Исследовательская работа лицей ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» г. Могилёв, Республика Беларусь Авторы: Авторы: Букато Кирилл, Присмакин Никита, Научные руководители: Плетнев Александр Эдуардович, Гусев Сергей Викторович

Актуальность настоящей работы обусловлена тем, что на нашей планете стремительно иссякают топливные ресурсы. Изучению альтернативных источников энергии в наше время придается огромное значение. Капельница Кельвина, являющаяся альтернативным источником энергии, позволяет преобразовывать потенциальную энергию падающих капель воды в электрическую.

Капельница Кельвина является генератором электростатического напряжения. Хотя устройство Капельницы Кельвина было известно ещё в 19 веке, никто с тех пор не использовал Капелницу Кельвина как альтернативный источник энергии. В начале исследования нами была выдвинута гипотеза: Капельницу Кельвина можно использовать как альтернативный источник энергии.

Цель: Исследовать возможность преобразования статического заряда, полученного с помощью Капельницы Кельвина в электрический ток. Задачи: 1. Изучить теоретические аспекты работы Капельницы Кельвина. 2. Собрать экспериментальную установку. 3. Измерить получаемую разность потенциалов. 4. Исследовать от чего зависит получаемая разность потенциалов и максимизировать её значение. 5. Усовершенствовать устройство Капельницы Кельвина для преобразования статического заряда в электрический ток.

Для создания экспериментальной установки были использованы лабораторные штативы, банки от кофе, пластиковая бутылка, в качестве изолятора использовался скотч. В самом начале работы установки было замечено, что капли отклоняются от вертикальной оси, что говорит о присутствии электрического поля, вызванного разностью потенциалов.

Попытки использования мультиметра DT-830 для измерения полученной разности потенциалов не принесли успеха, т.к. прибор не предназначен для измерения статического напряжения. В дальнейшем был использован запоминающий осциллограф С8-17 с делителем 1:200.

Максимальное полученное напряжение 800В.

1. Верхние банки заменены на полированные равные куски металлической трубы, закрепленные на пенопластовых держателях-изоляторах. 2. Нижние банки установлены на поддон из пенопласта, т.к он обеспечивает хорошую изоляцию. Также была обеспечена возможность регулировки высоты нижних банок. 3. Подающий резервуар закреплен в такой позиции, в которой струи разрывались на капли точно в пространстве верхних отрезков трубок. 4. Был сконструирован собственный делитель 1:75 с входным сопротивлением 76 МОм, благодаря которому осциллограф оказывает еще меньшее воздействие на систему.

Были проведены серии опытов с неизменным расстоянием между верхними трубками и нижними банками. На каждом из 10 временных отрезков, 5 раз подряд проводилось измерение разности потенциалов в Капельнице Кельвина. Затем, взяв за эталон времени «пик» в 65 с из предыдущего эксперимента, меняли расстояние между верхними трубками и нижними банками.

Использование в совокупности с Капельницей Кельвина колебательного контура и разрядника позволило слегка сгладить импульсный сигнал, придав ему форму, близкую к синусоидальной. Т.о. мы преобразовали статический заряд, накопленный в капельнице в переменный ток.

В результате исследования была собрана действующая модель Капельницы Кельвина, установлено, что на вырабатываемую ею разность потенциалов влияют: - место разрыва струи на капли; - качество обработки поверхностей; - диаметр верхних банок; - расстояние между нижними и верхними банками; - время работы установки. Достигнуто максимальное напряжение 1600 В. Усовершенствованная установка доказала возможность преобразования статического заряда накапливаемого капельницей в переменный электрический ток, что, в свою очередь, позволяет использовать Капельницу Кельвина для практических нужд.

В ближайшее время планируется создать модель капельницы Кельвина, которая позволила бы наглядно продемонстрировать ее работу (например, питать светодиод или газоразрядную лампу) и провести эксперименты с введением различных примесей в воду. Также планируется изучить возможность удаления воды из нижних емкостей без утечки имеющегося на них заряда.

1. Физика: Учеб.пособие для 10-го кл. общеобразоват. Шк. с рус. яз. Обучения/В. В. Жилко, А. В. Лавриенко, Л. Г. Маркович. – Мн.: Нар. асвета, – 319 с.: ил. 2. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. Пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред. Образования / Л.А. Аксенович, Н.Н Ракина, К.С. Фарино; Под ред. К.С. Фарино. – Мн.: Адукацыя і выхаванее, – 720 с.: ил. 3. Физика Вселенная. Под ред. А.С. Ахматова. М., 1973 г., 432 стр. с ил. 4. Физика: Учеб. Пособие для 11-го кл. учреждений, обеспечивающих получение общ. сред. образования, с рус. яз. обучения / В. В. Жилко, А. В. Лавриненко, Л. Г. Маркович. – 2-е изд.- Мн.: Нар. Асвета, с.: ил. 5. Краткий словарь определений и понятий физической химии (Fachausdrucke der physikalischen Chemie) перевод И. Е. СТАРИКА/ Научное химико-техническое издательство. Н.- Т. У. вснх ссср ленинград