Generador electrostático
Poco se sabe del hombre, pero sus icónicos generadores siguen vivosAllison Marsh14 May 20234 min readA finales del siglo XIX, James Wimshurst perfeccionó el generador de electricidad estática que ahora lleva su nombre.
El ingeniero británico James Wimshurst no inventó la máquina que lleva su nombre. Pero gracias a sus numerosos perfeccionamientos de un tipo característico de generador electrostático, ahora tenemos la máquina de influencia de Wimshurst.
Las máquinas de influencia se remontan al siglo XVIII. Son un tipo de generador que convierte el trabajo mecánico en energía electrostática por inducción. A mediados del siglo XIX, los físicos alemanes Wilhelm Holtz y August Toepler desarrollaron sendos modelos con discos de vidrio verticales giratorios. Wimshurst empezó a experimentar con este tipo de generador en su taller casero a principios de la década de 1880. En 1883 ya había perfeccionado su diseño.
La máquina Wimshurst actual tiene dos discos aislados, a menudo de plástico pero a veces de cristal, con placas metálicas conductoras alrededor de los bordes. Los discos están montados sobre un eje único y giran en direcciones opuestas cuando se accionan mediante una manivela. Al girar los discos, una pequeña carga inicial, positiva o negativa, en una placa metálica se desplaza hacia una escobilla de doble punta situada en el segundo disco. Cuando la placa se alinea con la escobilla, induce una carga igual y opuesta en la placa situada justo enfrente, en el otro disco. La carga resultante provoca a su vez una carga opuesta en una placa del primer disco. Mientras tanto, las placas del segundo disco inducen cargas en el primero. Los peines colectores metálicos separan las cargas en positivas y negativas y las conducen a dos condensadores Leyden jar. La acumulación acaba descargándose con una chispa que salta el hueco entre dos terminales, y el proceso vuelve a empezar. Una máquina Wimshurst de sobremesa puede producir hasta 50.000 o 60.000 voltios, como demuestra este vídeo:
Electricidad estática
Dispositivo tradicional capaz de generar un alto potencial electrostático que puede producir chispas de hasta 7,5 cm de longitud en condiciones meteorológicas favorables.Equipado con dos placas acrílicas transparentes, cada una de unos 25 cm de diámetro y con sectores de aluminio pegados permanentemente de forma radial a lo largo del borde. Ambas placas están montadas en paralelo y giran en sentido opuesto mediante una polea de correa. La polea de una de las ruedas tiene una manivela para la rotación manual. Un conjunto de peines de recogida de carga en montado hacia ambos extremos de una viga aislante horizontal, junto con los brazos ajustables de la abertura de chispa, este último equipado con descargador de pequeña esfera metálica en un extremo y el ajuste de mango aislante largo en el otro end.The carga puede ser almacenada en un par de condensadores de alta capacidad Leyden jar que pueden ser conectados o desconectados según se desee. Cuando se conectan a las jarras Leyden a través de un par de palancas, los descargadores esféricos comienzan a acumular la carga y la transferencia de carga de un descargador a otro tiene lugar en forma de chispa eléctrica que salta de una esfera a otra como consecuencia de la acumulación de una diferencia de potencial suficientemente alta a través de las dos esferas. La chispa se produce de forma intermitente por la rotación continua de las placas. El aparato completo está montado sobre una base bien aislada que también lleva un par de terminales de tierra para las jarras de Leyden.
Máquina Wimshurst
La máquina de Wimshurst es un dispositivo que se utilizó antes del ya conocido generador de Van De Graff para producir voltajes muy altos en el laboratorio. Mientras que los generadores de Van De Graff utilizan la fricción de las correas para conseguir estos altos voltajes, el dispositivo de Wimshurst utiliza dos placas que giran en sentido contrario montadas en un plano vertical. Estas placas se cargan electrostáticamente y transfieren su carga a un conjunto de peines que pueden conectarse a un par de tarros de Leyden que actúan como condensadores rudimentarios. A continuación, pueden descargarse a través de un par de esferas metálicas para producir una chispa significativa. Las máquinas de Wimshurst todavía están disponibles a través de proveedores de laboratorio hoy en día, aunque en general han sido sustituidas por las máquinas Van De Graff en las clases de física de las escuelas, principalmente debido al coste y a la serie de prácticas asociadas con el V.D.G.
Ten en cuenta que las descargas cerca de dispositivos sensibles a la electricidad estática pueden provocar daños; las memorias USB, los teléfonos móviles, los ordenadores, algunos relojes, los reproductores MP3, los televisores, las videograbadoras, etc. pueden contener chips de memoria sensibles o estar conectados a ellos.
Generador Van de Graaff
Un generador electrostático, o máquina electrostática, es un generador eléctrico que produce electricidad estática, o electricidad a alta tensión y baja corriente continua. El conocimiento de la electricidad estática se remonta a las primeras civilizaciones, pero durante milenios permaneció como un mero fenómeno interesante y desconcertante, sin una teoría que explicara su comportamiento y a menudo confundido con el magnetismo. A finales del siglo XVII, los investigadores habían desarrollado medios prácticos para generar electricidad por fricción, pero el desarrollo de las máquinas electrostáticas no empezó en serio hasta el siglo XVIII, cuando se convirtieron en instrumentos fundamentales en los estudios sobre la nueva ciencia de la electricidad.
Los generadores electrostáticos funcionan utilizando la fuerza manual (u otra) para transformar el trabajo mecánico en energía eléctrica, o utilizando corrientes eléctricas. Los generadores electrostáticos manuales desarrollan cargas electrostáticas de signos opuestos prestadas a dos conductores, utilizando sólo fuerzas eléctricas, y funcionan utilizando placas, tambores o cintas en movimiento para llevar la carga eléctrica a un electrodo de alto potencial.