静电实验非常有趣，实验室里取得静电的简单方法，一般用丝绸摩擦玻璃棒取得正电，或者毛皮摩擦橡胶棒取得负电。简单的家庭实验里，可以用干燥的纸巾来摩擦塑料水管取得静电。当然我们可以用起电机来取得更多的静电，但是专业的物理实验室才可能配备起电机。下面我们来介绍一种适合家庭条件制作的起电机：开尔文滴水起电机（感应静电发生器），有了它，你可以在家里进行某些必须在实验室才有条件进行的实验了！（相关文章：   水滴也能发电？）
    下图就是这种装置：开尔文滴水起电机（感应静电发生器）。主要构件就是4个大罐子，和一些滴管和导线。罐子主要是装水用的，说来你可能不相信，这种设备产生静电的主要动力竟然是水！
  
      下图是该装置的结构示意图。上面2个装水的罐子分别是A和A1，水通过滴管分别滴进下面的2个罐子B和B1里面。注意这4个罐子都是金属的，罐子A和A1之间用导线连接，这样它们就是等电势的。而下面的罐子B1伸出一根导线到右面，与导体环O连接，同样罐子B向左伸出一根导线，与金属环O1连接。注意这两根导线之间是绝缘的，就是它们之间没有接触。水滴分别经过2个金属圆环O和O1的中心滴进下面的罐子。
  
       假设由于某种原因，左面那个罐子B1带上了一点儿正电，这样通过导线，右面的金属圆环O同样也带上了正电。请参考上图。（当然也可以假设它带的是负电，其实质都是一样的，假设为正电的话我们容易讨论一些）
    这样由于静电感应的作用，环O上面的滴管与其当中的水就都带上了负电，如下图。






呵呵，图片需要动手下载下（免费）
  
      这下就不得了了，因为在地球引力（重力）的作用下，滴管中的水要滴落进下面的罐子B里，这样罐子B以及里面的水也带上了负电荷。然后通过B上的导线，左侧的金属环O1也带上了负电。同样由于静电感应的作用，通过O1滴落的水，全是带正电荷的，这样就加强了罐子B1里原来的正电荷。如下图：
  
      我们可以看到，这是一个正反馈的过程，B1里多出的正电荷传导到O，使金属环O处的电场更强，这样滴落的水滴就被感应出更多的负电荷，然后罐子B增加的负电荷通过导线传导到环O1，使得更多带正电荷的水滴入罐B1……如此往复循环，不得了了，两个罐子B和B1里积累的异种电荷越来越多，二者的电势差也越来越大，最终能达到数千伏特，可以击穿空气，打出电火花。（罐子A和A1之间有导线连接，正负电荷中和，因此它们都不带电，或者可以用1个罐子来代替它们2个）
    以上就是开尔文滴水起电机的原理，不知道大家看懂了没有？这个装置有一个关键点，凭什么一开始说罐子B1上面一定会带电？是这样的，我们往一口锅里放10000个红豆和10000个绿豆，并不断搅拌。假设红豆代表正电荷，绿豆代表负电荷，正负电荷数量相等，因此这口锅对外表现是不带电的。但是你随便抓起一把来，能保证手里抓到的红豆数量和绿豆数量是一定相等的吗？当然不能，因此你抓起的这一把豆子有非常大的几率是带电的。这就叫电量的动态平衡，整个系统对外是不带电的，但是其中某一部分在某一时间总是带电的。何况空气当中、进行实验的人总会把额外的电荷传导给系统，因此一开始的假设总是成立的。
    到这里我们彻底清楚了开尔文滴水起电机的原理，这种装置巧妙地利用了整个系统当中微小的电量不平衡，然后利用正反馈作用不断积累放大，最终产生出了大量的静电。
    请看下面这个视频，最后看到的水滴在圆环周围飞舞，那是因为受到了异种电荷的吸引作用。

    这个起电机与其它静电发生装置相比，比如感应起电机或者范德格拉夫起电机相比，最大的特点就是结构简单，时候在家庭自己制作。下图就是一个自制的教具：
  
      在这个帖子里，我们主要讲解了开尔文滴水起电机的原理，以后我们会增加利用家庭材料自制的教程。
    最后问一句：这个开尔文是不是创立了开氏温标的那个开尔文？