Obtenir des étincelles de l'eau avec l'orage de Lord Kelvin

Dans les commentaires de notre récent article sur les machines de Wimshurst, nous avons vu que certains hackers n'en avaient jamais entendu parler, nous rappelant que nous avons tous des parcours différents et beaucoup à partager. Eh bien, en voici un dont je suppose qu'encore moins auront entendu parler. Il n'est même jamais apparu dans un seul article de Hackaday, ce qui a également été souligné dans un commentaire à cet article de Wimshurst. Il s'agit du compte-gouttes d'eau de Lord Kelvin, alias Lord Kelvin's Thunderstorm, inventé dans les années 1860 par William Thomson, 1er baron Kelvin, le même homme qui a donné son nom à l'échelle de température Kelvin. C'est un appareil qui produit une haute tension et des étincelles à partir de la chute de gouttes d'eau.

Lord Kelvin's Thunderstorm est construit autour du concept de gouttelettes d'eau tombant à travers des inducteurs. Deux ruisseaux d'eau tombent de petits trous dans des réservoirs au sommet. Ces flux passent à travers deux cylindres métalliques, appelés inducteurs, sans entrer en contact avec eux. Un jet d'eau qui tombe se transformera d'un jet continu en gouttes individuelles à un moment donné, s'il tombe assez loin.

Les inducteurs sont positionnés verticalement de telle sorte que ce passage d'un flux continu à des gouttes individuelles se produise lorsque l'eau tombe à travers les inducteurs. Pour voir ces gouttes, la photo de droite, ci-dessus, a été prise avec une vitesse d'obturation rapide. Enfin, les gouttes tombent dans des boîtes métalliques, appelées récepteurs, au fond.

Le récepteur de gauche est électriquement connecté à l'inductance de droite, et le récepteur de droite est électriquement connecté à l'inductance de gauche. Vous pouvez le voir sur la photo ci-dessus sous la forme des fils jaunes et rouges croisés.

De plus, un fil est connecté à chaque récepteur et va de chaque côté d'un éclateur. De temps en temps, une étincelle traverse le fossé. La magie. Ou est-ce?

En plus de regarder les étincelles, il existe d'autres façons amusantes d'observer ces charges et décharges répétées. L'une de ces façons consiste à regarder les gouttes s'étaler en tombant, puis retomber soudainement tout droit.

Pourquoi ce déploiement se produit-il ? Les gouttes sortant des inducteurs ont la charge opposée des inducteurs. Par exemple, les gouttes tombant sous l'inducteur gauche sont positives, tandis que l'inducteur gauche est négatif. Notez également que la lèvre inférieure de l'inducteur est d'un côté des gouttes. Étant donné que les charges différentes s'attirent, il existe une attraction horizontale entre les inducteurs et les gouttes qui tombent en dessous d'eux, ce qui confère un mouvement latéral aux gouttes.

Le résultat est un éventail visible des gouttes. Cet éventail devient de plus en plus large à mesure que l'inducteur devient de plus en plus chargé. C'est-à-dire jusqu'à ce que l'étincelle se produise et décharge tout. À ce moment-là, les gouttes retombent directement pour commencer à se répandre à mesure que la charge se reconstitue.

Une autre façon amusante d'observer la charge et la décharge en action consiste à placer la borne d'un électroscope près d'un inducteur ou d'un récepteur. Au fur et à mesure que la charge s'accumule, les feuilles de l'électroscope s'écartent. Mais quand l'étincelle se produit, les feuilles retombent ensemble

Plutôt que d'avoir un seul flux traversant chaque inducteur, certains constructeurs utilisent quelque chose comme une pomme de douche pour faire passer plusieurs flux. Ci-dessous, une vidéo de la chaîne scientifique YouTube, Veritasium, montrant un grand compte-gouttes d'eau Lord Kelvin très sci-fi qui utilise des pommes de douche.

Il dispose également d'une pompe pour maintenir l'eau qui coule en continu. Vous pourriez vous demander ce qui se passerait si vous utilisiez une pompe, puisque vous connecteriez électriquement les deux récepteurs. Pour éviter cela, les récepteurs ne sont que des mailles à travers lesquelles tombent les gouttes d'eau. Au fur et à mesure que les gouttes tombent, le maillage prend leur charge. Donc, je suppose que vous pouvez dire que ces récepteurs reçoivent la charge mais pas l'eau.