La máquina de inducción de Wimshurst es un generador electrostático que proporciona carga eléctrica a medida que hacemos girar sus dos discos mediante una manivela. De esta forma se pueden conseguir diferencias de potencial de hasta 100 kV e intensidades de hasta de 10 microamperios. James Wimshurst desarrolló este generador entre 1880 y 1883.
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Una máquina de Wimshurst tiene tres elementos principales, dos discos giratorios situados uno frente a otro, dos barras neutralizadoras y dos peines colectores. En el grabado anterior los extremos de la barra neutralizadora situada sobre el disco delantero están identificados con las letras A y B. La barra neutralizadora cuyos extremos C y D frotan sobre el disco trasero se muestra difuminada, ya que en realidad solamente podrá verse si los discos son transparentes por ser de vidrio o plástico. Los dos peines colectores están identificados con las letras E y F. Al girar la manivela la correa cruzada hace que gire el disco delantero. Otra polea situada sobre el mismo eje de la manivela hace girar el disco trasero, mediante una correa no cruzada, de forma que los dos discos giran en sentido contrario.
Los dos discos, de entre 30 y 40 centímetros de diámetro, están construidos de un material dieléctrico, como el vidrio o el plástico, y sobre ellos se han pegado en su periferia, y en una disposición radial, un número par de tiras metálicas, que denominamos sectores. La separación entre los dos discos es de 1 a 5 milímetros, lo bastante grande para que al girar no se toquen y lo bastante pequeña para que el fenómeno de inducción que se ha de producir entre ellos y sus sectores tenga lugar en condiciones óptimas.
Las barras neutralizadoras están situadas en un ángulo cercano a 45º con respecto a la horizontal y cruzadas entre si en unos 90º. Los extremos de cada barra tienen escobillas metálicas que hacen contacto y ponen en comunicación, en cada momento durante el giro, a dos sectores metálicos opuestos con respecto al centro de giro. Por esta razón es tan importante que el número de sectores sea par.
Las escobillas de los brazos neutralizadores y los sectores del disco pueden estar hechos de metales diferentes. Las escobillas acostumbran a ser de cobre o bronce, mientras que las láminas de los sectores de los discos pueden hacerse de estos metales y también de aluminio.
En la imagen siguiente se muestra la forma en la que se distribuye la carga eléctrica en la placa frontal cuando los dos discos están girando en sentido contrario. Las barras neutralizadoras delanteras y traseras recogen las cargas y las desplazan hacia los cuadrantes en los que los peines colectores las pueden recoger para llevarlas hacia las botellas de Leyden.
El generador de Wimshurst es una máquina de inducción, por lo que la fricción no es el fenómeno utilizado en el mismo para generar carga electrostática, aunque puede ser el origen de las pequeñas cargas necesarias para iniciar el proceso de inducción cuando se comienza a girar la manivela. Tal como se muestra en la figura anterior, cuando la máquina está girando, en los discos se van creando unas zonas, o cuadrantes, en donde se acumula, o bien la carga negativa, o bien la carga positiva generada por un proceso de inducción entre los discos delantero y trasero. A medida que las placas giran, estas cargas positivas y negativas, que se encuentran en los sectores metálicos, se extraen fuera de los discos por medio de los peines colectores. Estos peines en forma de U están dotados de puntas metálicas enfrentadas a las caras de los dos discos. Al girar los discos los diferentes sectores pasan por la parte interna de la U del colector sin tocarlo, delante de las puntas de los peines, cediendo las cargas eléctricas a estos. Las puntas de los peines no han de tocar los sectores, pero si estar lo suficientemente cerca para que se produzca la transferencia de cargas con facilidad. Los peines colectores están montados sobre una base aislante y conectados a unas barras metálicas terminadas en esferas de descarga, y a su vez al elemento central de las botellas de Leyden.
El proceso de inducción que se ha de producir al girar la manivela de la máquina necesita que exista una pequeña carga inicial en algún punto de los discos. Incluso antes de girar la manivela, los discos acostumbran a tener algunas cargas estáticas en su superficie. Estas pequeñas cargas se generan por el roce y la manipulación accidental del mecanismo. Si esto no fuese así, cuando comienzan a girar los discos, por efecto del roce de las escobillas contra los sectores y la parte no metálica del disco, mediante un proceso de efecto triboeléctrico, siempre se arrastraran los suficientes electrones de un elemento metálico a otro metálico, o no metálico, como para generar esas pequeñas cargas que permitan iniciarse el proceso de inducción. A partir de ahí el generador de Wimshurst utiliza estas pequeñas cargas, de forma que al hacer girar la manivela las amplifica y comienza a generar electricidad.
Volviendo a la imagen anterior, supongamos que en la zona del cuadrante DB del disco trasero existe una ligera carga negativa antes de que se comience a girar la manivela. Eso hace que se induzca una pequeña carga positiva en el disco delantero en esa misma zona. Al girar la manivela, los electrones que se encuentran en el sector metálico del disco delantero en el punto B son repelidos por los electrones acumulados en esa zona del disco trasero. Eso los empuja hacia arriba a través de la barra neutralizadora hasta el punto A, que es un lugar hacia donde los electrones tendrán tendencia a fluir, debido a que el disco trasero tiene una carga positiva en esa zona. Eso hace que la zona del cuadrante DB del disco delantero, que tiene carencia de electrones, se vaya cargando con una carga positiva neta, y la zona del cuadrante AC del disco delantero, que tiene una gran abundancia de electrones, se cargue a su vez más negativamente.
En el disco trasero, que gira en dirección contraria, todo este proceso de generación y distribución de cargas funciona de manera inversa. Los electrones se mueven a través de la barra neutralizadora trasera desde el punto C hasta el punto D. Por lo tanto, en el disco trasero, la zona del cuadrante AC se vuelve cada vez más positiva y en la zona del cuadrante DB se acumulan cada vez más cargas negativas. Eso permite a su vez que la barra neutralizadora delantera recoja más electrones repelidos de su zona del cuadrante DB para llevarlos a su zona del cuadrante AC y así sucesivamente.
En la zona de los peines colectores, los discos delantero y trasero tienen carga del mismo signo. Las cargas de los discos se repelen entre sí en esas zonas, por lo que se situaran en la parte exterior de las láminas metálicas que forman los sectores, y por tanto, lo más cerca posible de las puntas de los peines colectores. Esto permite que los peines colectores recojan estas cargas y las envíen a las botellas de Leyden y las esferas de descarga. Las cargas seguirán acumulándose hasta que una fuga superficial o una chispa entre las esferas de descarga las disipe.
Se puede ver la fuga de carga colocando el dispositivo en la oscuridad, colocando las esferas de descarga a una distancia adecuada y observando la descarga de corona que irradia desde los bordes de las placas. También se verán pequeños arcos morados alrededor de todos los peines.
Si se deja una distancia de dos a cinco centímetros entre las esferas de descarga, se produce una lluvia continua de chispas que saltan entre las esferas. Si se conectan las botellas de Leyden a las esferas de descarga, se pueden separar las bolas a una distancia mayor para producir grandes chispas crepitantes.