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fisica:strumenti:macchinadiwimshurst

LAB2GO Scienza

Macchina di Wimshurst

Introduzione:

La “macchina di Wimshurst” venne ideata nel 1889 dall'ingegnere britannico James Wimshurst (1832 – 1903). La macchina elettrostatica provvede alla generazione di elevate tensioni continue non pericolose da impiegare in numerosi esperimenti; prevalentemente nel campo dell’elettrostatica.

Descrizione:

La macchina elettrostatica è costituita da due dischi in vetro acrilico paralleli di uguali dimensioni (1), posizionati a una distanza minima uno dall'altro su un asse orizzontale. L’asse è montato su due supporti di legno fissati a una piastra di base. I dischi vengono azionati indipendentemente uno dall'altro mediante cinghie di trasmissione collegate all'albero motore e una manovella. Una cinghia è incrociata, in modo tale che i dischi ruotino in senso opposto. Le superfici esterne dei dischi, lungo la circonferenza, sono dotate di striscioline di stagnola. Davanti a ogni disco è fissata una barra neutralizzata con due spazzole di metallo (6) che strofinano i rivestimenti di stagnola. I due pettini (7), fissati ad ogni staffa sulle estremità della barra isolante (2), provvedono alla captazione di corrente. Inoltre sono collegati con le aste degli elettrodi (3), le cui estremità sono a forma di doppia sfera, e tra di loro avviene la scarica elettrica. Le due bottiglie di leida (4) possono essere collegate mediante la leva di comando (8) e il sezionatore le collega (5).

Caratteristiche tecniche:

Diametro del disco: 310 mm
Lunghezza della scintilla: max.120 mm
Dimensioni: 360mm$\times$290mm$\times$450mm
Corrente di cortocircuito: ca.30 $\mu$A
Massa: ca.3,4 Kg

Funzionamento:

Durante la rotazione contrapposta dei dischi, una carica, inizialmente presente su un settore, passando in corrispondenza del settore opposto, induce su quest'ultimo una carica di segno opposto e una carica di ugual segno sul settore in contatto con l’altra spazzola sostenuta dal medesimo supporto. I due settori così caricati lasciano le spazzole e portano le rispettive cariche in prossimità delle punte, dove esse vengono trasferite alle armature interne dei due condensatori che quindi si caricano di segno opposto. Queste caricano le sferette dello spinterometro (dispositivo che genera scariche elettriche nell'aria) e scocca una scintilla in aria.

Info:

Nella macchina di Wimshurst c'è tensione elettrica, ovvero la quantità di lavoro sviluppato dal campo elettrico per muovere una carica elettrica. Equivale quindi all'integrale di linea del campo elettrico lungo la curva considerata come percorso. Essendo il campo conservativo in condizioni stazionarie, esso ammette potenziale, quindi l'integrale di linea del campo elettrico dipende solo dagli estremi di integrazione. La tensione equivale alla differenza di potenziale $V$ tra due punti $a$ e $b$, e l'integrale del campo elettrico $\vec{E}$ su una qualunque linea $l$ che congiunga i due punti:

$V_{b}-V_{a}=-\int_{b}^{a}\vec{E}\cdot d\vec{l}=\int_{b}^{a}E\cos\varphi dl$

dove $\cdot$ rappresenta il prodotto scalare e $\varphi$ l'angolo compreso tra il vettore campo elettrico e il vettore spostamento $d\vec{l}$.

Esperienze possibili Descrizione
Elettrizzazione conduttoriModi per elettrizzare un corpo
Mulinello ElettricoConservazione del momento angolare e formazione di un campo elettrico intenso
Ionizzazione dei gasProcesso per il quale un gas, inizialmente neutro viene ionizzato facendo passare una corrente elettrica

Sitografia:

Link Descrizione
Wikipedia Descrizione funzionamento
Manuale Manuale con specifiche strumentali e di funzionamento
Wunderkammer Descrizione strumento
Youtube Spiegazione illustrata del funzionamento
fisica/strumenti/macchinadiwimshurst.txt · Ultima modifica: 2020/11/18 13:05 (modifica esterna)