Macchina di Wimshurst

[Davide]

Buongiorno a tutti. Riprodurrò un esperimento di elettrostatica per una lezione per studenti di circa 18 anni (penultimo anno di scuola superiore) in cui uso la macchina di Wimshurst per visualizzare dei campi elettrici tramite del semolino sparso su olio in cui immergo delle punte o delle piastre cariche.


Chi fosse interessato trova qualche immagine a questo link che ho scoperto pochi giorni fa https://www.professionistiscuola.it/elettricita-e-magnetismo/laboratorio-di-fisica-la-visualizzazione-delle-linee-di-forza-del-campo-elettrico.html


La preparazione di questa lezione mi fa sorgere alcune domande che vorrei risolvere prima di lavorare con gli studenti, sia sul campo elettrico, sia sulla macchina di Wimshurst. ho separato in due thread i due diversi argomenti

Macchina di Wimshurst
Spiegazioni sul funzionamento della macchina di Wimshurst le ho trovate su tre fonti:
-Enciclopedia Treccani delle scienze fisiche,
-sito dell’INFN al linkhttps://scienzapertutti.infn.it/chiedi-allesperto/tutte-le-risposte/515-23-cosa-e-la-macchina-di-whinshurt
-video su youtube in inglese https://www.youtube.com/watch?v=nA4aCd5qFWs

La migliore mi sembra quella del video, però non risolve tutti i miei dubbi.







1) Sul sito INFN viene detto che partendo da zero, ossia con la macchina completamente scarica, si può usare facendo ruotare i dischi in un verso arbitrario, ma una volta iniziato in un verso bisogna continuare con quello, altrimenti invertendo in corso d'opera il verso di rotazione, si scaricano i condensatori. Questo ragionamento mi pare plausibile, però io non riscontro la possibilità di iniziare nel verso che voglio partendo con la macchina scarica, infatti riesco a far funzionare la macchina sempre e solo in un verso. Ho provato a scaricarla toccando tutte le parti metalliche subito dopo aver fatto scoccare la scintilla (ciascun settore, le barre neutralizzatrici, i pettini, i contatti con le armature interne dei condensatori e le armature esterne) eppure se ruoto nel verso opposto a quello abituale, la macchina non funziona. Questo per me è un problema sia logico che sperimentale, dato che la spiegazione del sito INFN mi sembra corretta. Avete qualche suggerimento o spiegazione a riguardo?




2) In una delle fonti si dice che c'è bisogno di una carica iniziale che arriva per strofinio con le spazzole, in un'altra viene detto che se la machina si scarica bisogna indurre cariche elettriche su uno dei settori. Qualcuno ha qualche dettaglio in più? Lo chiedo perché vorrei ragionare con gli studenti quale metodo di elettrizzazione viene usato ad ogni passaggio e se già la partenza è ambigua non so quanto sia utile procedere su questo discorso.


Grazie a chi vorrà rispondere
Davide

[Pangloss]

[it.scienza.fisica 13 mar 2023] Davide ha scritto:
> .....
> Macchina di Wimshurst
> ......-

> 1) Sul sito INFN viene detto che partendo da zero, ossia con la macchina completamente scarica,
> si può usare facendo ruotare i dischi in un verso arbitrario, ma una volta iniziato in un verso
> bisogna continuare con quello, altrimenti invertendo in corso d'opera il verso di rotazione,
> si scaricano i condensatori. Questo ragionamento mi pare plausibile, però io non riscontro la
> possibilità di iniziare nel verso che voglio partendo con la macchina scarica, infatti riesco a
> far funzionare la macchina sempre e solo in un verso. Ho provato a scaricarla toccando tutte le
> parti metalliche subito dopo aver fatto scoccare la scintilla (ciascun settore, le barre
> neutralizzatrici, i pettini, i contatti con le armature interne dei condensatori e le armature
> esterne) eppure se ruoto nel verso opposto a quello abituale, la macchina non funziona.

Non vedo una macchina di Wimshurst da decenni, ma posso dirti che hai ragione:
il marchingegno non è reversibile, non funziona in verso opposto (ovviamente ferma
restando la configurazione delle due barre di polarizzazione).
Non è facile spiegarne le ragioni in poche parole. Essenzialmente occorre che la carica
formatasi per induzione su un elemento di stagnola X del disco A (in corrispondenza del
contatto striscante) prima di essere raccolta dal pettine passi di fronte alla barra
del disco opposto B, in modo da caricare per induzione (di segno contrario) il settore
ad essa affacciato sul disco B. Ciò richiede che l'elemento X compia un percorso superiore
ad un quarto di giro tra la posizione del contatto strisciante ed il pettine di raccolta.

> 2) In una delle fonti si dice che c'è bisogno di una carica iniziale che arriva per strofinio con le spazzole,
> in un'altra viene detto che se la machina si scarica bisogna indurre cariche elettriche su uno dei settori.

Questo è vero: se necessario ci si può servire di una bacchetta di bachelite strofinata per
elettrizzare qualche settore X, per dare uno spunto di avvio alla macchina di Wimshurst.
Penso anzi che agendo opportunamente con la bacchetta sia possibile scegliere quale
dei due condensatori debba poi caricarsi positivamente. Prova tu e facci sapere!

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Elio Proietti
Valgioie (TO)