Wimshurt

REVISTA COLOMBIANA DE FÍSICA, VOL. 36, No. 2. 2004

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MÁQUINA DE WIMSHURST PARA LA ENSEÑANZA DE LA ELECTROSTÁTICA J. –C. Arias-Cañón, J. –M. Coronado, A. Aparicio ♦, J. –M. Flórez2. Departamento de Física-Universidad Distrital Francisco José de Caldas RESUMEN
Presentamos los pr incipios básicos de funcionamiento de una máquina de Wimshurst. Así como una reseña sobrela construcción y diseño de una de estas máquinas para el museo interactivo del Grupo de Instrumentación Científica & Didáctica de la Universidad Distrital, con el fin de ilustrar algunos conceptos sobre el avance y desarrollo de la electrostática.

ABSTRACT
We present the basic principles of operation of a machine of Wimshurst. As well as a review on the construction and design of one of thesemachines for the interactive museum of the Group of Scientific Instrumentation & Didactics of the University Distrital, with the purpose of illustrating some concepts on the advance and development of the electrostatics.

INTRODUCCION Esta maquina fue desarrollada por ingeniero ingles James Wimshurst en 1883, y es considerada el punto culminante del desarrollo de maquinas de influencia entrelas que encontramos Toepler, Holtz (1865) y Voss (1880). Las ventajas que cuenta la maquina de Wimshurst con respecto a sus antecesoras es su confiabilidad, fácil manejo y la gran tensión eléctrica que puede producir, en el orden de los kV. Por ello fue seleccionada para formar parte del museo interactivo de ciencia. La maquina que construimos tiene un diseño que es una variación de las construidaspor los profesores Antônio Carlos M. de Queiroz [1] y François BOSSERT [2], los cambios hechos tienen como objetivo hacerla mas económica y fácil de ensamblar. FUNCIONAMIENTO EN FORMA CUALITATIVA La maquina consta de dos discos en acrílico (ó cualquier material dieléctrico) que giran en sentido contrario con un eje común, en su superficie y de forma opuesta tienen adheridas unas laminillas dealuminio (a), éstas colocadas en forma radial. La separación de los discos no sobrepasa el medio centímetro. La carga se genera cuando las laminillas entran en contacto con unos peines de cobre que se encuentran sujetos a los extremos de una barra aislada de aluminio F, ahí una de las laminillas pierde electrones y estos viajan al otro extremo de la barra donde la laminilla opuesta los gana, así unalaminilla tendrá carga positiva y la otra negativa. Los discos al girar hacen que estas laminillas cargadas se alineen con otro par de laminillas del disco opuesto que también están en contacto con unos peines y estos a otra barra aislada F`. Ahí las laminillas cargadas inducen cargas opuestas en las laminillas
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del otro disco, esto es conocido como el electróforo de Volta. (Fig. 1, 2A y 2B). A cada lado de los discos tenemos un colector de carga m, n en forma de U, debido al diseño a cada colector le corresponde un tipo de carga. Estos colectores están conectados a dos botellas de Leyden L y L`, estos condensadores tienen un punto común o tierra, que en nuestro caso es un alambre de cobreque esta debajo de la base de la maquina. La maquina es accionada por un sencillo sistema de poleas R, R` y una manivela K. Usualmente las maquinas de Wimshurst tienen unas barras terminadas en esferas A, B que son solidarias a los colectores para apreciar el efecto corona. Nos pareció útil que nuestra maquina se pudieran intercambiar diferentes puntas a estas barras.

F`

Qa

Qn F

QmA) F` Qa

B)

FIG. 2A. Esquema del funcionamiento de la maquina de Wimshurst, 2B. Esquema de la inducción de cargas

DISEÑO Y CONTRUCION DE LA MAQUINA A continuación presentaremos, las partes mas relevantes del diseño y construcción de la maquina. Para alcanzar una calidad que nos permitiera usarla en las exposiciones del museo se hizo necesaria la utilización de un torno y taladro de...