Wimshurst-Maschine: Ein Überblick
Die Wimshurst-Maschine ist ein Gerät, das elektrische Energie durch elektrostatische Induktion erzeugt. Diese Maschinen gehören zu einer Klasse von elektrostatischen Generatoren, den sogenannten Einflussmaschinen, die elektrische Ladungen durch elektrostatische Induktion oder Einfluss trennen und dabei nicht auf Reibung angewiesen sind.
Aufbau und Funktionsweise
Die Wimshurst-Maschine besteht aus zwei Dielektrikumsplatten mit mehreren Metalllamellen. Jede Platte ist mit einer zweiseitigen Bürste verbunden, und beide Platten sind mit ihrem eigenen Leiter verbunden. Wenn die Platten in entgegengesetzte Richtungen drehen, beginnt die Wimshurst-Maschine, auf einer Seite des Leiters eine positive Ladung und auf der anderen Seite eine negative Ladung zu sammeln. Dies setzt sich fort, bis die Leiter genügend aufgeladen sind und ein Spannungsdurchbruch zwischen den Leitern stattfindet. Wenn der Spannungsdurchbruch eintritt, beginnt der Ladevorgang erneut, sofern sich die Platten bewegen.
Statische Elektrizität und der triboelektrische Effekt
Statische Elektrizität ist ein informeller Begriff für Phänomene, die durch die Ansammlung elektrischer Ladung auf der Oberfläche verschiedener Körper und Gegenstände und ihren Austausch bei Kontakt miteinander verursacht werden. Der größte Teil der statischen Elektrizität, auf die wir jeden Tag stoßen, wird durch den triboelektrischen Effekt verursacht. Dies ist eine Art Kontakt-Elektrifizierung, bei der bestimmte Materialien elektrisch geladen werden, nachdem sie in Kontakt gekommen und dann getrennt wurden. Die Reibung der beiden Materialien verstärkt den Effekt durch häufigen Kontakt und Trennung dieser Materialien. An trockenen Tagen ist statische Elektrizität viel auffälliger, da die Luft weniger Wassermoleküle enthält, die einen Ausgleich ermöglichen.
Spannung und Sicherheit
Beachten Sie, dass eine sehr hohe Spannung erforderlich ist, um jeden 1 mm eines elektrischen Lichtbogens zu erzeugen. Luft ist ein sehr schlechter Stromleiter und hat eine hohe dielektrische Festigkeit. Die dielektrische Festigkeit der Luft liegt bei fast 3000 V/mm. Unter extremen Bedingungen wurden bis zu 15.000 Volt gemessen. Es ist durchaus üblich, 5.000 Volt zu erleben. Tatsächlich spüren viele Menschen keinen Schock von einer statischen Elektrizitätsentladung von weniger als etwa 2.000-4.000 V. Der Hauptgrund dafür, dass ein Schock durch statische Elektrizität niemanden verletzt, ist seine sehr geringe Stromstärke.
Häufig gestellte Fragen
Was verursacht statische Elektrizität?
Der größte Teil der statischen Elektrizität wird durch den triboelektrischen Effekt verursacht. Dieser kann leicht erzeugt werden, indem zwei unterschiedliche Materialien aneinander gerieben werden, wie z. B. Bernstein mit Fell oder Glas mit Seide.
Welche Spannung erreicht statische Elektrizität?
Es ist durchaus üblich, 5.000 Volt zu erleben. Viele Menschen spüren keinen Schock von einer statischen Elektrizitätsentladung von weniger als etwa 2.000-4.000 Volt.
Was sind die Haupttypen elektrostatischer Generatoren?
Zu den verschiedenen Arten elektrostatischer Generatoren (ESGs) gehören Reibungs- und Induktionsgeneratoren wie die Wimshurst-Maschine, der Van-de-Graaff-Generator und der rotierende Scheiben-Hochspannungsgenerator.
