Vad är en Wimshurst-maskin?

Wimshurst-maskinen var en revolutionerande generator på 19-talet som skapade statisk elektricitet som kunde generera en kraftfull spänning. Den kategoriserades som en ”påverkansmaskin”, eftersom den inte använde friktion för att generera spänningar. Maskinen uppfanns och färdigställdes 1883 av en brittisk uppfinnare och ingenjör vid namn James Wimshurst. Wimshurst-maskinen blev mycket väl mottagen eftersom den hade förmågan att generera högre spänningar än andra generatorer på sin tid, och den hade inga fel som polaritetsväxling. Århundraden senare tillverkas maskinen fortfarande för att demonstrera hur statisk elektricitet fungerar.

Det mest märkbara med Wimshurst-maskinen är de två tunna skivorna med hål i mitten, som har en cylinder insatt på dem för att montera skivorna på basen. På cylindern sitter två tunna metallstänger – en för varje skiva – som har metallborstar i båda ändar. På vänster och höger sida av maskinen finns två andra metallstavar som kallas ”elektroder”, kännetecknade av kulorna på deras ändar. Ett annat par horisontella metallstänger som kallas ”samlande kammar” är installerade på båda sidor av maskinen, med gummiproppar på en av ändarna; de andra ändarna av uppsamlingskammarna sätts in i Leyden-burkar, kallade kondensatorer. I grund och botten ska varje sida se likadan ut och innehålla samma komponenter som borstarna och uppsamlingskammarna, förutom elektroderna som är installerade på bara en av skivorna.

Wimshurst-maskinen fungerar när de två skivorna roteras, vanligtvis med hjälp av ett handtag, som i en upprullningslåda. Skivorna sägs ”rotera i mot” eller rotera motsatt varandras riktning. Man kan anta att den bakre skivan laddas negativt, och när denna negativa laddning är i linje med ena änden av metallborsten på den främre skivan skapas en positiv laddning för att balansera ut den negativa laddningen. Den andra änden av borsten producerar dock en negativ laddning, eftersom den andra änden innehåller en positiv laddning.

När negativa och positiva laddningar finns på den främre skivan av Wimshurst-maskinen, triggas den bakre skivan för att generera positiva och negativa laddningar också, för att skapa negativa-positiva polariteter. Denna process fortsätter så länge som skivorna roterar mot varandra, tills så många positiva och negativa laddningar induceras att de inte kan hållas tillbaka och de ”exploderar” till små gnistor. Det kan visualiseras att skivorna bara kan hålla en positiv och en negativ laddning, så när de extra laddningarna passerar förbi uppsamlingskammen, samlar den senare laddningarna och lagrar dem inuti kondensatorerna. Den ena kammen samlar alla negativa laddningar i en burk, medan den andra kammen samlar de positiva laddningarna i en annan burk.