Исследовательская работа Капельница Кельвина

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 29»

городского округа город Стерлитамак Республики Башкортостан

Исследовательская работа

Авторы: Полякова Татьяна,

Нуйкин Евгений,

обучающиеся 9а,9б класса.

Руководитель: Трофимов Павел

Петрович, учитель физики

МАОУ «СОШ№29»

городского округа г.Стерлитамак РБ

г. Стерлитамак

2020

1. Актуальность

2. Цель работы

3. Задачи

4. Объект изучения

5. Предмет изучения

6. Методы исследования

7. Кельвин и его изобретения

8. Гипотеза исследования

9. Исследовательская часть

10. Результаты исследования

Актуальность настоящей работы обусловлена тем, что на нашей планете стремительно иссякают природные ресурсы. Капельница Кельвина, являющаяся альтернативным источником энергии, позволяет преобразовывать потенциальную энергию падающих капель воды в электрическую.

Цель работы: Собрать модель генератора Кельвина - это один из видов генераторов электростатического напряжения, получить разность потенциалов, наглядно продемонстрировать ее работу

Задачи:

1. Изучить теоретические аспекты работы Капельницы Кельвина

2. Собрать экспериментальную установку

3. Измерить получаемую разность потенциалов.

Объект изучения: Генераторов электростатического напряжения

Методы исследования: изучение литературы, социологический опрос, наблюдение, опыт, измерение, сравнение, обобщение.

Кельвин и его изобретения

Гипотеза исследования: В начале исследования нами была выдвинута гипотеза: “Капельницу Кельвина можно использовать как альтернативный источник энергии

Исследовательская часть

Для создания экспериментальной установки были использованы

рама пластикового окна, банки от кофе, пластиковые трубки, в качестве изолятора использовался пенопласт, медный провод.

Это предельно простое устройство, способное обеспечивать получение электрического напряжения порядка 10 000 Вольт. Конструкция устройства представляет собой две пары металлических банок (спираль из медной проволоки), расположенные друг над другом и соединенные крест-накрест проводами

Верхняя пара спиралей из медной проволоки подвешенные над банками из отверстий которой капает вода.

В данном устройстве используется недистиллированная вода, так как дистиллированная вода является диэлектриком. Этот генератор работает по принципу положительной обратной связи.

Упав, капли попадают в банку, соответствующую своему заряду, тем самым увеличивая заряд банки.

1, 2 –  спираль из медной проволоки

3, 4 – нижние банки, 

5, 6 – проводники, 

7, 8 – струйки воды, 

9 – вентиль или зажим, 

1о,11 Электроскоп
В сущности, это простейшее устройство представляет собой две пары жестяных банок и спираль из медной проволоки. В каждой паре расположены одна над другой. Одна пара – 1 и 3, другая пара – 2 и 4. Верхняя левая спираль 1 соединена проводом 5 с правой нижней банкой 4, а правая верхняя 2 соединена проводом 6 с левой нижней банкой 3. Над верхними спиралями 1 и 2 расположены патрубки 7 и 8, из которых капли воды могут проходить сквозь верхние спирали 1 и 2 и собираться в банках 3 и 4. Естественно, жестяные банки должны быть хорошо изолированы. Для этого их можно поставить на куски сухого пенопласта

Допустим, что больший отрицательный заряд имеет нижняя левая банка 3. Тогда, поскольку банки крест накрест соединены между собой проводниками, верхняя правая банка 2 будет также иметь больший отрицательный заряд, чем верхняя левая банка 1. Правая струйка воды, проходя через правую банку, поляризуется. Если капли образуются именно на уровне этой банки, то они заряжаются положительно, так как отрицательный заряд отталкивается отрицательно заряженной банкой 2 вверх по струйке. Далее эти положительно заряженные капли воды падают в нижнюю правую банку 4, и ее положительный заряд возрастает.

Несмотря на то, что начальная разность потенциалов между банками ничтожна, в некоторых самодельных капельницах Кельвина удается получить разность потенциалов до 15 кВ. Причем одна пара жестяных банок заряжается положительно, а другая – отрицательно. 

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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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.

Список литературы

• Физика: 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;

• Физика Вселенная. Под ред. А.С. Ахматова. М., 1973 г., 432 стр. с ил.

• Физика: Учеб. Пособие для 7-11-го кл. учереждений, обеспечивающих получение общ. сред. образования, с рус. яз. обучения / В. В. Жилко, А. В. Лавриненко, Л. Г. Маркович. – 2-е изд.- Мн.: Нар. Асвета, 2004.-382 с.: ил.

• Краткий словарь определений и понятий физической химии (Fachausdrucke der physikalischen Chemie) перевод И. Е. СТАРИКА/ Научное химико-техническое издательство