Što je Wimshurst stroj?

Stroj Wimshurst bio je revolucionarni generator u 19. stoljeću koji je stvarao statički elektricitet koji je mogao generirati snažan napon. Bio je kategoriziran kao “stroj za utjecaj”, budući da nije koristio trenje u stvaranju napona. Stroj je izumio i završio 1883. britanski izumitelj i inženjer po imenu James Wimshurst. Stroj Wimshurst bio je vrlo dobro prihvaćen jer je imao sposobnost generiranja većeg napona od ostalih generatora u to vrijeme, a nije imao nikakvih kvarova kao što je prebacivanje polariteta. Stoljećima kasnije, stroj se još uvijek izrađuje kako bi pokazao kako djeluje statički elektricitet.

Najuočljivije stvari kod Wimshurst stroja su dva tanka diska s rupama u sredini, na kojima je umetnut cilindar za montiranje diskova na bazu. Na cilindar su pričvršćene dvije tanke metalne šipke – po jedna za svaki disk – koje imaju metalne četke na oba kraja. Na lijevoj i desnoj strani stroja nalaze se dvije druge metalne šipke zvane “elektrode”, koje se razlikuju po kuglicama na krajevima. Još jedan par horizontalnih metalnih šipki nazvanih “češljevi za prikupljanje” ugrađen je s obje strane stroja, s gumenim čepovima na jednom od krajeva; drugi krajevi sabirnih češljeva umetnuti su u Leyden staklenke, zvane kondenzatori. U osnovi, svaka strana treba izgledati slično i sadržavati iste komponente kao što su četke i češljevi za prikupljanje, osim elektroda koje su ugrađene na samo jedan od diskova.

Wimshurst stroj radi kada se dva diska okreću, obično uz korištenje ručke, kao u kutiji za navijanje. Za diskove se kaže da se “proturotiraju” ili se rotiraju u suprotnom smjeru. Može se pretpostaviti da je stražnji disk nabijen negativno, a kada se ovaj negativni naboj poravna s jednim krajem metalne četke na prednjem disku, stvara se pozitivan naboj kako bi se uravnotežio negativni naboj. Drugi kraj četke, međutim, proizvodi negativan naboj, budući da drugi kraj sadrži pozitivan naboj.

Jednom kada su negativni i pozitivni naboji prisutni na prednjem disku Wimshurst stroja, stražnji se disk također pokreće kako bi generirao pozitivne i negativne naboje, kako bi se stvorili negativno-pozitivni polaritet. Taj se proces nastavlja sve dok se diskovi suprotno rotiraju, sve dok se ne inducira toliko pozitivnih i negativnih naboja da ih nije moguće obuzdati i oni “eksplodiraju” u sitne iskre. Može se vizualizirati da diskovi mogu držati samo pozitivan i negativan naboj, pa kada dodatni naboji prođu pored sabirnog češlja, potonji skuplja naboje i pohranjuje ih unutar kondenzatora. Jedan češalj skuplja sve negativne naboje u jednu staklenku, dok drugi češalj skuplja pozitivne naboje u drugu staklenku.