Macchina di Wimshurst
Macchina di Wimshurst
DATA: 1882
COSTRUTTORE: James Wimshurst
LUOGO DI COSTRUZIONE: Inghilterra
PROVENIENZA: Inghilterra
COLLEZIONE: Fisica
SEZIONE: Elettrostatica
CARATTERISTICHE TECNICHE
MATERIALE: vetro, metallo e materiale plastico
MISURE E DIMENSIONI: lunghezza 51 cm, larghezza 30 cm, altezza 44 cm
STATO DI CONSERVAZIONE: completo
Descrizione
La macchina di Wimshurst è un generatore elettrostatico a induzione che permette di ottenere alte tensioni con correnti a bassa intensità. James Wimshurst (Londra, 1832 – Londra, 1903) fu un inventore, ingegnere e armatore britannico. Si dedicò al lavoro sperimentale non solo in campo elettrico, ma inventò anche una pompa a vuoto, un congegno per indicare la stabilità di una nave e metodi per il collegamento elettrico per i fari sulla terraferma. Nel 1878 iniziò a fare degli esperimenti con dei generatori elettrostatici, allo scopo di generare scintille. In seguito, nel 1882, sviluppò la Macchina Cilindrica, che poi prese il nome di Macchina di Wimshurst. La macchina di Wimshurst è in grado di produrre delle scintille tra due elettrodi, costituiti da bacchette o da sfere, collegate ciascuna alle armature di un diverso condensatore. La macchina (come quella in esposizione) è in genere composta da due dischi, di diametro variabile 20 - 40 cm e di spessore 1 - 3 mm, realizzati in materiale plastico che non conduce elettricità. Più i dischi sono grandi, maggiore è l'effetto elettrostatico. Essi sono montati su un supporto a poca distanza l'uno dall'altro. Questi dischi, se fatti ruotare tramite un motore o tramite una manovella, girano in senso opposto. Questo è possibile grazie alla presenza di alcune ruote dentate e pulegge. Sulla superficie esterna di entrambi i dischi ci sono dei sottili selettori metallici. Essi devono essere di numero pari da entrambe le parti in modo da avere dei selettori opposti.
Sui supporti ci sono delle spazzole con le setole in metallo, chiamate barre neutralizzatrici. Azionando il motore (o la manovella) i dischi inizieranno a ruotare sfregando sulle spazzole e immagazzinando sulla superficie delle cariche elettriche di opposta polarità. Ogni volta che un selettore viene a contatto con una delle spazzole, la sua carica cambia da positiva a negativa e viceversa. Il risultato è che i selettori di un disco si caricano positivamente, mentre quelli dell'altro disco si caricano negativamente. A questo punto la carica presente sulle spazzole viene raccolta da dei collettori e viene utilizzata per polarizzare le armature di un condensatore, riuscendo così a creare una corrente di qualche decina di microampere. Collegando alle due armature uno spinterometro (dispositivo utilizzato per generare scariche elettriche) costituito da due elettrodi (solitamente formati da due sfere), si riesce a provocare delle scariche elettriche, in quanto le sfere creano un forte campo elettrico attorno a loro. Quella di carica negativa ionizza l'aria che la circonda grazie a delle emissioni di elettroni, facendo sì che sia in grado di generare delle scintille. L'energia della scarica accumulata può essere aumentata aggiungendo un paio di bottiglie di Leida (un tipo di condensatore formato da cilindri di materiale isolante con all'interno delle piastre metalliche), collegate a ciascuno dei due terminali da cui esce la scintilla.