Maquina De Wimshurts

CAMPOS ELECTRICOS: MAQUINA DE WIMSHURST

Camilo Andrés Simbaqueba Bayona, Luis Alberto Arias, Jorge Leonardo Barbosa R.

Facultad de Ciencias, Fundamentos de Electricidad y Magnetismo.

Universidad Nacional de Colombia, Bogotá

Resumen

Los Generadores eléctricos tienen importante tarea de convertir energía mecánica en energía eléctrica. La máquina de Wimshurst es un generador que crea cargas eléctricas por inducción electrostática y esta presenta grandes mejorías respecto a maquinas inventadas anteriormente. Es por ello que en esta ocasión su aplicación será servir a los estudiantes como ayuda interactiva para el entendimiento de la generación de campos eléctricos, gracias a su fácil manejo, confiabilidad, su capacidad de producir tensiones del orden de Kv y su polaridad constante.

1. INTRODUCCIÓN

Es Incuestionable que para generar un voltaje, corriente y a su vez energía eléctrica debemos acudir a diversas maquinas capaces de reproducir dicho fenómeno, como lo es la energía eléctrica. Es así que una de estas maquinas es la de Wimshurst, a la cual nos referiremos en esta ocasión.

Dicha Maquina es en sí un generador electrostático de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor británico James Wimshurst y tiene un aspecto distintivo con dos grandes discos a contra-rotación (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos metálicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Además de esto la maquina está basada en el efecto triboeléctrico que consiste en la acumulación de cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre sí.

2. TEORÍA RELACIONADA

Estas máquinas pertenecen a una clase de grupos de generadores, que crean cargas eléctricas por inducción electrostática. Las primeras maquinas desarrolladas fueron la de Wilhelm Holtz (1865 y 1867), Agosto Toepler (1865), y J. Robert Voss (1880) y al ser las más antiguas en consecuencia son menos eficientes y exhiben una tendencia imprevisible a cambiar de polaridad. Por en cambio la máquina de Wimshurst no tiene este defecto [1].

En una máquina Wimshurst, los dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en direcciones opuestas que pasan por las barras neutralizadoras cruzadas de metal y por sus pinceles. Un desequilibrio de cargas es inducido, amplificado y almacenado por dos pares de peines de metal con los puntos situados cerca de la superficie de cada disco. Estos colectores se montan sobre un soporte aislante y conectado a una salida terminal. La retroalimentación positiva, aumenta la acumulación de cargas en forma exponencial hasta que la tensión de ruptura dieléctrica del aire alcanza una chispa [1].

La máquina está lista para comenzar, lo que significa que la energía eléctrica externa no es necesaria para crear una carga inicial. Sin embargo, se requiere energía mecánica para tornar los discos en contra el campo eléctrico, y es esta energía que la máquina convierte en energía eléctrica. La salida de la máquina de Wimshurst es esencialmente una corriente constante ya que es proporcional al área cubierta por el metal y los sectores a la velocidad de rotación. El aislamiento y el tamaño de la máquina determinan la salida de voltaje máxima que se puede alcanzar.

La chispa de energía acumulada se puede aumentar mediante la adición de un par de frascos Leyden, un tipo de condensador adecuado para la alta tensión, con los frascos en el interior de las placas conectados en forma independiente a cada una de las terminales de salida y conectados con las placas exteriores entre sí. Una máquina Wimshurst puede producir rayos que son aproximadamente un tercio del diámetro del disco de longitud y varias decenas de microamperios.

3. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Materiales:

- Maquina de Wimshurst (Figura

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