لذت فیزیک

قطره چکان کلوین(Kelvin's Water Dropper ) یک مولد الکترواستاتیکی است. ساخت این باتری ساده است و در عین حال می تواند نکات آموزنده زیادی را در بر داشته باشد.

در این وسیله آزمایشگاهی پدیده القائ الکتریکی موجب فاصله گرفتن یونهای مثبت و منفی درون قطرات آب می شود . و جمع شدن آنها در دو ظرف جداگانه موجب ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو ظرف می شود.

وسایل لازم برای ساخت این دستگاه آزمایشگاهی

این وسایل شامل چهار قوطی فلزی و لوله های آب (از جنس نارسانا) .سیم مسی و دو گوی فلزی است . طبق شکل دو دهانه ی قوطی های A و B  باز است ( می توان بجای آنها دو لوله ی فلزی نیز به کار برد ). دو قوطی A و C با سیم مسی روپوش دار به یکدیگر متصل شده اند و به شکل مشابه قوطی های B و D نیز به هم وصل گردیده اند. دو سیم مسی دیگر به قوطی های C و D متصل شده اند و انتهای دیگر هر یک از دو سیم به یک گلوله فلزی متصل شده است این گلوله ها در فاصله تقریبی یک سانتی متر از یکدیگر قرار گرفته اند.

قطره های آب خروجی از لوله ها از میان قوطی های A و B می گذرند و به قوطی های D و C می ریزندو پس از مدت کوتاهی ناگهان جرقه ای بین دو گلوله فلزی مشاهده می شود و مدت کوتاهی بعد جرقه ای دیگر رخ میدهد  و باز هم ..... 

این باتری چگونه کار می کند؟

درون آب به تعداد مساوی یونهای H مثبت و OH منفی وجود دارد که به عنوان حاملهای جریان عمل می کنندو از آنجا که هیچ جسمی کاملا" خنثی نیست می توان فرض کرد که قوطی A بار مثبت داشته باشد . در این صورت یونهای H مثبت و OH منفی قطره ای که در حال عبور از این قوطی است از یکدیگر فاصله می گیرند. قسمت منفی قطره به درون قوطی A  کشیده می شود و به قوطیD می ریزد و قوطی D را دارای بار منفی می کند قسمت مثبت قطره در لوله باقی می ماند . به این ترتیب قوطی B که به قوطی D متصل است نیز دارای بار منفی می شود. برای قطره ای که از درون قوطی B می گذرد نیز اتفاق مشابهی می افتد با این تفاوت که این بار قسمت مثبت قطره از درون قوطی B عبور کرده و به قوطی C می افتدو این قوطی را دارای بار مثبت می کند.اتصال قوطی C به A موجب افزایش بار مثبت قوطی A شده و در نتیجه القای بیشتری رخ می دهد. با ادامه یافتن این فرایند اختلاف پتانسیل الکتریکی میان دو گوی فلزی متصل به قوطی های D و C افزایش می یابدو در نهایت موجب ایجاد جرقه بین این دو می شود. سپس این روند دوباره تکرار می گردد. در زیر تصاویری از چند نمونه آزمایشگاهی ساخته شده از این وسیله آورده شده است.

"