ケルビン卿の雷雨で水から火花を散らす

ウィムズハースト マシンに関する最近の記事へのコメントでは、一部のハッカーはウィムズハースト マシンについて聞いたことがないことがわかり、私たち全員に異なる背景があり、共有すべきことがたくさんあることを思い出させました。 さて、ここで聞いたことがある人はさらに少ないと思います。 これは、Hackaday の記事の 1 つにも掲載されておらず、Wimshurst の記事へのコメントでも指摘されていました。 それは、ケルビン卿のウォーター ドロッパー、別名ケルビン卿のサンダーストームであり、ケルビン温度スケールの名前の由来となった初代ケルビン男爵ウィリアム トムソンによって 1860 年代に発明されました。 落ちる水滴から高電圧と火花を発生させる装置です。

Lord Kelvin の Thunderstorm は、インダクターを通って落ちる水滴のコンセプトに基づいて構築されています。 上部の貯水池の小さな穴から 2 つの水流が流れ落ちます。 これらの流れは、インダクターと呼ばれる 2 つの金属シリンダーを通過し、それらには接触しません。 落下する水の流れは、十分に遠くまで落ちると、ある時点で連続的な流れから個々の水滴に変わります。

インダクターは垂直に配置されており、水がインダクターを通って落ちるときに連続的な流れから個々の滴への変化が起こります。 これらの滴を確認するために、上の右側の写真は、速いシャッター スピードで撮影されました。 最後に、滴は底部にあるレシーバーと呼ばれる金属缶に落ちます。

左側のレシーバは右側のインダクタに電気的に接続され、右側のレシーバは左側のインダクタに電気的に接続されています。 上の写真では、黄色と赤のワイヤーが交差している形でこれがわかります。

また、ワイヤーが各受信機に接続され、スパークギャップのどちらかの側に伸びます。 時々、火花が隙間を横切ります。 魔法。 またはそれは？

火花を見る以外にも、この充電と放電の繰り返しを観察する楽しい方法がいくつかあります。 そのような方法の 1 つは、滴が扇状に広がって落ち、その後突然再びまっすぐに落ちるのを観察することです。

なぜこのようなファンアウトが起こるのでしょうか? インダクタから出てくる液滴は、インダクタとは逆の電荷を持ちます。 たとえば、左側のインダクタの下に落ちる液滴は正であり、左側のインダクタは負です。 インダクタの底リップがドロップの片側にあることにも注意してください。 異なる電荷は引き合うため、インダクタとその下に落ちる液滴の間には水平方向の引力があり、液滴に横方向の動きを与えます。

その結果、液滴が目に見えて広がります。 インダクタの充電が進むにつれて、このファンアウトはますます広くなります。 つまり、火花が発生してすべてが放電されるまでです。 その時点で、水滴は再び真っ直ぐに落ちますが、電荷が再び蓄積されるにつれて扇状に広がり始めます。

充電と放電の動作を観察するもう 1 つの楽しい方法は、検電器の端子をインダクタまたはレシーバの近くに置くことです。 電荷が蓄積すると、検電器のリーフが広がります。 でも火花が起きると葉っぱは元に戻ります

各インダクターを通過する流れを 1 つだけにするのではなく、シャワー ヘッドのようなものを使用して複数の流れを通過させる場合もあります。 以下は、科学 YouTube チャンネル Veritasium のビデオで、シャワー ヘッドを使用する大きくて非常に SF に見えるロード ケルビン スポイトを示しています。

ポンプも付いているので水を流し続けることができます。 2 つの受信機を電気的に接続することになるため、ポンプを使用した場合はどうなるのかと疑問に思うかもしれません。 それを避けるために、受け器は水滴が落ちる単なるメッシュになっています。 水滴が落ちると、メッシュがその役割を引き継ぎます。 したがって、これらの受信機は充電は受信しますが、水は受信しないと言えると思います。