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fisica:strumenti:macchinadiwimshurst

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martina.paolucci [Table]
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alessia.angele
Linea 1: Linea 1:
 {{tag>​fisica strumenti fisica:​strumenti}} {{tag>​fisica strumenti fisica:​strumenti}}
-{{:​barra-strumento-new.png}} ​ [[http://​www.roma1.infn.it/​LAB2GO/​index.html|{{:​fisica.jpg?​nolink&​|LAB2GO Scienza}}]] 
  
 +{{:​barra-strumento-new.png}} ​ [[http://​www.roma1.infn.it/​LAB2GO/​index.html|{{:​fisica.jpg|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**.
  
- ====== Macchina di Wimshurst ​ ======+==== Descrizione: ​====
  
-//​**Descrizione**//​+{{:​fisica:​strumenti:​gabbo.png?​350}} {{:​fisica:​strumenti:​tabella_1-8.png?​370}}
  
-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 dallaltro 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 dallaltro mediante cinghie di trasmissione collegate allalbero motore e 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.+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 incrociatain modo tale che i dischi ruotino in senso opposto. Le superfici esterne dei dischilungo la circonferenza, sono dotate ​di striscioline di stagnola. Davanti ​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====
-{{ :fisica:​strumenti:​macchina-di-wimshurst.jpg?​400 |}}+
  
-\\+{{tablelayout?​colwidth="​250px,​360px}}
  
 +| 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:​ ====
-//​**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.+
  
 +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. [[http://​www.youtube.com/​watch?​v=Zilvl9tS0Og]]
  
-\\ +{{ :​fisica:​strumenti:​gog.gif?300 }}
-{{ :​fisica:​strumenti:​wimshurst_foto.jpg?400 |}}+
  
-\\+==== 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 $E$ 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 $d\vec{l}$.
  
  
Linea 37: Linea 45:
 |[[fisica:​esperienze:​ionizzazione_dei_gas|Ionizzazione dei gas]]|Processo per il quale un gas, inizialmente neutro viene ionizzato facendo passare una corrente elettrica| |[[fisica:​esperienze:​ionizzazione_dei_gas|Ionizzazione dei gas]]|Processo per il quale un gas, inizialmente neutro viene ionizzato facendo passare una corrente elettrica|
  
-  ​ +=== Sitografia: === 
-\\+ 
 +[[https://​www.3bscientific.it/​product-manual/​U15310_IT.pdf]] 
 + 
 +[[http://​wunderkammer.liceodini.it/​elettromagnetismo/​elettrostatica-2/​macchine-elettrostatiche/​macchina-di-wimshurst.html]]
  
-===Sitografia=== +[[https://​it.wikipedia.org/wiki/Macchina_di_Wimshurst]]
-{{tablelayout?​float=center}} +
-[[https://www.3bscientific.it/​product-manual/​U15310_IT.pdf|3b scientific]] ​                                     | Pdf sull' utilizzo della macchina di wimshurst ​ |   | +
-| https://​library.weschool.com/lezione/​macchine-elettrostatiche-dal-pendolo-alla-macchina-di-wimshurst-4097.html ​ | Macchina di Wimshurst ​                          ​| ​  | +
-| [[https://​www.youtube.com/watch?​v=bvNM1dcYwKA|Youtube]]                                                         | video illustrativo ​                             |   |+
  
  
  
fisica/strumenti/macchinadiwimshurst.txt · Ultima modifica: 2020/01/30 16:29 da alessia.angele