Mașină Wimshurst
Această intrare sau secțiune despre fizică și inginerie nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Mașina Wimshurst este un generator electrostatic pentru generarea de tensiuni ridicate , dezvoltat în 1882 de inventatorul britanic James Wimshurst . Are un aspect caracteristic cu două discuri mari contra-rotative montate pe un plan vertical, două bare încrucișate cu perii metalice și o scânteie formată din două bile metalice.
Descriere
Mașina Wimshurst aparține clasei generatoarelor electrostatice numite inducție . În el, cele două discuri izolate și sectoarele lor metalice se rotesc în direcții opuse trecând barele de neutralizare a metalelor încrucișate și periile lor. Un dezechilibru de încărcare este indus, amplificat și colectat de două perechi de faguri metalici cu puncte plasate lângă suprafețele fiecărui disc. Aceste colectoare sunt montate pe suporturi izolante și conectate la bornele de ieșire. Feedback-ul pozitiv crește încărcăturile acumulate exponențial până când se atinge tensiunea de rupere dielectrică a aerului și o descărcare electrică trece prin spațiu.
Mașina va funcționa satisfăcător într-o atmosferă uscată. Este nevoie de energie mecanică pentru a roti discurile împotriva câmpului electric, iar această mașină se transformă în energia electrică a descărcării. Ieșirea în stare stabilă a mașinii Wimshurst este un curent continuu proporțional cu aria acoperită de sectorul metalic, viteza de rotație și o funcție a distribuției inițiale a sarcinii. Izolația și dimensiunile mașinii determină tensiunea maximă de ieșire realizabilă. Energia descărcării acumulate poate fi mărită prin adăugarea a două sticle de borcan Leyden , un tip de condensator potrivit pentru tensiuni ridicate, cu plăcile interioare ale sticlelor conectate independent la fiecare dintre bornele de ieșire și plăcile exterioare ale sticlelor interconectate .
Operațiune
Cele două discuri izolante anti-rotative sunt instalate pe o serie de sectoare metalice. Mașina este echipată cu patru perii mici împământate (două pe fiecare parte a mașinii pe arbori de acționare ași la 90 ° unul față de altul), plus o pereche de faguri pentru colectarea încărcăturii. Arborii de antrenare, care țin periile, formează un "X" atunci când sunt priviți prin discurile izolante, deoarece sunt perpendiculare unul pe celălalt. Fagurii de colectare a încărcăturii sunt montați de-a lungul orizontalei și sunt în mod egal în contact cu marginile exterioare ale discurilor din față și din spate. Fagurii de colectare de pe fiecare parte sunt conectați la borcanul Leyden respectiv.
Orice încărcare mică pe unul dintre cele două discuri este suficientă pentru a începe procesul de încărcare. Pornind, prin presupunere, de pe discul din spate (lanțul inferior [A]) care conține o sarcină pozitivă (roșie) și se rotește, de exemplu, în sens invers acelor de ceasornic (de la dreapta la stânga), când sectorul încărcat (pătrat roșu în mișcare) se rotește în corespondență periei ([Y], vârful săgeții din partea de jos) de lângă discul frontal (lanțul superior [B] lângă centru), induce o polarizare a sarcinii pe arborele de antrenare ([Y-Y1] orizontală superioară linie neagră) care ține peria, atrăgând sarcina negativă (verde) către partea apropiată (pătratul superior [Y] devine verde), astfel încât sarcina pozitivă (roșie) se acumulează pe partea îndepărtată (peste disc, 180 ° departe) (pătratul superior [Y1] devine roșu). Sarcinile polarizate ale arborelui se atașează la cele mai apropiate sectoare de pe discul B, rezultând o sarcină negativă pe B [Y] mai aproape de sarcina inițială pozitivă pe A și o sarcină pozitivă pe partea opusă a lui B [Y1]. După o altă rotație de 45 ° ([Z] lângă centrul lanțului inferior), sarcina pozitivă (roșie) pe A (lanțul inferior) este respinsă de o sarcină pozitivă (roșie) la apropierea lui B (lanțul superior [Z ]). Primul pieptene de adunare ([Z] linii triunghiulare de vârf) întâlnite permite atât încărcăturilor pozitive (roșii) să părăsească sectoarele neutre (pătratele devin negre) și să se acumuleze în anod (triunghiul roșu) al sticlei de Leiden, atras de catod (verde triunghi) al sticlei Leiden. Încărcarea completează ciclul prin discuri atunci când o descărcare (zigzag galben) „golește” borcanul Leyden.
Când B se rotește cu 90 ° în sensul acelor de ceasornic (de la stânga la dreapta), sarcinile care au fost induse pe acesta se aliniază cu periile de lângă discul A [X, X1]. Sarcinile de pe B induc polarizarea opusă a tijei de perie A și polarizarea tijei este transferată pe discul acesteia. Discul B continuă să se rotească și încărcările sale sunt acumulate de către cei mai apropiați piepteni de colectare a încărcăturii. Discul A se rotește cu 90 ° astfel încât încărcăturile sale să fie aliniate cu peria discului B [Y, Y1], unde este indusă o polarizare de sarcină opusă pe arborele de acționare B și în cele mai apropiate sectoare ale B. Procesul pe care îl repetă ciclic: fiecare încărcare polarizarea pe A induce o polarizare a sarcinii pe B, care la rândul său induce o polarizare a sarcinii pe A și așa mai departe.
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Wimshurst Machine
