Macchina di Wimshurst

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Macchina di Wimshurst con due bottiglie di Leida.

La macchina di Wimshurst è uno storico generatore elettrostatico per generare alte tensioni, sviluppato nel 1880 dall'inventore britannico James Wimshurst (18321903). L'aspetto è particolare ed è caratterizzato da due dischi montati in verticale che ruotano in direzione opposta e due sfere metalliche per la scarica. Produce scariche elettriche di una lunghezza variabile.

La macchina appartiene alla categoria di generatori detti a induzione. Le prime macchine di questo tipo furono inventate da Wilhelm Holtz (1865 e 1867), August Toepler (1865), e J. Robert Voss (1880). Sono più vantaggiose rispetto alle precedenti macchine a frizione, tuttavia le prime macchine mostravano la tendenza di invertire senza alcun preavviso la polarità. La macchina di Wimshurst fu invece la prima a non avere questo difetto.

Funzionamento[modifica | modifica wikitesto]

Si fanno ruotare due dischi di materiale isolante in senso opposto.

Sui dischi sono incollati alcuni settori metallici, isolati l’uno dall’altro. I dischi sono posizionati l’uno di fronte all’altro e vengono fatti girare sul loro asse, tramite una manovella, uno in un senso e uno nell’altro.

Una carica positiva, che si trova su un settore metallico del primo disco, provoca induzione elettrostatica sul settore, del secondo disco, che in quell’istante gli transita vicino.

Vi sono poi due aste conduttrici (una per ogni disco) che sono fisse, e che trasmettono la carica così indotta, da un settore metallico ad un altro, dello stesso disco. In questo modo le cariche prodotte vengono amplificate. Le cariche sono poi convogliate, attraverso dei pettini (due per ogni disco), anch’essi fissi, verso dei condensatori (bottiglia di Leida), che vengono così caricati. Quando un settore metallico carico transita a contatto con un pettine, la carica si trasferisce sul pettine a causa del fatto che sul settore vicino, appartenente al disco opposto, è presente una carica dello stesso segno.

Quando i condensatori hanno accumulato una quantità sufficiente di carica elettrica, l'elevata differenza di potenziale tra i poli della macchina fa scoccare una scintilla. La macchina non ha bisogno di alimentatori elettrici per creare la carica iniziale, e ha invece bisogno di lavoro meccanico per far girare i dischi. Quando produce scintille di notevole lunghezza (dell'ordine dei 10-15 cm) diviene un debole emettitore di raggi X.

I materiali che la compongono[modifica | modifica wikitesto]

Gli elementi che costituiscono la macchina sono facilmente reperibili e non difficili da assemblare: legno (supporto), vetro o materiale plastico isolante (dischi), lamine e barre in metallo (settori metallici, pettini e altri particolari).

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