滴水起电机简易装置的制作与应用分析

如何制作一个简易的水力发电机及其作用水力发电机是一种利用水流的动能产生电能的装置，它是世界上最常用的清洁能源发电设备之一。

本文将向您介绍如何制作一个简易的水力发电机以及它的作用。

一、材料准备要制作一个简易的水力发电机，您需要准备以下材料：1. 一块小型塑料转轮，可从玩具车辆或其他塑料玩具中获得；2. 一根直径约为10厘米的塑料管；3. 一部小型发电机，可从废旧电器中取下；4. 一条电线，用于连接发电机和电源。

二、制作步骤1. 将塑料管穿过转轮的中心，使其能够自由旋转；2. 将转轮固定在水流中，确保塑料管对准水流的方向；3. 将电线连接到发电机的正负极上；4. 将发电机的正极与电源的正极连接，负极与电源的负极连接，以建立电路。

三、水力发电机的作用水力发电机的作用是将水流的动能转化为电能。

当水流通过转轮时，转轮会转动，使塑料管也跟着转动。

通过塑料管内的旋转磁场，发电机的线圈内会产生感应电流。

这个电流经过电线传输到电源上，就可以供给电器设备使用了。

水力发电机的作用不仅仅体现在产生电能方面，还有以下几个方面的作用：1. 清洁能源：水力发电不会产生任何污染物，对环境友好，是一种清洁能源的代表。

相比燃煤发电或核能发电，水力发电对环境影响较小，并且可持续性较强。

2. 节约能源：水力发电利用的是自然界存在的水流能量，不需要额外消耗燃料或能源资源，具有节约能源的优势。

3. 区域发展：水力发电机的建设通常需要修建大型水坝或水力发电站，这些建设项目能促进当地经济发展，提供就业机会。

4. 调节水位：对于多山地区或水资源丰富的地区，水力发电机可以通过调节水库的水位来实现对水资源的合理利用，解决水资源过剩或供水不足的问题。

总结：制作一个简易的水力发电机并不困难，只需要准备好相关材料，并按照制作步骤进行操作即可。

水力发电机不仅能够将水流的动能转化为电能，而且具有清洁能源、节约能源、区域发展和调节水位等多方面的作用。

相信随着科技的进步和环保意识的提高，水力发电机在未来将得到更广泛的应用和推广。

简易滴水起电机的原理探索与制作核科学技术学院杨喆PB13214046“”我希望你们思考并解释它，这是我这辈子看到的最不同凡响的东西！——Walter Lewin （MIT 电磁学公开课）正是这句话让我对视频中看到的实验产生了浓厚的兴趣，进而有了这次思考与探索。

23课题内容•一、对所观察到的实验现象进行原理探索•二、亲手再现整个实验，感受理论与实践的差异4实验描述使G和H分别于两个靠近的电极相连，慢慢调节控制阀C和D，使滴水管口处形成水滴流，不久就可观察到水花飞溅，形成伞状，最终观察到电火花的产生。

5理论研究对于实验现象原理的探索。

6原理探究总体思路一开始由于某种原因使得EH与FG带上相异电荷，然后通过装置的巧妙设计使得电荷能够持续积累，最终两者之间的电势差达到击穿电压放电。

7原理探究一、EH与FG带上相异电荷的原因a. 来自带电水滴的飞溅（猜想一）b. 空气中带电粒子的分布造成（猜想二）二、EH与FG之间的电势差不断上升的原因a. 水的极性作用（猜想一）b.水中正负离子的作用（猜想二）8原理探究总结：空气中电荷分布不断发生着变化，EH与FG的电势由于空气中带电粒子的吸附产生差异。

由于静电感应，E、F中流过的水滴流携带不同电荷，带与E、F相异电荷的水滴流入G、H后，电荷便流至G、H的金属表面，使与之相连的金属圆筒电势不断提高，进一步提高了静电感应的作用。

上述过程是一个不断加强的正反馈过程，使得EH与FG之间的电势差不断提高，达到击穿电压。

9近似的计算金属圆筒产生的场强E正比于带电量Q，忽略漏电，假设电荷的积累速率dQ/dt正比于E，则dQ/dt=kQ（k为常数），则积分可得：可见金属圆筒上的电荷将以指数增长，正反馈效应十分明显再由空气的击穿场强约为2~3kV/mm,若电极之间的距离为4mm，可知两极之间的电压可达8~12kV10实验研究实验现象的再现。

11第一种设计实验结果：失败失败原因分析：1）材料的选取与加工2）绝缘问题3）水滴的流速4）光线12第二种设计实验结果：成功在昏暗的灯光下观测，调节水流（加入了食盐提高离子数目，增强实验现象）至水滴流，一段时间后，水花呈伞状飞溅，最后金属片之间产生电火花。

第十五届广东省物理实验设计大赛参赛作品设计方案作品名称：制作简易开尔文滴水器并探究影响其放电效果的因素参赛学生：黄宇豪、林葭明、陈锶婷、袁炜彬、江伟俭【摘要】本装置的电能来自于水滴下降时释放的重力势能。

大部分能量都转化内能消耗掉。

通过探究其放电效果的影响因素（如：电气是否隔离、导线的连通、导电环的位置、水流状态等），以达到最佳的放电效果。

【关键词】滴水放电一、引言：开尔文滴水器(Kelvin Water Drop)，是英国科学家开尔文男爵于1867年所发明的一种静电产生装置。

该装置中，储水罐有两个孔用来滴水，每个孔流出的水滴分别通过左右两个导体环中间圆孔滴入下方水桶里。

左边的桶通过电线与右边的导电环相连导通，右边的桶与左边的导电环相连导通。

本实验装置简单易做，成本低。

二、物理原理：静电转移与积聚，形成电压差水滴可能偶然地把极微量的电荷带给金属水桶，造成水桶带有微量电荷。

任何一个桶获得少量的不平衡电荷，就足以开始充电过程。

例如，假设左边桶获得一个小的正电荷，通过导线使右导电环也有一定的正电荷。

由于静电感应作用，右导电环上的正电荷，会吸引负电荷到右边的水滴中。

右边携带负电荷的水滴滴到右边的桶内，使右边的桶所带负电荷增加。

因而通过连接的导线使左导电环带有负电荷，它将吸引正电荷到左边的水滴中，当水滴落到桶内，它们携带的正电荷会转移到金属桶上并积累。

因此，由于左边导电环的吸引作用，部分正电荷被吸引到左边水流，使左边铁桶携带正电荷不断积累。

负电荷被吸引到右侧水流，使右边铁桶携带负电荷不断积累。

这个正反馈过程使每个桶和导电环获得更多的电荷，形成更强的静电感应，如此这般积少成多，效应倍增，电荷积累量随时间呈指数增长，会很快建立起一万五千伏以上的高电压，在两个桶或环之间会击穿空气，产生放电现象。

三、探究放电效果的影响因素：1、绝缘问题制作开尔文滴水起电机面临的绝缘问题主要包括感应圈和接水桶与地之间的绝缘。

注意感应圈电线存在漏电问题;为了解决接水桶与地绝缘的问题,进行试验。

大班科学实验制作简易的水力发电机水力发电机是一种利用水流能量转换为电能的装置，它在能源领域有着重要的应用。

本文将介绍如何在大班科学实验中制作一个简易的水力发电机，以帮助学生们更好地理解水力发电的原理和应用。

材料准备：1. 透明塑料瓶一个2. 短小粗的铜管一根3. 腺齿垫片一个4. 电线两条5. 电灯泡一个6. 高粘度胶水或胶带7. 塑料薄膜或塑料袋8. 水龙头制作步骤：1. 将透明塑料瓶从中间剪开，分为上下两部分。

取下部分作为水流装置。

2. 在下部瓶底中央位置钻一个与铜管大小相配的孔。

3. 将铜管插入瓶底孔中，确保其长度足够延伸到瓶外。

4. 在铜管底部连接腺齿垫片，用高粘度胶水或胶带固定。

5. 将电线分别连接到腺齿垫片和电灯泡上，并用胶带固定。

6. 将上部瓶口固定在下部瓶口上方，确保两者之间没有漏水的地方。

7. 在上部瓶口处用胶带封住，使水只能通过下部瓶底的铜管流出。

8. 将塑料膜或塑料袋覆盖在上部瓶口和铜管之间，形成一个斜坡状。

9. 将装置放在水龙头下方，调整角度使水能顺利流动。

实验原理：当水从水龙头流经斜坡，并顺利流过铜管底部的腺齿垫片时，水流的能量将带动腺齿垫片旋转。

腺齿垫片与铜管底部的铜片相连，形成一个闭合电路。

通过电线的连接，水流的能量转变为电能，并通过电灯泡的发光来显示。

实验操作要点：1. 确保水能顺利流出，并且斜坡角度适当，以保证水力发电机的正常工作。

2. 确保腺齿垫片与铜管底部的电路连接良好，电线连接稳固。

3. 在实验过程中，注意安全，避免触摸电线和电灯泡部分。

实验效果：当水流通过水力发电机时，电灯泡会亮起，说明水流的能量转化为电能。

实验延伸：在这个水力发电机的基础上，可以进一步扩展实验内容，例如观察改变水流速度对发电效果的影响，或者通过比较不同形状的腺齿垫片的效果差异。

通过对不同条件下实验结果的观察和比较，学生可以更深入地理解水力发电的原理。

结语：通过制作简易的水力发电机，大班学生可以在实际操作中感受水力发电的过程和原理，培养他们的实践动手能力和科学思维。

滴水起电机实验原理报告英国科学家开尔文曾设计了一架非常有趣的发电机——滴水起电机最上边是两根滴水管，管口大小使得流出的水刚好形成水滴而间隙又不过长。

水滴从水管流出来，穿过金属薄壁管后滴入下方的金属水箱。

薄壁管 与水箱用导线交叉地连接起来。

水滴滴了一会之后，一个水箱带了正电，而另一个带了负电。

该起电机 的两边是完全对称的，为什么两只水箱带了不同的电荷呢？滴水发电机是根据感应起电的原理设计的。

在周围的无线电波，宇宙射线的作用下，两个金属水箱都带了负电，但是它们所带的电量一般不等。

带负电荷较多的水箱接着另一边上角的金属薄 壁。

由于静电感应，带负电的金属薄壁管把水中的正离子召唤过来，该边的滴水管口（最上方）便出现了正电荷。

因此当水滴下落时，就会把正电荷带 到该边带负电荷较少的金属水箱中。

而相反，另一端则吸引了负电荷，这样往复进行，积少成多，循环进行，电荷分离速度逐步加快。

一会儿便能在两根金属箱之间建立起较高电压。

但是，在我们的实验过程中，我们得到的电压相当小，并且实验现象不是很明显，到底是什么导致实验现象的不明显呢？首先，空气湿度是主要影响因素。

武汉地处长江中下游，并且湖泊众多，空气湿度相当大，对本实验造成了较大的影响。

这是无法改变的实验环境，除非在相对封闭空气湿度较小的实验室进行，不然对实验的结果影响是比较大的。

除了实验环境之外，我们也可以通过改变实验的其他装置来使实验结果更加明显。

一是在纯水中加入食盐，增加溶液的离子浓度，增加导电性。

二是底座的绝缘性要做好，避免与外界有导通而流失电子，这样也会使实验现象不明显，我们可以在绝缘底座上放一块有机玻璃，再在有机玻璃上放一块塑料泡沫，实验过程中要保持底座干燥，不要让水滴在底座上。

以上是本实验的原理及改进方案，只要能够把绝缘和导电控制好，实验的现象应该会成功。

小学科学活动制作简易的水力发电机水力发电机是一种利用水流能量转化为电能的装置。

它利用水流的动力驱动涡轮转动，进而经过发电机的转子转化为电能。

制作一个简易的水力发电机可以帮助小学生理解水力发电的原理，并培养他们的动手能力和科学思维。

下面我将介绍一种简单的制作方法。

材料准备：1. 塑料杯一个2. 弹簧线一个3. 钢钉两个4. 弹簧夹一个5. 电线一段6. LED灯两个7. 胶带步骤一：制作涡轮1. 将塑料杯底部切掉；2. 在塑料杯底部的周围均匀地打几个小孔；3. 将弹簧夹固定在塑料杯底部；步骤二：制作转子1. 在塑料杯的侧面钻两个小孔，针对应塑料杯上下部分；2. 将钢钉插入塑料杯的两个小孔中，直到钉子的一半在杯外；3. 将弹簧线固定在两个钢钉上，使其成为涡轮转动的轴心；步骤三：装配发电机1. 在塑料杯的侧面打孔，使电线可以穿过；2. 将电线的一端连接到LED灯上，用胶带固定；3. 另一端将电线穿过塑料杯的孔并连接到发电机的线圈上，也用胶带固定住；步骤四：测试发电机1. 将制作好的发电机放入水流中，确保转子可以自由转动；2. 当水流通过涡轮时，转子会转动，发电机产生电能；3. 当电线的两端连接到LED灯时，灯泡会亮起，证明发电机成功工作；通过制作简易的水力发电机，小学生可以直观地观察到水力发电的原理，了解水流能量可以转化为电能。

在制作过程中，他们可以动手实验、思考问题，并培养科学思维。

此外，他们还可以学习到动手制作的技巧和五感的感知能力。

制作发电机的过程不仅有趣，而且有助于培养小学生的创造力和团队合作精神。

总结：通过制作简易的水力发电机，小学生可以深入了解水力发电的原理，并通过实际操作掌握相关的科学知识。

这种亲身参与的学习方式可以提高他们的动手能力和创造力，培养他们对科学的兴趣。

希望通过这样的科学活动，能够激发孩子们对科学的热爱，并将其展示给大家。

开尔文滴水器的简易装置与实验研究胡仕嘉邹炽元（华南理工大学自动化学院）摘要：本文主要介绍开尔文滴水器的基本原理，及其实简易装置，描述了开尔文滴水器的实验现象，讨论了影响实验效果的因素和改进方法。

关键词：开尔文滴水器，静电起电。

1、引言滴水起电机，又名开尔文滴水发电机（英文：Kelvin Water Drop），是英国科学家开尔文于1867年所发明的一种静电产生器。

开尔文利用这种装置，作为他的水坠冷凝器。

该装置利用水滴滴落过程中对电压差的正反馈作用和水中正负离子对由电偶极子产生的静电场的静电感应作用来形成电压差（最高可达3*10^6V）,最后累积到一定电压值，从而击穿空气，产生放电现象。

2、简单原理图及其工作原理2.1 开始阶段在自然情况下，水槽中的水中的H+与OH-离子并不是分布均匀的。

在局部正离子数和负离子数并不相等。

所以左右两个滴孔中滴下的第一（或前几滴）滴水带着不同微弱的电荷。

滴入金属筒后使左右两个金属筒带着微弱的电性。

不妨设左带负电，右边带正电。

通过导线的传导，使左右两个极板带上不同的电性。

并且使两个金属筒上带上一个初始的电势差V o，开始阶段结束。

2.2 累积阶段如图所示当C2带负电时，R2也带负电。

此时极板R2的负电吸引水桶中的正离子靠近J2端，从而使从J2端流出来的水滴对外显正电。

水滴通过R2的滴孔滴入C1中，通过导线的传递，使R1盘上的电量增加。

与R2相似，R1吸引水桶中的负离子靠近J1端。

水滴通过R1的滴孔滴入C2中，进而也使R2极板的电荷量增加。

通过这种累计效应。

使C1，C2两个金属筒的电压差逐渐变大。

假设水流速度均匀。

那么我们有电压的变化率正比于两金属筒板间电压差。

有通过积分。

得：其中k是与水流量，装置所用金属的导电性有关的常量。

V o为启动阶段两个金属筒所产生的电压差。

2.3 放电阶段在累计极端，两个金属筒之间的电压差不断增大，并且此积蓄没有办法在内部进行消耗。

当两金属筒间的电压达到一定程度时，就会击穿空气，产生放电现象。

开尔文滴水起电机的原理开尔文滴水起电机原理引言：开尔文滴水起电机是一种利用水滴下落产生静电的装置，它的工作原理基于静电感应和电荷分离的原理。

本文将详细介绍开尔文滴水起电机的原理及其运作过程。

一、静电感应的原理静电感应是指当一个导体与带电物体相接触时，导体上会出现相应的电荷分布。

根据库仑定律，同种电荷相互排斥，不同电荷相互吸引。

当导体与带电物体相接触时，带电物体会使导体上的电荷重新分布，导致导体上的某些部分带电。

这种现象被称为静电感应。

二、开尔文滴水起电机的构造开尔文滴水起电机主要由下滴管、上滴管、滴管支架、水滴收集器和电荷采集器等组成。

下滴管与上滴管通过支架连接起来，下滴管通过水滴收集器接收滴下的水滴，而上滴管则通过电荷采集器采集滴下的水滴产生的静电。

三、开尔文滴水起电机的工作过程1. 预备阶段：将开尔文滴水起电机放置在适当的位置，并调整滴管的位置，保证水滴能够顺利滴下。

2. 滴水阶段：当水滴从上滴管滴落时，水滴会与上滴管接触，使得上滴管带电。

由于静电感应的作用，上滴管的带电会导致下滴管带电，下滴管的带电程度与上滴管相反。

3. 电荷采集阶段：下滴管带电后，电荷采集器会将带电的水滴吸附，并将电荷转移到电荷采集器上。

这样，开尔文滴水起电机就将水滴下落产生的静电转化为电荷采集器上的电荷。

4. 电荷储存阶段：电荷采集器上积累的电荷会被储存下来，以备后续的使用。

通常，电荷储存器会连接到一个外部装置，用于存储和利用这些电荷。

开尔文滴水起电机的工作原理基于静电感应和电荷分离的原理。

当水滴滴落到上滴管上时，水滴与上滴管发生接触，上滴管带电。

由于静电感应的作用，上滴管的带电会导致下滴管带电，下滴管的带电程度与上滴管相反。

这样，在水滴滴落的过程中，不断形成正负两种电荷，从而产生静电。

开尔文滴水起电机利用电荷分离和静电感应的原理，将水滴滴落产生的静电能量转化为实际可用的电荷。

通过电荷采集器的吸附作用，带电的水滴中的电荷被采集并转移到电荷采集器上。