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Macchina di Wimshurst

Descrizione

La macchina è costituita da due dischi di plexiglas disposti verticalmente, di uguali dimensioni e coassiali, che vengono posti in rotazione in senso inverso tramite una manovella. Quest’ultima è collegata ai dischi tramite due cinghie di cui una incrociata affinché si muovano in senso opposto. Sulle superfici esterne di entrambi i dischi è presente una serie di settori metallici sottili in numero pari per ciascuno di essi in modo da avere dei settori opposti, indispensabili per il funzionamento della macchina. Durante la rotazione i settori di ogni disco scorrono sotto una coppia di spazzole di rame, sostenuta da un supporto conduttore e di lunghezza pari al diametro dei dischi che sfregano le striscioline di stagnola; i supporti delle spazzole, posti su due lati, sono inclinati uno rispetto all’altro. Due punte metalliche si affacciano su un disco agli estremi opposti di un diametro orizzontale, raccolgono la carica e sono collegate con una catenina all’interno di due condensatori cilindrici (riproduzione della storica bottiglia di Leyda) fissati alla base; ciascuna di queste armature è connessa con una delle sferette di uno spinterometro, la cui distanza è regolabile e tra cui avviene la scarica elettrica.

Dati scientifici

Epoca XIX secolo
Materiali legno, rame, alluminio, plexiglas, vetro
Inventore James Wimshurst
Dimensioni 360 mm x 290 mm x 450 mm

Funzionamento

Tramite la manovella si mette in azione un sistema di pulegge e cinghie che muovono, in senso opposto, i due dischi, i cui settori sfregando contro le spazzole trasmettono carica uguale al settore opposto sullo stesso disco e carica opposta per induzione sul settore corrispondente sull’ altro disco. I settori cosi’ caricati passano in prossimita’ delle punte poste in corrispondenza del diametro orizzontale e, tramite queste, caricano le armature interne dei due condensatori Tramite la manovella si mette in azione un sistema di pulegge e cinghie che muovono, in ai lati, che quindi si caricano di segno opposto. Con queste si caricano le sferette dello spinterometro e quando la d.d.p. è sufficientemente elevata scocca una scintilla in aria.

Principi fisici

La macchina di Wimshurst è messa in moto dall’energia meccanica introdotta dall’operatore azionando la manovella che, tramite le cinghie, mette in rotazione i due dischi. Dopodiché, dal movimento di questi, viene prodotta energia elettrica che è raccolta, collegando i capi di un circuito in corrente continua, ai terminali delle due bottiglie di Leida. La macchina è caratterizzata anche dall’utilizzo di energia termica associata alla scintilla che può essere fatta scoccare tra le sferette dello spinterometro. La macchina impiega, quindi, alcuni fenomeni fondamentali generali, quali il “potere delle punte”, ovvero la capacità che i conduttori a punta hanno di strappare cariche ad un corpo carico posto nelle vicinanze (l’intensità del campo elettrico in prossimità della superficie di un conduttore è proporzionale alla densità superficiale di carica elettrica); e la capacità di accumulare carica elettrica attraverso l’impiego di condensatori, che in questo caso sono le bottiglie di Leida.

Dati storici

La macchina di Wimshurst è un generatore elettrostatico a induzione per alti voltaggi da laboratorio. Questa macchina ad induzione, sviluppata dall’ingegnere britannico James Wimshurst nel 1889, rappresenta una modifica rispetto alla macchina a frizione di Holtz la quale mostrava la tendenza ad invertire la polarità senza alcun preavviso. Il funzionamento è analogo, ma la macchina del primo presenta il vantaggio di un innesco automatico non appena il sistema viene messo in rotazione. La macchina è stata inventata e prodotta con lo scopo di generare tensione continua stabile con valori dell’ordine di alcune decine di kVolt ed è stata impiegata per la produzione di raggi catodici, raggi X, tentativi di terapia ed altri impieghi da laboratorio.

Dati relativi alla conservazione

Armadio 2
Ripiano 3
Collocazione Laboratorio di fisica dell' istituto

Sitografia

museiscientifici/vincenzocuoco_napoli/macchina_wimshurst.txt · Ultima modifica: 2020/02/12 11:45 da alessia.festa