Wimshurst elektriseermachine

[Xilvo]

Blijkbaar kan het, ik heb voldoende vertrouwen in Michel om de meting niet te wantrouwen.

Het is alleen contra-intuïtief, op het eerste gezicht.
Een te lage weerstand zal de werking zonder meer verstoren; alleen bij de weerstand van 10 G zullen misschien vonken te zien zijn geweest.

[Michel Uphoff]

10 x 10M in serie is ook 100M....

Tisniewaar!

Ik heb denk ik nog wel ergens tien stuks. Zal eens kijken of ik een fraaie ketting kan rijgen.

alleen bij de weerstand van 10 G zullen misschien vonken te zien zijn geweest.

Nee, ook dan niet. Misschien als ik de kogels vlak bij elkaar plaats, zal ik wel even proberen.

[HansH]

Tot een serieweerstand van 10⁷Ω (en waarschijnlijk nog een stuk daar voorbij) gedraagt de Wimshurst zich zo te zien als constante stroombron. Maar bij een serieweerstand van 10G ligt dat toch anders. Jammer dat ik geen 100M en 1G weerstanden heb, want die waarden lijken mij interessante meetgegevens te kunnen leveren.

10 x 10M in serie is ook 100M....

net even gekeken. een dikke potloodstreep op papier met HB van 5mm breed is ca 500kohm/mm
dus kun je simpel hoogohmige weerstanden maken.

[Michel Uphoff]

Kralensnoertje gemaakt, en hier dezelfde tabel maar nu uitgebreid met een 100M weerstand. Stroomsterkte in μA per toerental en serieweerstand:

Bij 10 G komt het in de buurt van de 20 μA stroomsterkte die de WMD applicatie opgeeft.

HB van 5 mm breed is ca 500 kohm/mm

2 meter potloodstreep voor 1 G. Lijkt mij lastig betrouwbaar te realiseren. Maar ik zal eens kijken.

CoenCo: Als de extern aangesloten weerstand te laag is, zit er onvoldoende lading op de sectoren en werkt de machine niet / minder efficiënt.

Het lijkt mij ook logisch. Ik zie bij bijvoorbeeld een serieweerstand van 10 megaohm en 1200 rpm slechts 3 μA stroomsterkte. Dat komt neer op een klemspanning van 30 volt. Bij zulke lage spanningen gaan allerlei overgangsweerstanden (met name die tussen de sectoren en de collectoren, maar ook die tussen de sectoren en de borsteltjes) denk ik een belangrijke rol spelen. Puur op gevoel zou ik denken dat je een paar honderd volt nodig hebt om niet echt merkbaar last van die overgangsweerstanden te krijgen.

[HansH]

Het lijkt mij ook logisch. Ik zie bij bijvoorbeeld een serieweerstand van 10 megaohm en 1200 rpm slechts 3 μA stroomsterkte. Dat komt neer op een klemspanning van 30 volt. Bij zulke lage spanningen gaan allerlei overgangsweerstanden (met name die tussen de sectoren en de collectoren, maar ook die tussen de sectoren en de borsteltjes) denk ik een belangrijke rol spelen. Puur op gevoel zou ik denken dat je een paar honderd volt nodig hebt om niet echt merkbaar last van die overgangsweerstanden te krijgen.

Op basis van de animaties en filmpjes snap ik nog steeds het basisprincipe niet dus wat de basis is voor het verplaatsen van de lading. Maar die basis zal zeker de verklaring opleveren voor de negatieve weerstand lijkt mij.

[jkien]

Kan je die hoogohmige weerstanden niet zelf maken van een geschikt staafje materiaal?

Een aantrekkelijk idee is een potloodstreep op papier, waarbij je de lengte en de dikte van de potloodstreep kunt kiezen. Ik heb het eens geprobeerd te meten, maar helaas, het valt tegen, er komt geen voorspelbaar resultaat uit. Met een dik grafietpotlood (4B) kun je brede banen tekenen van 0,1 kΩ per centimeter. Een potloodstreep van gewone dikte is in de orde van 1 MΩ per centimeter. Maar zo een potloodstreep blijkt erg inhomogeen te zijn, er zijn delen van meer dan 10 GΩ per centimeter. Misschien bestaan de slecht geleidende delen van de potloodstreeep uit klei i.p.v. grafiet. (potlood is een mengsel van grafiet en klei).

[Michel Uphoff]

Zo'n machine plaatst je voor een hele reeks aan kleine raadseltjes. Zie dit filmpje waarin ik een aantal keren de machine kortsluit met een staafje metaal, en op het einde de Leidse flessen aansluit.



- Waarom is de plus-zijde van een vonk duidelijk fel-wit? Tenminste, als de pluspool links bij de enkelvoudige kogel is..
- Waarom wisselt de polariteit steevast nadat ik de kogels even heb kortgesloten terwijl de machine draait?
- Waarom is de vonkbrug tussen de grote (links) en de dubbele kogel (rechts) stabieler van vorm en plaats als de plus aan de enkelvoudige linker kogel ligt, en dansender/instabieler als de polariteit omgekeerd wordt?
- Waarom is dit allemaal alleen zo als de je de Leidse flessen niet hebt aangesloten?

[HansH]

Kan je die hoogohmige weerstanden niet zelf maken van een geschikt staafje materiaal?

Met een dik grafietpotlood (4B) kun je brede banen tekenen van 0,1 kΩ per centimeter. Een potloodstreep van gewone dikte is in de orde van 1 MΩ per centimeter. Maar zo een potloodstreep blijkt erg inhomogeen te zijn,

Ik had enkele berichten terug hetzelfde gedaan maar dan met HB potlood. Ik weet niet precies hoe de samenstelling is van de verschillende typen potlood, maar lijkt me dat je het beste een kunt nemen die uit zo zuiver mogelijk grafiet bestaat.

[HansH]

Zo'n machine plaatst je voor een hele reeks aan kleine raadseltjes.

Ik dat we verder in de detailwerking moeten duiken om dat te kunnen snappen. maar zoals al gezegd kan ik het principe nog niet goed volgen, vooral hoeveel lading er nu precies wordt gegenereerd en vooral waarom.

[jkien]

Ik had enkele berichten terug hetzelfde gedaan maar dan met HB potlood. Ik weet niet precies hoe de samenstelling is van de verschillende typen potlood, maar lijkt me dat je het beste een kunt nemen die uit zo zuiver mogelijk grafiet bestaat.

Veel grafiet en weinig klei geeft een zacht potlood, veel klei en weinig grafiet geeft een hard potlood. 4B is zachter dan HB.

Een strook papier van 1 centimeter breed vind ik beter werken, dat is vandaag ongeveer 3 GΩ per centimeter (in de lengterichting), maar die waarde zal wel afhangen van de luchttemperatuur en -vochtigheid.
Michel zou de weerstand van een papierstrookje kunnen meten door de Leidse fles te onladen via de papierstrook, en daarbij de RC-tijd te schatten met de elektroscoop. Als bijvoorbeeld C=100 pF en R = 10 GΩ, dan is RC = 1 seconde.

Ik dat we verder in de detailwerking moeten duiken om dat te kunnen snappen. maar zoals al gezegd kan ik het principe nog niet goed volgen, vooral hoeveel lading er nu precies wordt gegenereerd en vooral waarom.

Dit artikel van Aguilar geeft het onderstaande equivalente schema, en een formule voor de spanning als functie van de tijd: \(V_p(t) = \cosh{t}+\sinh{t} \)

[jkien]

- Waarom is de plus-zijde van een vonk duidelijk fel-wit? Tenminste, als de pluspool links is..

Heb je misschien een diffractietralie? Als je dat voor de camera houdt kun je een soortgelijke video maken met het spectrum erbij, zoals op deze webpagina een opname van bliksem plus spectrum te zien is. Misschien blijkt dan dat het witte deel hetzelfde spectrum heeft als het blauwe, en dat de witte kleur het gevolg is van de grotere lichtintensiteit.

[HansH]

Veel grafiet en weinig klei geeft een zacht potlood, veel klei en weinig grafiet geeft een hard potlood. 4B is zachter dan HB.

Een strook papier van 1 centimeter breed vind ik beter werken, dat is vandaag ongeveer 3 GΩ per centimeter (in de lengterichting), maar die waarde zal wel afhangen van de luchttemperatuur en -vochtigheid.

koolstof is de basis voor koolfilm weerstanden. die zijn wel temperatuurafhankelijk, maar toch zo weinig dat het praktisch acceptabele weerstanden oplevert.

[HansH]

Dit artikel van Aguilar geeft het onderstaande equivalente schema, en een formule voor de spanning als functie van de tijd: \(V_p(t) = \cosh{t}+\sinh{t} \)
wimshurst2.png

Dat artikel gaat vooral in op de herverdeling van lading tussen de condensatoren die gevormd worden door de bewegende strippen en de leidse flessen. De lading die aangevoerd wordt wordt als gegeven beschouwd zonder verder in te gaan op de details daarvan (afgedaan als lastig te beschrijven met verwijzing naar andere literatuur), terwijl het daar denk ik juist vooral op aankomt.

[jkien]

koolstof is de basis voor koolfilm weerstanden. die zijn wel temperatuurafhankelijk, maar toch zo weinig dat het praktisch acceptabele weerstanden oplevert.

Mij ging het om de weerstand van potloodstrepen en papier. Deze webpagina laat zien hoe een potloodstreep er uit ziet onder de microscoop: een spoor van potloodfragmenten onderbroken door papier. De weerstand van het papier hangt af van de luchttemperatuur en -vochtigheid.

Dat artikel gaat vooral in op de herverdeling van lading tussen de condensatoren die gevormd worden door de bewegende strippen en de leidse flessen. De lading die aangevoerd wordt wordt als gegeven beschouwd zonder verder in te gaan op de details daarvan (afgedaan als lastig te beschrijven met verwijzing naar andere literatuur), terwijl het daar denk ik juist vooral op aankomt.

Het inductie- en ladingmechanisme laat Aguilar inderdaad weg, en hij zegt daarover: "It is possible to make a mathematical analysis of the physical behavior of a Wimshurst machine based only on the description of their induction and charging mechanisms already described, but this is not an easy job to do neither to explain". Dat is een aanwijzing dat het binnen dit topic niet handig is om dat toch te gaan doen.

[HansH]

but this is not an easy job to do neither to explain". Dat is een aanwijzing dat het binnen dit topic niet handig is om dat toch te gaan doen.

Als dingen makkelijk waren dan had je geen wetenschapsforum nodig. Michel Uphoff neemt zelf initiatief om metingen te doen die onverklaarbare resultaten opleveren, dus schuift hij het zelf het topic in. dus dan krijg je vanzelf input met als doel om dat te begrijpen. Zo'n begripsvorming lijkt me trouwens prima passen binnen het topic en maakt de kwaliteit van de inhoud van het topic hoger als het een mooi afgerond en begrepen geheel vormt.