня возникли новые мысли к комментарии к проведенному эксперименту на Капельнице Кельвина. В частности, это относится к изменению звука падения капель после начала работы установки. Об этом я ранее не упоминал, т.к. не придавал этому особого значения, да и мыслей почему так происходит не было.
Что не так со звуком падения капель? - Он становится громче, потом снижается и через какое-то время вновь появляется, - будто капля хочет сильно барабанить по дну банки. Это происходит пока воды на дне банки не много. Из обсуждения с Дегтяревым: в электростатическом поле электроны меняют инерционную массу при прохождении кольца, которая при ударении о воду преобразуется обратно в энергию заряда. По этой причине, заряд увеличивается в миллионы раз по сравнению с зарядом электрона и, суммарно, - это киловольты, которые мы обнаруживаем в эксперименте.
---
Подключайтесь к групповому чату "Курилка изобретателя". Здесь можно будет задать вопрос, обсудить интересующую задачу, поделиться опытом или экспериментом,
С уважением к читателям канала,
Михалев СИ
