Kas yra Wimshurst mašina?

Wimshurst mašina buvo revoliucinis XIX amžiaus generatorius, sukūręs statinę elektros energiją, galinčią generuoti galingą įtampą. Jis buvo priskirtas „įtakos mašinų“ kategorijai, nes generuodamas įtampą nenaudojo trinties. Mašiną išrado ir 19 m. užbaigė britų išradėjas ir inžinierius Jamesas Wimshurstas. Wimshurst mašina buvo labai gerai įvertinta, nes turėjo galimybę generuoti didesnę įtampą nei kiti generatoriai savo laiku ir neturėjo jokių gedimų, tokių kaip poliškumo perjungimas. Praėjus šimtmečiams, mašina vis dar gaminama, kad parodytų, kaip veikia statinė elektra.

Labiausiai pastebimi dalykai apie Wimshurst mašiną yra du ploni diskai su skylutėmis viduryje, ant kurių yra įdėtas cilindras, skirtas pritvirtinti diskus ant pagrindo. Prie cilindro pritvirtinti du ploni metaliniai strypai – po vieną kiekvienam diskui – kurių abiejuose galuose yra metaliniai šepečiai. Kairėje ir dešinėje mašinos pusėse yra du kiti metaliniai strypai, vadinami „elektrodais“, išsiskiriantys rutuliais jų galuose. Dar viena pora horizontalių metalinių strypų, vadinamų „rinkimo šukomis“, sumontuota abiejose mašinos pusėse, viename iš galų yra guminiai kamščiai; kiti surinkimo šukų galai įkišti į Leyden stiklainius, vadinamus kondensatoriais. Iš esmės kiekviena pusė turėtų atrodyti panašiai ir turėti tuos pačius komponentus, tokius kaip šepečiai ir surinkimo šukos, išskyrus elektrodus, kurie yra sumontuoti tik viename iš diskų.

Wimshurst mašina veikia, kai du diskai yra pasukami, paprastai naudojant rankeną, kaip suvyniojamoje dėžutėje. Sakoma, kad diskai „sukasi priešingai“ arba sukasi vienas kito kryptimi. Galima daryti prielaidą, kad galinis diskas yra įkrautas neigiamai, o kai šis neigiamas krūvis susilygina su vienu metalinio šepetėlio galu ant priekinio disko, sukuriamas teigiamas krūvis neigiamam krūviui subalansuoti. Tačiau kitas šepetėlio galas sukuria neigiamą krūvį, nes kitame gale yra teigiamas krūvis.

Kai Wimshurst mašinos priekiniame diske yra neigiamų ir teigiamų krūvių, galinis diskas suaktyvinamas taip, kad generuotų teigiamus ir neigiamus krūvius, kad būtų sukurtas neigiamas ir teigiamas poliškumas. Šis procesas tęsiasi tol, kol diskai sukasi priešingai, kol sukeliama tiek daug teigiamų ir neigiamų krūvių, kad jų neįmanoma sulaikyti ir jie „sprogsta“ į mažytes kibirkštis. Galima įsivaizduoti, kad diskai gali turėti tik teigiamą ir neigiamą krūvį, todėl kai papildomi krūviai praeina pro surenkamąsias šukas, pastarosios surenka krūvius ir kaupia juos kondensatorių viduje. Vienos šukos surenka visus neigiamus krūvius į vieną indelį, o kitos šukos teigiamus krūvius surenka į kitą indelį.