Whimshurt

Máquina de Whimshurt
Objetivo: Entender el funcionamiento de la máquina de Whimshurt.
Introducción:
La máquina de Wimshurst es un generador electrostático de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor británico James Wimshurst (1832 - 1903). Tiene un aspecto distintivo con dos grandes discos a contra-rotación (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dosbarras cruzadas con cepillos metálicos de cobre, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas.
Estas máquinas pertenecen a una clase de grupos de generadores, que crean cargas eléctricas por electrostática. En un principio las máquinas de esta categoría fueron desarrolladas por Wilhelm Holtz (1865 y 1867), Agosto Toepler (1865), y J. Robert Voss (1880). Las máquinas másantiguas son menos eficientes y exhiben una tendencia imprevisible a cambiar de polaridad. La máquina de Wimshurst no tiene este defecto. 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 dospares de peines de metal con los puntos situados cerca de la superficie de cada disco.
Por otra parte el físico francés Charles Coulomb investigó las fuerzas eléctricas en 1780 por medio de un instrumento llamado balanza de torsión, en el cual se pudo realizar mediciones que permitían establecer el valor de la fuerza de interacción entre cargas eléctricas. En dicha experiencia se pudo ademásconstatar que cargas del mismo signo se repelen y cargas de signos contrarios se atraen. Aunque tuvo algunas dificultades, Coulomb fue capaz de argumentar que la fuerza que un pequeño objeto cargado ejercía sobre un segundo era directamente proporcional al producto de la magnitud de la carga en uno, Q₁, por la magnitud de la carga sobre el otro, Q₂, e inversamente proporcional al cuadrado de ladistancia r entre ellos. Como ecuación, la Ley de Coulomb se escribe:

Donde r² es la distancia entre las partículas cargadas, q₁ representa la cantidad de carga de una partícula, q₂ representa la cantidad de carga de la otra partícula y k es la constante de proporcionalidad.
La máquina pasa por un proceso llamado inducción o carga por inducción. Es cuando un no conductor cargado de cargasnegativas está a una distancia corta del conductor sin haber cotacto alguno, se redistribuyen las cargas del conductor por la fuerza de repulsión de cargas iguales y ésta aumenta. Asimismo, también hay otro fenómeno llamado carga por contacto, donde un no conductor con cargas negativas tiene contacto con un conductor y las cargas se le transfieren, ocurriendo una distribución uniforme de cargas negativaspor la repulsión de cargas iguales.
Hipótesis:
El equipo piensa que los dos discos de la máquina funcionan al mismo tiempo y que las elipses de papel metálico que están perpendiculares entre sí en los dos discos no son algo indispensable para el funcionamiento de la máquina.

Descripción:
Disco de adelante:
El disco de adelante es de acrílico o plástico (un no conductor de carga negativa)y gira hacia la derecha. Por dentro del disco están distribuidas unas elipses de papel metálico (conductores con cargas neutras). Y una varilla de metal fijada en medio del disco, donde sus extremos pasan por las elipses de papel metálico.

Entre el disco y el papel metálico va haber una carga por inducción, ya que entre estos dos se encuentra el pegamento que los une, pero que a la vez lossepara. Ocurriendo así la redistribución de cargas por la fuerza de repulsión de cargas iguales que aumenta.

Cuando el disco gira por medio de la manivela, la varilla se frota con las elipses de papel metálico. Las cargas están en la superficie de las elipses, así que si estas tienen una carga de 1000e- se reducen a la mitad al estar en contacto con la botella de Leyden que esta a la derecha,...