Små Wimshurst generator från kartong och CD-skivor (1 / 16 steg)

Steg 1: Hur fungerar en Wimshurst inflytande maskin

Eftersom detta är en maskin för elektrostatiska inflytande använder det tydligen elektrostatisk inflytande eller induktion generera statisk elektricitet.

Denna elektrostatiska induktion är inget annat än effekten av en avgift på närliggande föremål utan en fysisk kontakt. Till exempel kommer att en positiv laddning locka en negativ laddning och avvärja en positiv laddning. Därför, i en ledare, avgifter kommer att omfördelas så att den elektrostatiska potentiella konstanten under hela denna ledare.
Det klassiska exemplet är en electroscope i närheten av (men inte i kontakt med) ett laddat objekt.
Detta är en video av youtuber RimstarOrg vilket ger en mycket god förklaring på Elektroskop. (han gjorde också en CD wimshurst maskin, men min är estetiskt lite mer elegant och kräver mycket mindre verktyg)

Mest elektrostatiska maskiner använder induktans för att producera en net avgift i ett objekt. Den enklaste versionen är en electrophorus.
Om till exempel en positiv laddning kommer nära en ledare, kan det ses att denna ledare är polariserad. (kort sagt, denna positiv laddning flyttar alla (negativ) elektronerna lite mot den. Och naturligtvis Ladda x vektor är en dipolmoment.)

Man kan nu marken i slutet av denna ledare som tar bort den positiva laddningen ligger där

Om en tar sedan bort anslutningen till marken och förmå laddningen, kan man se att det finns en netto negativ laddning kvar i ledaren.

Detta är en video av en electrophorus i aktion. Kolla in kanalen i detta youtuber Thomas Kim. Han har alla typer av intressanta elektrostatiska maskiner gjorda av PET-flaskor och CD-skivor, han ger inte mycket information, de är förmodligen avsedda som demonstrationer. Han har också en CD wimshurst maskin. (men min producerar större gnistor. Jag fick idén att använda aluminium tejp för andra par av diskar från honom.)

En Wimshurst maskin och alla andra elektrostatiska inflytande maskiner är inget annat än elegant, mekaniserade versioner av ett slags dubbel electrophorus.

En Wimshurst maskin består av två parallella, counter roterande skivor med metallband. Remsorna passera under så kallade 'neutralizer' spö som gör avskilja av avgifterna på remsorna och remsorna också passera under kammar som skördar ackumulerade avgiften på remsorna.

En utmärkt förklaring av arbetet i en Wimshurst maskin kan hittas här:

http://www-Physique.u-strasbg.fr/~UDP/articles/Wimshurst/Wimshurst.htm

Men det är franska, om du vet några franska, det definitivt är läsvärd (eftersom det ger också instruktioner om hur du använder en Wimshurst maskin för elektrostatiska målning).

Maskinen jag har byggt är spegelbilden av den förklaras i länken, så jag kommer att ge en kort, parallella engelska förklaring.
Man kan se i de viktigaste bilderna av detta steg, att det finns 6 olika zoner på skivor. (och eftersom allt är symmetriska, dessa samma 6 zoner visas på andra sidan av skivorna)

zon 1
Redan innan skivorna börja snurra, blir det några statisk laddning på metallband. Eftersom bara röra eller hantera diskarna är nog att ladda dem en mycket liten mängd. Denna avgift kommer att förstärka sig själv som skivorna snurrar.
Exempelvis startar schematiskt i zon 1 med en netto negativ laddning på tillbaka disken remsorna. Fältet av denna avgift inducerar vissa polarisering av den andra disken. På ungefär samma sätt som Fig. 2

zon 2
Som en främre metallband passerar under främre penseln av vidjor neutralizer, blir vissa negativa laddning tillbaka tråg staven till en remsa på motsatsen till disken.
Detta liknar Fig. 2 där "marken" ersättas med en annan bit av ledaren.

zon 3
När kontakten med borsten av neutralizer stången går förlorade, förblir en netto positiv laddning på strip. (Om du subtraherar en negativ laddning, du är kvar med en positiv laddning) Liknar Fig. 3
Så, tillbaka skivan har fortfarande den netto negativ laddningen och remsor (övre) främre disk nu har en positiv laddning.
För det andra, de främre disk remsorna på andra sidan (nederst) nu har en netto negativ laddning.

zon 4
Kom ihåg att tillbaka disken också visar, men i motsatt riktning. I zon 4 får tillbaka disken i kontakt med staven tillbaka neutralizer. Och den negativa laddningen på baksidan tillverkas på exakt samma sätt som i zon 2.
Den positiv laddningen stöter bort den positiva laddningen (eller lockar negativ laddning eftersom det är främst negativa laddningar som rör sig) på andra sidan av disken.

zon 5
Likaså, zon 5 är motsatsen till zon 1 vari den netto positiv laddningen på främre disk polariserar tillbaka disken. Som tillbaka skivan går mot zon 4.

zon 6
Här, passera remsor av skivan, bakre och främre skivan med samma laddning under en kam-liknande struktur.
Som båda remsor på båda diskarna har samma laddning, de stöta bort varandra. För det andra fungerar kammen som en Faradays bur så avgifterna på remsorna desperat vill fly utåt mot kammen. Och detta är vad som händer.
Kammen behöver inte en fysisk kontakt med remsorna så det har genomför poäng och elektriska fält mot poäng är alltid mycket stark, så där luften kommer att bryta ner lite och de resulterande jonerna ger en väg för avgiften på remsorna fly mot vaxkakorna låg potential. När du kör en Wimhurst maskin, syns detta med en liten lila linje från en punkt till diskarna.
Avgiften på vaxkakorna omedelbart får avledas till Leyden burkar där laddningsspänningen ska bygga upp tills det finns en gnista. (helst i en gnista lucka eller över remsor av disken) Eller, om det finns mycket vassa kanter, det kommer att försvinna i coronas eller Joniska vindar.

Wikipedia har en intressant animerad gif som visar allt sa tidigare
i en animering, men det är lite komplicerat att härleda hur allt fungerar från det och kompakt förklaringen med den.

I teorin, metallband inte verkligen behövs och detta ska vara möjligt med endast vissa avgift på ytor av disken. En Wimshurst maskin utan metallband på diskarna kallas en Bonetti maskin. Men man behöver en statisk elektricitet generator (till exempel en vanlig Wimshurst bearbetar med maskin) bara att börja denna generator.