Wimshurst Cihazı Nedir?

Bu makineler, darbeli makineler olarak bilinen elektrostatik jeneratörler sınıfına aittir. Şok makineleri şarjlarını elektrostatik indüksiyon veya şok yoluyla alır. İşlerinin sürtüşme ile ilgisi yoktur. Bu sınıfta üretilmiş olan ilk makineler Wilhelm Holtz (1865-1867), August Toepler (1865), J.Robert Voss (1880) ve diğerleri tarafından geliştirilmiştir. Daha sonra inşa edilen makineler daha az verimliydi ve öngörülemeyen kutuplaşmaya eğilimliydi. Wimshurst ise bu kusurların hiçbirine sahip değil.

Bir Wimshurst makinesinde, metal parçalarıyla birlikte iki yalıtım diski, metal nötrleştiriciye ve onun fırçalarına zıt yönlerde döner. Yük dengesizlikleri, her diskin yüzeyinin kenarına yerleştirilmiş iki çift metal tarak tarafından indüklenir, büyütülür ve toplanır. Bu kollektörler yalıtkan destekler üzerine monte edilir ve çıkış terminallerine bağlanır. Havanın dielektrik bozunma voltajına ulaşılana ve kıvılcım boşluğa atlayana kadar biriken yükü artırarak geri besleme artar.

Teorik olarak, makine kendi kendine çalışamaz. Yani, diskin herhangi bir kısmı yüksüzse, diğer kısımları hissedecek hiçbir şey yoktur. Aslında, herhangi bir parça üzerinde bırakılan küçük bir yük bile diski döndürmeye ve işlemi başlatmaya yeterlidir. Bu makine yalnızca kuru bir ortamda iyi çalışacaktır. Diski elektrik alanına çevirmek mekanik enerji gerektirir ve bu enerji makinenin elektriğe dönüştürdüğü şeydir. Wimshurst makinesinin dengeli çıkışı doğru akımdır. Yani metal parçanın kapladığı alan, dönme hızı ve ilk yük dağıtım fonksiyonu ile orantılıdır. Makinenin yalıtımı ve boyutu, ulaşabileceği maksimum çıkış voltajını belirler. Leiden şişe refakatçisi birikmiş kıvılcım enerjisini artırabilir. Leiden şişesi, yüksek voltaj için uygun bir kapasitörün başlangıç ​​durumudur. Tankın içindeki panolar, her bir çıkış terminaline birbirinden bağımsız olarak bağlanır. Dışındaki levhalar ise birbirine bağlıdırlar. Tipik bir Wimshurst cihazı diskin çap uzunluğunun üçte biri kadar kıvılcım ve onlarca mikroamper üretmektedir.

Genellikle camdan yapılmış, kısmen metalle doldurulmuş, ters yönde dönen iki disk. Makinede dört küçük topraklanmış fırça (makinenin her iki tarafında 90°'de bağlanmış iletken millerde) ve bir çift yük alma tarağı bulunur. Tipik bir Wimshurt makinesinde fırçaları tutan iletken şaft, "X-ışını" resmindeki "X"i şekillendirecektir; yük toplama tarakları genellikle ön ve arka disklerin dış kenarları eşit temas halinde olacak şekilde yatay olarak monte edilir. Her iki taraftaki toplama tarakları genellikle Leiden şişesine ayrı ayrı takılır.

 

Animasyon 

Şarj etmeye başlamak için herhangi iki diskte küçük bir şarj yeterlidir. Öyleyse, arkadaki diskin küçük bir net yükü olduğunu varsayalım. Kesin olmak gerekirse, bu yükün pozitif (kırmızı) olduğunu ve arka diskin saat yönünün tersine döndüğünü varsayıyoruz. İletken şaft, yükü taşımak için fırçayı ([Y- Y1] yatay siyah çizginin üzerinde) tutar. polarizasyon. Negatif (yeşil) yükler bir tarafındadır ([Y], üzerindeki kare yeşildir), dolayısıyla pozitif yükler uzak tarafında (diske 180°) birikir. ([Y1], üzerinde kırmızı kare bulunan kısımdır). Şaftın polarize yükü disk B'nin proksimal kısmına bağlanmıştır. B[Y]'nin negatif yükü nedeniyle, pozitif yüklü A'ya kendiliğinden yaklaşır ve pozitif yüklü B'nin diğer tarafı B[Y1]'e yaklaşır. Başka bir 45° dönüşten sonra, A'daki (alt iplikçik) pozitif yükler (kırmızı), B'nin pozitif yüklü ([Z]üst iplikçik) kısmına yaklaştıkça pozitif yükler (kırmızı) tarafından itilir. Karşılaşılan ilk toplayıcı tarak ([Z] üçgen çizgisi), iki pozitif yükün nötr kısımdan ayrılmasını ve Leiden şişesinin katot kısmından etkilenen anot kısmında birikmesini sağlar. Kıvılcım Leiden şişesine geri döndüğünde, disk etrafındaki şarj döngüsünü tamamlar.

B saat yönünde 90° döndürüldüğünde, yük A diskinin yanındaki fırça ile çakışır. B'deki yük, A'daki fırça milinin zıt polarizasyonuna neden olur ve fırça milinin polarizasyonu, disk üzerindeki polarizasyona dönüştürülür. Disk B yönünü korur ve yükü en yakın yük toplayıcı com tarafından toplanır.

A diskini 90° döndürerek, yükü B diskinin fırçalarıyla hizalanır. Bu hizalama, B'nin en yakın kısmıdır ve B'nin iletken ekseninin tepesinde, yukarıdaki iki paragrafta açıklanana benzer bir zıt yük polarizasyonunu indükler.

Bu işlemi tekrarlayarak, A'daki her yük polarizasyonu B'de bir polarizasyona neden olur ve bu da A'da bir polarizasyona neden olur. Tüm bu pozitif ve negatif indüklenmiş yükler, Leiden şişe şarj tarağı tarafından toplanır. Bu şarj ve depolama cihazı bir kapasitöre benzer. Bitişik parçaların zıt yüklerini ayırmak için gereken enerji, elektrik çıkışına güç sağlar.

Wimshurts Cihazı satın almak için bu linki ziyaret edebilirsiniz.