Was ist eine Wimshurst-Maschine?
Die Wimshurst-Maschine war im 19. Jahrhundert ein revolutionärer Generator, der statische Elektrizität erzeugte, die eine starke Spannung erzeugen konnte. Es wurde als „Einflussmaschine“ eingestuft, da es bei der Spannungserzeugung keine Reibung verwendete. Die Maschine wurde 1883 von einem britischen Erfinder und Ingenieur namens James Wimshurst erfunden und fertiggestellt. Die Wimshurst-Maschine wurde sehr gut angenommen, da sie zu ihrer Zeit höhere Spannungen als andere Generatoren erzeugen konnte und keine Fehler wie das Umschalten der Polarität aufwies. Jahrhunderte später wird die Maschine immer noch hergestellt, um zu demonstrieren, wie statische Elektrizität funktioniert.
Das Auffälligste an der Wimshurst-Maschine sind die beiden dünnen Scheiben mit Löchern in der Mitte, in die ein Zylinder eingesetzt ist, um die Scheiben auf der Basis zu befestigen. Am Zylinder sind zwei dünne Metallstangen angebracht - eine für jede Scheibe -, die an beiden Enden mit Metallbürsten versehen sind. Auf der linken und rechten Seite der Maschine befinden sich zwei weitere Metallstäbe, die als „Elektroden“ bezeichnet werden und sich durch die Kugeln an ihren Enden auszeichnen. Ein weiteres Paar horizontaler Metallstangen, die als "Sammelkämme" bezeichnet werden, ist an beiden Seiten der Maschine mit Gummistopfen an einem der Enden angebracht. Die anderen Enden der Sammelkämme werden in Leyden-Gläser, die als Kondensatoren bezeichnet werden, eingesetzt. Grundsätzlich sollte jede Seite gleich aussehen und dieselben Komponenten wie die Bürsten und die Sammelkämme enthalten, mit Ausnahme der Elektroden, die nur auf einer der Scheiben installiert sind.
Die Wimshurst-Maschine arbeitet, wenn die beiden Scheiben gedreht werden, normalerweise unter Verwendung eines Griffs, wie in einer Aufwickelbox. Die Scheiben sollen sich gegenläufig oder gegensinnig drehen. Man kann annehmen, dass die hintere Scheibe negativ geladen ist, und wenn diese negative Ladung mit einem Ende der Metallbürste auf der vorderen Scheibe übereinstimmt, wird eine positive Ladung erzeugt, um die negative Ladung auszugleichen. Das andere Ende der Bürste erzeugt jedoch eine negative Ladung, da das andere Ende eine positive Ladung enthält.
Sobald negative und positive Ladungen auf der vorderen Scheibe der Wimshurst-Maschine vorhanden sind, wird die hintere Scheibe ausgelöst, um positive und negative Ladungen zu erzeugen, um negativ-positive Polaritäten zu erzeugen. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, wie sich die Scheiben gegenläufig drehen, bis so viele positive und negative Ladungen induziert werden, dass sie nicht zurückgehalten werden können und in winzige Funken „explodieren“. Man kann sich vorstellen, dass die Scheiben nur eine positive und eine negative Ladung enthalten können. Wenn die zusätzlichen Ladungen am Sammelkamm vorbeiziehen, sammelt dieser die Ladungen und speichert sie in den Kondensatoren. Ein Kamm sammelt alle negativen Ladungen in einem Glas, während der andere Kamm die positiven Ladungen in einem anderen Glas sammelt.