Mikä on Wimshurst-kone?

Wimshurst-kone oli vallankumouksellinen generaattori 19-luvulla, joka loi staattista sähköä, joka pystyi tuottamaan voimakkaan jännitteen. Se luokiteltiin “vaikutuskoneeksi”, koska se ei käyttänyt kitkaa jännitteiden tuottamiseen. Koneen keksi ja viimeisteli vuonna 1883 brittiläinen keksijä ja insinööri James Wimshurst. Wimshurst-kone sai erittäin hyvän vastaanoton, koska se kykeni tuottamaan korkeampia jännitteitä kuin muut generaattorit aikanaan, eikä siinä ollut vikoja, kuten napaisuuden vaihto. Vuosisatoja myöhemmin konetta valmistetaan edelleen osoittamaan, kuinka staattinen sähkö toimii.

Huomattavinta Wimshurst-koneessa ovat kaksi ohutta levyä, joissa on reiät keskellä, joihin on laitettu sylinteri levyjen kiinnittämiseksi alustaan. Sylinteriin on kiinnitetty kaksi ohutta metallitankoa – yksi kutakin kiekkoa kohti -, joiden molemmissa päissä on metalliset harjat. Koneen vasemmalla ja oikealla puolella on kaksi muuta metallitankoa, joita kutsutaan “elektrodeiksi”, jotka erottuvat päissä olevista palloista. Toinen pari vaakasuuntaista metallitankoa, nimeltään “keräyskammat”, on asennettu koneen molemmille puolille, ja toisessa päässä on kumitulpat; Keräyskampojen toiset päät laitetaan Leyden-purkkeihin, joita kutsutaan kondensaattoreiksi. Pohjimmiltaan kummankin puolen tulee näyttää samalta ja sisältää samat komponentit, kuten harjat ja keräyskammat, lukuun ottamatta elektrodeja, jotka on asennettu vain yhteen levyistä.

Wimshurst-kone toimii, kun kahta kiekkoa pyöritetään, yleensä kahvan avulla, kuten kelauslaatikossa. Levyjen sanotaan “pyörivän vastakkain” tai pyörivän vastakkain toistensa suuntaan. Voidaan olettaa, että takalevy on varautunut negatiivisesti, ja kun tämä negatiivinen varaus on linjassa etulevyn metalliharjan toisen pään kanssa, syntyy positiivinen varaus tasapainottamaan negatiivista varausta. Harjan toinen pää tuottaa kuitenkin negatiivisen varauksen, koska toisessa päässä on positiivinen varaus.

Kun Wimshurst-koneen etulevyssä on negatiivisia ja positiivisia varauksia, takalevy laukeaa generoimaan myös positiivisia ja negatiivisia varauksia negatiivis-positiivisten polariteettien luomiseksi. Tämä prosessi jatkuu niin kauan kuin kiekot pyörivät vastakkain, kunnes syntyy niin paljon positiivisia ja negatiivisia varauksia, että niitä ei voida hillitä ja ne “räjähtävät” pieniksi kipinöiksi. Voidaan visualisoida, että levyihin mahtuu vain positiivinen ja negatiivinen varaus, joten kun ylimääräiset varaukset kulkevat keräyskamman ohi, tämä kerää varaukset ja varastoi ne kondensaattoreiden sisään. Yksi kampa kerää kaikki negatiiviset varaukset yhteen purkkiin, kun taas toinen kampa kerää positiiviset varaukset toiseen purkkiin.