Μηχανή Wimshurst

Αποτελείται από δύο δίσκους που περιστρέφονται αντίθετα και δύο πυκνωτές . Μπροστά από κάθε δίσκο υπάρχει μεταλλικό στέλεχος που στα άκρα του φέρνει μεταλλικές ψήκτρες (βουρτσάκια ). Τα δύο αυτά στελέχη διέρχονται από τον κοινό άξονα περιστροφής των δίσκων και πρέπει να είναι πάντα κάθετα μεταξύ τους και να σχηματίζουν με την οριζόντια διάμετρο των δίσκων γωνία περίπου 45 μοίρες. Οι ψήκτρες πρέπει να εφάπτονται των οπλισμών των δίσκων. Οι δίσκοι στα άκρα της οριζόντιας διαμέτρου τους περιβάλλονται από δύο ακιδοφόρα μεταλλικά πεταλοειδή στελέχη, που συνδέονται με δύο μεταλλικούς αγωγούς. Κάθε μεταλλικός αγωγός φέρει στο ένα άκρο του μεταλλική σφαίρα και στο άλλο άκρο μονωτική λαβή. Κρατώντας τις μονωτικές αυτές λαβές μπορούμε να πλησιάσουμε ή να απομακρύνουμε τις δύο μεταλλικές σφαίρες μεταξύ τους. Οι δύο αυτές μεταλλικές σφαίρες αποτελούν τους πόλους της μηχανής και τον ηλεκτρικό εκκενωτή της. Επίσης οι δύο παραπάνω μεταλλικοί αγωγοί συνδέονται με τους εσωτερικούς οπλισμούς δύο πυκνωτών. Οι εξωτερικοί οπλισμοί των πυκνωτών μπορούν να συνδεθούν με τη βοήθεια ενός οριζόντιου μεταλλικού στελέχους που έχει μονωτική λαβή. Όταν αρχίζουμε να στρέφουμε με τη μανιβέλα τους δίσκους της μηχανής, ακούμε σε λίγο χαρακτηριστικό τριγμό, που δείχνει ότι η μηχανή έχει διεγερθεί και τότε, αν πλησιάσουμε τις σφαίρες του εκκενωτή, παράγονται μεταξύ τους σπινθήρες 1)

ΠΑΡΟΧΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ

Παροχή μιας ηλεκτροστατική μηχανής ονομάζουμε το πηλίκο του ηλεκτρικού φορτίου που παράγεται από τη μηχανή σε ορισμένο χρόνο προς το χρόνο αυτό. Βρίσκεται πειραματικά αν φορτίσουμε με την μηχανή πυκνωτή γνωστής χωρητικότητας c και μετρήσουμε με το ηλεκτρόμετρο το δυναμικό που απέκτησε ο πυκνωτής σε χρόνο t. Τότε ο πυκνωτής θα έχει ηλεκτρικό φορτίο $ q = \frac c v$ και επομένως η παροχή της μηχανής θα είναι $ Π =c \frac v t$ Η παροχή της μηχανής είναι ανάλογη προς την ταχύτητα περιστροφής των δίσκων της και είναι πολύ μικρή. 2)

ΙΣΧΥΣ ΜΗΧΑΝΗΣ

Η ισχύς της μηχανής, δηλαδή η ηλεκτρική ενέργεια που παράγει στη μονάδα του χρόνου βρίσκεται πειραματικά αν φορτίσουμε με τη μηχανή πυκνωτή γνωστής χωρητικότητας και μετρήσουμε το δυναμικό που αποκτά ο πυκνωτής σε χρόνο t. Τότε η ισχύς της μηχανής θα δίνεται από τη σχέση: $ P = {\frac 1 2} {\frac {CV^2} t} $ Αριθμητικό παράδειγμα: Αν μια μηχανή φορτίζει σε χρόνο $t=10sec$ πυκνωτή χωρητικότητας $C=0,2μF$ σε δυναμικό $50.000V$ τότε η παροχή της μηχανής θα είναι $25W$ Η ισχύς αυτή είναι πολύ μικρή για πρακτικές εφαρμογές και ακίνδυνη για το ανθρώπινο σώμα παρά το δυσάρεστο συναίσθημα που προκαλείται όταν η ηλεκτρική εκφόρτιση της μηχανής γίνει μέσω του ανθρώπινου σώματος 3)

Μηχανή whimshurst
Σχηματικό διάγραμμα λειτουργίας της μηχανής
Μηχανή με διάμετρο 2,5m την οποία κατασκεύασε ο Wimshurst (2)

ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ

1.Διατηρούμε τη μηχανή σε χώρο ξερό ο οποίος δεν σκονίζεται

2.Πριν από κάθε χρήση ξεσκονίζουμε τη μηχανή με ένα πινέλο προσέχοντας να μην αγγίξουμε με τα δάκτυλά μας τις ψήκτρες

3. Οι δυο άξονες εξουδετέρωσης φορτίου θα πρέπει να σχηματίζουν γωνία $45^ο$

4. Θα πρέπει περιοδικά να ελέγχουμε τη σύσφιξη όλων των βιδών όπως επίσης και τις βίδες των ακίδων