Lord Kelvin의 뇌우로 물에서 불꽃을 일으키기

Wimshurst 머신에 대한 최근 기사의 댓글에서 우리는 일부 해커가 이에 대해 들어본 적이 없다는 사실을 확인했습니다. 이는 우리 모두가 서로 다른 배경을 갖고 있으며 공유할 내용이 많다는 점을 상기시켜줍니다. 음, 여기에 들어본 사람이 훨씬 더 적을 것이라고 생각되는 것이 있습니다. 이는 하나의 Hackaday 기사에도 나타나지 않았는데, 이는 Wimshurst 기사에 대한 댓글에서도 지적된 내용입니다. 그것은 Lord Kelvin's Thunderstorm이라고도 알려진 Lord Kelvin's Water Dropper로, 1860년대에 William Thomson, 1대 켈빈 남작(Kelvin 온도 눈금의 이름을 딴 사람)이 발명했습니다. 떨어지는 물방울로부터 높은 전압과 스파크를 발생시키는 장치입니다.

Lord Kelvin's Thunderstorm은 인덕터를 통해 떨어지는 물방울의 개념을 바탕으로 제작되었습니다. 상단 저수지의 작은 구멍에서 두 개의 물줄기가 떨어집니다. 이러한 흐름은 인덕터라고 불리는 두 개의 금속 실린더를 통해 떨어지며 접촉하지 않습니다. 떨어지는 물의 흐름은 충분히 멀리 떨어지면 어떤 지점에서 연속적인 흐름에서 개별적인 물방울로 바뀔 것입니다.

인덕터는 물이 인덕터를 통해 떨어질 때 연속 흐름에서 개별 방울로의 변화가 발생하도록 수직으로 배치됩니다. 이 방울을 보기 위해 위 오른쪽 사진은 빠른 셔터 속도로 촬영한 것입니다. 마지막으로 방울은 바닥에 있는 리시버라고 불리는 금속 캔에 떨어집니다.

왼쪽의 수신기는 오른쪽의 인덕터에 전기적으로 연결되고, 오른쪽의 수신기는 왼쪽의 인덕터에 전기적으로 연결됩니다. 위 사진에서 노란색과 빨간색 선이 교차하는 형태로 볼 수 있습니다.

또한 각 수신기에 와이어가 연결되어 스파크 갭의 양쪽으로 연결됩니다. 때때로 불꽃이 그 틈을 가로지릅니다. 마법. 아니면 그럴까요?

불꽃을 관찰하는 것 외에도 반복되는 충전과 방전을 관찰하는 몇 가지 재미있는 방법이 더 있습니다. 그러한 방법 중 하나는 물방울이 떨어지면서 부채꼴 모양으로 흩어졌다가 갑자기 다시 똑바로 떨어지는 것을 관찰하는 것입니다.

왜 이런 팬아웃이 발생하는 걸까요? 인덕터에서 나오는 방울은 인덕터의 반대 전하를 가집니다. 예를 들어 왼쪽 인덕터 아래로 떨어지는 방울은 양수이고 왼쪽 인덕터는 음수입니다. 인덕터의 아래쪽 가장자리가 드롭의 한쪽에 있다는 점도 참고하세요. 서로 다른 전하가 끌어당기기 때문에 인덕터와 그 아래로 떨어지는 방울 사이에 수평 인력이 있어 방울에 약간의 측면 움직임을 전달합니다.

결과적으로 방울이 눈에 띄게 부채꼴 모양으로 펼쳐집니다. 이 팬아웃은 인덕터가 점점 더 많이 충전됨에 따라 점점 더 넓어집니다. 즉, 스파크가 발생하여 모든 것이 방전될 때까지입니다. 이때 방울은 다시 똑바로 떨어지며 전하가 다시 쌓이면서 부채꼴 모양으로 퍼지기 시작합니다.

작동 중인 충전 및 방전을 관찰하는 또 다른 재미있는 방법은 검전기의 단자를 인덕터 또는 수신기 근처에 배치하는 것입니다. 전하가 축적됨에 따라 검전기의 잎이 떨어져 나가게 됩니다. 그러나 불꽃이 일어나면 나뭇잎이 다시 함께 떨어집니다.

각 인덕터를 통해 하나의 스트림만 떨어지는 대신 일부 빌더는 샤워 헤드와 같은 것을 사용하여 여러 스트림이 통과하도록 합니다. 아래는 과학 YouTube 채널인 Veritasium의 동영상으로, 샤워 헤드를 사용하는 크고 매우 공상과학처럼 보이는 Lord Kelvin 물방울을 보여줍니다.

물을 지속적으로 흐르게 하는 펌프도 있습니다. 두 개의 수신기를 전기적으로 연결하게 되므로 펌프를 사용하면 어떤 일이 일어날지 궁금할 것입니다. 이를 방지하기 위해 수신기는 물방울이 떨어지는 메쉬일 뿐입니다. 방울이 떨어지면 메시가 전하를 받습니다. 따라서 이 수신기가 충전은 수신하지만 물은 수신하지 않는다고 말할 수 있을 것 같습니다.