Qu’est-ce qu’une machine Wimshurst ?

La machine Wimshurst était un générateur révolutionnaire au 19ème siècle qui créait de l’électricité statique pouvant générer une tension puissante. Il a été classé comme une «machine à influence», car il n’a pas utilisé de friction pour générer des tensions. La machine a été inventée et finie en 1883 par un inventeur et ingénieur britannique nommé James Wimshurst. La machine Wimshurst a été très bien reçue car elle avait la capacité de générer des tensions plus élevées que les autres générateurs à son époque, et elle n’a eu aucune défaillance telle que la commutation de polarité. Des siècles plus tard, la machine est toujours en cours de fabrication pour démontrer le fonctionnement de l’électricité statique.

Les choses les plus remarquables à propos de la machine Wimshurst sont les deux disques minces avec des trous au milieu, sur lesquels un cylindre est inséré pour monter les disques sur la base. Deux tiges métalliques minces – une pour chaque disque – sont fixées au cylindre, dotées de brosses métalliques aux deux extrémités. Sur les côtés gauche et droit de la machine se trouvent deux autres tiges métalliques appelées « électrodes », qui se distinguent par les billes à leurs extrémités. Une autre paire de tiges métalliques horizontales appelées « peignes de collecte » est installée des deux côtés de la machine, avec des bouchons en caoutchouc à l’une des extrémités ; les autres extrémités des peignes collecteurs sont insérées dans des jarres de Leyde, appelées condensateurs. Fondamentalement, chaque côté doit se ressembler et contenir les mêmes composants tels que les brosses et les peignes collecteurs, à l’exception des électrodes installées sur un seul des disques.

La machine Wimshurst fonctionne lorsque les deux disques sont tournés, généralement à l’aide d’une poignée, comme dans une boîte d’enroulement. On dit que les disques « tournent en sens inverse » ou tournent dans le sens opposé l’un de l’autre. On peut supposer que le disque arrière est chargé négativement, et lorsque cette charge négative s’aligne avec une extrémité de la brosse métallique sur le disque avant, une charge positive est créée pour équilibrer la charge négative. L’autre extrémité de la brosse, cependant, produit une charge négative, puisque l’autre extrémité contient une charge positive.

Une fois que des charges négatives et positives sont présentes sur le disque avant de la machine Wimshurst, le disque arrière est déclenché pour générer également des charges positives et négatives, afin de créer des polarités négatives-positives. Ce processus se poursuit tant que les disques tournent en sens inverse, jusqu’à ce que tant de charges positives et négatives soient induites qu’elles ne puissent pas être contenues et qu’elles « explosent » en de minuscules étincelles. On peut visualiser que les disques ne peuvent contenir qu’une charge positive et une charge négative, ainsi lorsque les charges supplémentaires passent par le peigne collecteur, ce dernier collecte les charges et les stocke à l’intérieur des condensateurs. Un peigne recueille toutes les charges négatives dans un bocal, tandis que l’autre peigne recueille les charges positives dans un autre bocal.