Co to jest maszyna Wimshurst?

Maszyna Wimshurst była rewolucyjnym generatorem w XIX wieku, który wytwarzał elektryczność statyczną, która mogła wytwarzać silne napięcie. Został sklasyfikowany jako „maszyna wpływu”, ponieważ nie wykorzystywał tarcia do generowania napięć. Maszyna została wynaleziona i ukończona w 1883 roku przez brytyjskiego wynalazcę i inżyniera Jamesa Wimshursta. Maszyna Wimshurst została bardzo dobrze przyjęta, ponieważ w swoim czasie miała zdolność generowania wyższych napięć niż inne generatory i nie miała żadnych awarii, takich jak przełączanie biegunowości. Wieki później maszyna jest nadal produkowana w celu zademonstrowania działania elektryczności statycznej.

Najbardziej zauważalne rzeczy w maszynie Wimshurst to dwa cienkie dyski z otworami pośrodku, które mają włożony cylinder, aby zamontować dyski na podstawie. Do cylindra przymocowane są dwa cienkie metalowe pręty - po jednym na każdą tarczę - z metalowymi szczotkami na obu końcach. Po lewej i prawej stronie maszyny znajdują się dwa inne metalowe pręty zwane „elektrodami”, wyróżniające się kulkami na ich końcach. Kolejna para poziomych metalowych prętów zwana „grzebieniami zbierającymi” jest zainstalowana po obu stronach maszyny, z gumowymi zatyczkami na jednym z końców; pozostałe końce grzebieni zbierających są wkładane do słoików Leyden, zwanych kondensatorami. Zasadniczo każda strona powinna wyglądać podobnie i zawierać te same elementy, takie jak szczotki i grzebienie zbierające, z wyjątkiem elektrod zainstalowanych tylko na jednej z tarcz.

Maszyna Wimshurst działa, gdy obie tarcze są obracane, zwykle za pomocą rączki, jak w pudełku zwijanym. Mówi się, że dyski „przeciwnie się obracają” lub obracają się przeciwnie do siebie. Można przypuszczać, że tylna tarcza jest naładowana ujemnie, a kiedy ten ładunek ujemny zrówna się z jednym końcem metalicznej szczotki na przedniej płycie, powstaje ładunek dodatni, aby zrównoważyć ładunek ujemny. Drugi koniec szczotki wytwarza jednak ładunek ujemny, ponieważ drugi koniec zawiera ładunek dodatni.

Po pojawieniu się ładunków ujemnych i dodatnich na przedniej płycie maszyny Wimshurst, tylna tarcza jest uruchamiana również w celu generowania dodatnich i ujemnych ładunków, w celu wytworzenia ujemnych dodatnich biegunowości. Proces ten trwa tak długo, jak dyski obracają się w przeciwnych kierunkach, aż do momentu wywołania tak wielu dodatnich i ujemnych ładunków, że nie można ich powstrzymać i „eksplodują” w małe iskry. Można zwizualizować, że dyski mogą utrzymywać tylko ładunek dodatni i ujemny, więc gdy dodatkowe ładunki przechodzą przez grzebień zbierający, ten ostatni gromadzi ładunki i przechowuje je wewnątrz kondensatorów. Jeden grzebień zbiera wszystkie ładunki ujemne w jednym słoiku, podczas gdy drugi grzebień zbiera ładunki dodatnie w innym słoju.