Der Kelvin-Generator oder Kelvinsche Wassertropfengenerator ist eine Influenzmaschine die die Energie zum Aufbau der elektrischen Spannung aus der kinetischen Energie von fallenden Wassertropfen gewinnt, die im elektrostatischen Feld abgebremst werden.
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Kelvin-Generator, Zeichnung -
Kelvin-Generator, kontinuierlich
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Kelvin-Generator, diskontinuierlich
Durch die elektrostatische Aufladung der oberen, kleineren Zylinder werden an den Enden der noch geschlossenen Wassersäule durch die Influenz die zu diesen geladenen Zylindern ungleichnamigen elektrischen Ladungen angezogen, und dann mit den fallenden Tropfen nach unten transportiert. Diese geladenen Tropfen fallen von den oberen, kleineren, ungleichnamig geladenen Zylindern in die unteren, grösseren, gleichnamig geladenen Zylinder, die in ihrem Inneren kegelförmige Trichter enthalten, wobei die Tropfen durch das elektrostatische Feld abgebremst werden. In den Trichtern der unteren Zylinder geben die Tropfen ihre Ladung ab, weil sich die einander gegenseitig abstossenden Ladungen auf der Aussenseite der metallisch leitfähigen Zylinder verteilen.
Auf welcher Seite des Kelvin-Generators sich die positive und die negative Spannung aufbaut, hängt entweder vom Zufall ab, oder von einer schon zuvor aufgegebenen elektrischen Spannung. So lange man den Kelvin-Generator nicht völlig entlädt, erhöht er seine Spannung durch die positive Rückkopplung der über Kreuz verbundenen oberen und unteren Zylinder so lange, bis ein Funkenüberschlag eintritt, oder bis die Wassertropfen durch das elektrostatische Feld von den unteren Zylindern abgestossen werden, und in alle Richungen versprühen.
Mit kleineren Geräten, mit zum Beispiel 60 mm hohen und durchmessenden unteren Zylindern, wie sie in den Bildern dargestellt werden, kann man ungefähr 3000 Volt Spannung erreichen, was einer Funkenstrecke von etwa 3 mm entspricht. Um die Entladungen besser sehen zu können, kann man vor der Funkenstrecke in Reihenschaltung noch eine 220 Volt Glimmlampe einbauen. Noch einfacher aufgebaut ist das diskontinuierliche Gerät, das aber den Nachteil hat, dass man seine Becher von Zeit zu Zeit entleeren muss. Auf Glas als Isolator sollte man bei elektrostatischen Maschinen generell verzichten, weil es durch die Ausbildung einer dünnen Wasserhaut eine nennenswerte Oberflächenleitfähigkeit besitzt. Als Isolatoren sind deshalb die wasserabstossenden Kunststoffe viel besser geeignet.