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LAB2GO Scienza

Macchina di Wimshurst

Descrizione

Questo tipo di macchina è stato ideato dall’ingegnere inglese James Wimshurst (1832-1903), ed è in grado di produrre una elevata differenza di potenziale che può raggiungere alcune centinaia di migliaia di volt. La macchina elettrostatica è costituita da due dischi in vetro acrilico paralleli di uguali dimensioni, posizionati a una distanza minima uno dall’altro su un asse orizzontale. Il contatto elettrico tra i due dischi è causato da due conduttori metallici diametrali inclinati in sensi inversi, regolabili tra 45° e 90° per ottenere il massimo della resa. L’asse è montato su due supporti di legno fissati a una piastra di base. I dischi vengono azionati indipendentemente l’uno dall’altro mediante cinghie di trasmissione collegate all’albero motore e a una manovella. Una cinghia è incrociata in modo tale che i dischi ruotino in senso opposto. Le superfici esterne dei dischi sono dotate lungo tutta la circonferenza di striscioline di stagnola. Davanti ogni disco una barra neutralizzatrice, con due spazzole di metallo che strofinano i rivestimenti di stagnola, è fissata all’asse in modo che possa ruotare. I due pettini, fissati ad ogni staffa sulle estremità della barra isolante avvitata all’asse, provvedono alla captazione di corrente. Gli elettrodi, con estremità a forma di doppia sfera, sono collegati con le aste; avviene così la scarica elettrica. Due bottiglie Leida, collegate da un sezionatore, possono essere mediante la leva di comando.



Principio di funzionamento Durante il funzionamento la carica, inizialmente piccola, aumenta in modo costante grazie a dei processi di induzione elettrostatica fino al raggiungimento della massima tensione di esercizio. La tensione di esercizio è limitata da scariche, assorbimento di corrente e difetto di isolamento.
Per una più semplice comprensione del modo di funzionamento della macchina elettrostatica, si immaginino al posto dei dischi due cilindri cavi che ruotano in senso opposto su un asse comune. Dopo che il rivestimento B1 ha assunto una carica elettrica positiva a seguito dello strofinamento e con la spazzola P2, raggiunge le posizioni B2 e B3. La posizione B3 si trova di fronte al rivestimento A1, che ha una carica elettrostatica negativa derivante dalla messa a terra creata dalla spazzola P1. A1 mantiene tale carica negativa continuando a ruotare e raggiungendo le posizioni A2 e A3. In posizione A3 induce una carica positiva nel rivestimento di stagnola B1 contrapposto. Questo processo si ripete in modo continuo e porta ad un graduale incremento delle cariche delle striscioline di stagnola. Continuando a ruotare, tutti i rivestimenti B con carica positiva giungono al pettine S1 e tutti i rivestimenti A con carica negativa giungono al pettine S2, dove cedono la propria carica alle aste degli elettrodi con le sfere conduttrici K1 e/o K2. Il proseguimento della rotazione vede la ripetizione dei medesimi processi, con la differenza che ora le striscioline di stagnola A che passano accanto a P1’ vengono caricate positivamente e i rivestimenti B che passano accanto a P2’ vengono caricati negativamente. Le tensioni così ottenute aumentano in proporzione al diametro dei dischi. Nella realtà i processi qui descritti come successivi avvengono contemporaneamente. Le cariche sulle striscioline di stagnola del disco 2 inducono sulle striscioline di stagnola del disco 1, in corrispondenza delle spazzole, cariche positive e/o negative. A loro volta queste inducono cariche sulle striscioline di stagnola del disco 2, quando passano accanto alla spazzola contrapposta. Le cariche vengono quindi attirate dai pettini e inoltrate alle aste degli elettrodi per essere scaricate mediante le sfere conduttrici e/o le bottiglie di Leida. La lunghezza della scintilla dipende dal diametro dei dischi.



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

3b scientific Pdf sull' utilizzo della macchina di wimshurst
Youtube video illustrativo
fisica/strumenti/macchinadiwimshurst.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)