Kaj je stroj Wimshurst?

Stroj Wimshurst je bil v 19. stoletju revolucionarni generator, ki je ustvaril statično elektriko, ki je lahko ustvarila močno napetost. Bil je kategoriziran kot “vplivni stroj”, saj ni uporabljal trenja pri ustvarjanju napetosti. Stroj je leta 1883 izumil in dokončal britanski izumitelj in inženir James Wimshurst. Stroj Wimshurst je bil zelo dobro sprejet, ker je imel sposobnost ustvarjanja višjih napetosti kot drugi generatorji v svojem času in ni imel nobenih okvar, kot je preklapljanje polarnosti. Stoletja pozneje se stroj še vedno izdeluje, da pokaže, kako deluje statična elektrika.

Najbolj opazna stvar pri stroju Wimshurst sta dva tanka diska z luknjami na sredini, na katerih je vstavljen cilinder za montažo diskov na podlago. Na cilinder sta pritrjeni dve tanki kovinski palici – po ena za vsak disk -, ki imata na obeh koncih kovinske krtače. Na levi in ​​desni strani stroja sta dve drugi kovinski palici, imenovani “elektrode”, ki ju odlikujeta kroglice na koncih. Na obeh straneh stroja je nameščen še en par horizontalnih kovinskih palic, imenovanih “zbiralni glavniki”, z gumijastimi zamaški na enem od koncev; drugi konci zbiralnih glavnikov so vstavljeni v leydenske kozarce, imenovane kondenzatorji. V bistvu mora biti vsaka stran podobna in vsebovati enake komponente, kot so krtače in zbiralni glavniki, razen elektrod, ki so nameščene samo na enem od diskov.

Stroj Wimshurst deluje, ko se oba diska vrtita, običajno z uporabo ročaja, kot v škatli za navijanje. Rečeno je, da se diski “nasprotno vrtijo” ali se vrtijo v nasprotni smeri drug drugega. Lahko domnevamo, da je zadnji disk nabit negativno, in ko se ta negativni naboj poravna z enim koncem kovinske krtače na sprednji plošči, se ustvari pozitiven naboj, ki uravnoteži negativni naboj. Drugi konec ščetke pa proizvaja negativen naboj, saj ima drugi konec pozitiven naboj.

Ko so na sprednji plošči stroja Wimshurst prisotni negativni in pozitivni naboji, se zadnji disk sproži, da generira tudi pozitivne in negativne naboje, da ustvari negativno-pozitivne polarnosti. Ta proces se nadaljuje, dokler se diski vrtijo v nasprotni smeri, dokler se ne inducira toliko pozitivnih in negativnih nabojev, da jih ni mogoče zadržati in “eksplodirajo” v drobne iskre. Vizualiziramo lahko, da lahko diski zadržijo le pozitiven in negativen naboj, tako da ko dodatni naboji preidejo mimo zbiralnega glavnika, slednji zbira naboje in jih shrani v kondenzatorje. En glavnik zbira vse negativne naboje v enem kozarcu, drugi glavnik pa pozitivne naboje v drugem kozarcu.