Ottenere scintille dall'acqua con il temporale di Lord Kelvin

Nei commenti al nostro recente articolo sulle macchine Wimshurst, abbiamo visto che alcuni hacker non ne avevano mai sentito parlare, ricordandoci che abbiamo tutti background diversi e molto da condividere. Bene, eccone uno di cui immagino che ancora meno avranno sentito parlare. Non è mai stato menzionato nemmeno in un singolo articolo di Hackaday, qualcosa che è stato sottolineato anche in un commento a quell'articolo di Wimshurst. È il contagocce di Lord Kelvin, noto anche come Temporale di Lord Kelvin, inventato nel 1860 da William Thomson, primo barone Kelvin, lo stesso individuo da cui prende il nome la scala della temperatura Kelvin. È un dispositivo che produce alta tensione e scintille dalla caduta di gocce d'acqua.

Lord Kelvin's Thunderstorm è costruito attorno al concetto di gocce d'acqua che cadono attraverso gli induttori. Due rivoli d'acqua cadono da piccoli fori nei serbatoi in alto. Questi flussi cadono attraverso due cilindri metallici, chiamati induttori, senza entrare in contatto con essi. Un flusso d'acqua che cade ad un certo punto si trasformerà da un flusso continuo in singole gocce, se cade abbastanza lontano.

Gli induttori sono posizionati verticalmente in modo tale che il passaggio dal flusso continuo alle gocce individuali avvenga mentre l'acqua cade attraverso gli induttori. Per vedere queste gocce, la foto a destra, in alto, è stata scattata con una velocità dell'otturatore elevata. Infine, le gocce cadono in contenitori metallici, chiamati ricevitori, sul fondo.

Il ricevitore a sinistra è collegato elettricamente all'induttore a destra e il ricevitore a destra è collegato elettricamente all'induttore a sinistra. Puoi vederlo nella foto sopra sotto forma di fili gialli e rossi incrociati.

Inoltre, un filo è collegato a ciascun ricevitore e va su entrambi i lati di uno spinterometro. Ogni tanto una scintilla attraversa il divario. Magia. O è?

Oltre a guardare le scintille, ci sono altri modi divertenti per osservare queste ripetute cariche e scariche. Uno di questi modi è osservare le gocce che si aprono a ventaglio mentre cadono, e poi all'improvviso ricadono di nuovo dritte.

Perché avviene questo ventaglio? Le gocce che escono dagli induttori hanno la carica opposta degli induttori. Ad esempio, le gocce che cadono sotto l'induttore sinistro sono positive, mentre l'induttore sinistro è negativo. Si noti inoltre che il labbro inferiore dell'induttore si trova su un lato delle gocce. Poiché le cariche diverse si attraggono, c'è un'attrazione orizzontale tra gli induttori e le gocce che cadono sotto di essi che impartisce un movimento laterale alle gocce.

Il risultato è una visibile distribuzione delle gocce. Questa distribuzione diventa sempre più ampia man mano che l'induttore diventa sempre più carico. Cioè finché non scatta la scintilla che scarica tutto. In quel momento le gocce ricadono di nuovo verso il basso solo per iniziare ad aprirsi a ventaglio mentre la carica si accumula.

Un altro modo divertente per osservare la carica e la scarica in azione è posizionare il terminale di un elettroscopio vicino a un induttore o un ricevitore. Man mano che la carica si accumula, le lamine dell'elettroscopio si allargheranno. Ma quando avviene la scintilla, le foglie ricadono insieme

Invece di far passare un solo flusso attraverso ciascun induttore, alcuni costruttori utilizzano qualcosa come un soffione per far passare più flussi. Di seguito è riportato un video dal canale YouTube scientifico, Veritasium, che mostra un contagocce di Lord Kelvin grande e dall'aspetto molto fantascientifico che utilizza i soffioni della doccia.

Ha anche una pompa per mantenere l'acqua che scorre continuamente. Potresti chiederti cosa accadrebbe se utilizzassi una pompa, dal momento che collegheresti elettricamente i due ricevitori. Per evitare ciò, i ricevitori non sono altro che maglie attraverso le quali cadono le gocce d'acqua. Mentre le gocce cadono, la rete prende la loro carica. Quindi immagino che si possa dire che questi ricevitori ricevono la carica ma non l'acqua.