Wimshurst elektriseermachine

[jkien]

Misschien is de isolatie rond een van de onderdelen niet in orde. Bouw een simpele elektroscoop van een glazen potje en aluminiumfolie (zie youtube). Breng lading aan op een onderdeel van de (stilstaande) elektriseermachine, en kijk met de elektroscoop of de lading blijft zitten of dat hij onverhoopt weglekt.

Je opstelling wijkt af van de klassieke Wimshurst machine doordat je de twee diagonale conductorarmen met elkaar verbonden hebt door het metalen statief, zoals eerder ter sprake kwam.1 Als je de kartonnen Wimshurstmachine nog hebt zou je met een koperdraadje kunnen controleren of die verbinding een ongunstig effect heeft.

[CoenCo]

Je opstelling wijkt af van de klassieke Wimshurst machine doordat je de twee diagonale conductorarmen met elkaar verbonden hebt door het metalen statief, zoals eerder ter sprake kwam.1 Als je de kartonnen Wimshurstmachine nog hebt zou je met een koperdraadje kunnen controleren of die verbinding een ongunstig effect heeft.

wimshurst.png

Dat is een goede. Daarop terugkomend: het midden van de staaf is alléén potentiaalvrij als hij met beide platen “verbonden” is. Maar wat in de periode dat de ene plaat een fractie eerder contact maakt dan de andere?

[Professor Puntje]

Je opstelling wijkt af van de klassieke Wimshurst machine doordat je de twee diagonale conductorarmen met elkaar verbonden hebt door het metalen statief, zoals eerder ter sprake kwam.1

Die elektrische verbinding moet dan wel in het midden van de armen zijn. Was die verbinding er bij de klassieke machine niet?

[Xilvo]

Je opstelling wijkt af van de klassieke Wimshurst machine doordat je de twee diagonale conductorarmen met elkaar verbonden hebt door het metalen statief, zoals eerder ter sprake kwam.1

Die elektrische verbinding moet dan wel in het midden van de armen zijn. Was die verbinding er bij de klassieke machine niet?

Waarom zou dat uitmaken?

[Professor Puntje]

Dat vraag ik mij inmiddels zelf ook af. Stel dat we de bewegende gif op de Wikipedia zo aanpassen dat de conductor-armen aan aarde zaten, zou de machine dan nog moeten werken?

[Michel Uphoff]

Allereerst allen, hartelijk dank voor de inbreng en belangstelling. Dit wordt zeer op prijs gesteld.
Hier per opmerking kort mijn inbreng:

HansH: Misschien een keer goed droog maken met een fohn.
wat voor materiaal is de bruine isolatie?

Fohn is een slecht plan met acrylaat, dat vervormt al vrij snel. Maar vocht in het acrylaat zou een mogelijke bron van ellende kunnen zijn. Wat er op dit moment tegen spreekt is dat de kleine kartonnen machine in dezelfde ruimte geen last van eventueel vocht lijkt te hebben. Maar, uitzoekpuntje.
Die bruine plaat is een composiet kunststof genaamd celleron, een zusje van pertinax. Het kent een uitstekende elektrische isolatie.

PP: Ik vraag mij af of de pinnetjes aan de collector armen wel lading oppikken. Wat gebeurt er als je daar even borsteltjes zet?
HansH: Hoe scherp zijn de puntjes van de collecorkammen? Dat moeten hele scherpe naalden zijn lijkt mij.

De puntjes leken mij scherp genoeg, maar omdat ook ik twijfelde heb ik ze al een keer vervangen door sleepborsteltjes, zonder resultaat.

CoenCo: deze mogelijk als spanningsbron gebruiken voor de verdachte machine
...
als alle machines die rare gekruiste-snaar constructie hebben

Dat is een goed idee, ik kan daarmee eens kijken of ik ergens een lek kan vinden. Wat betreft die niet gekruiste snaren, nee dat kan voor zover ik kan verzinnen geen denkbaar effect op de werking hebben. Er zijn overigens wel Wimshurst machines met eenzelfde snaaraandrijving als ik bedacht had (zul je altijd zien dat je niet de eerste met een puik idee bent..)

oooVincentooo: Waarom zitten de bollen op de collectoren?

Om de lading te spreiden en zo een lokaal te grote veldsterkte zo lang mogelijk uit te stellen. Maar ook zonder die bollen is er geen vonkoverslag.

JKien: Bouw een simpele elektroscoop

Goed plan, zeker in combinatie met de tip van CoenCo!

JKien: Als je de kartonnen Wimshurstmachine nog hebt zou je met een koperdraadje kunnen controleren of die verbinding een ongunstig effect heeft.

Ja, dat was ook mijn eerste twijfelpunt. Maar helaas, de kartonnen Wimshurst doet het nog steeds uitstekend als ik de centra van beide conductorarmen elektrisch met elkaar verbind.

Iemand nog een idee waarom de machine niets doet als ik de conductorarmen correct heb staan, en een feestje van ozon en corona geeft als ik ze verkeerd plaats?

Ik ga vanavond of morgen als eerste eens met de gecombineerde tip van CoenCo en Jkien aan de slag. Daar moet toch informatie uit kunnen komen die mij verder helpt.

[Professor Puntje]

Staan de collector-armen wel haaks op elkaar? Op de foto lijkt dat niet het geval....

[Xilvo]

Is de eerste foto ook al van de "foute" configuratie?

Heb je geprobeerd de conductorarmen net een klein beetje te verdraaien?
Ik vermoed dat ze contact met een sector moeten maken als die pal tegenover een andere staat.

[Xilvo]

Vreemd dat hij bij een foute configuratie wel iets doet.
Geeft die ozonlucht niet aan dat er al ontlading bezig is terwijl dat niet de bedoeling is?

Is die corona zichtbaar, waar zit die dan?

[Michel Uphoff]

PP: Staan de collector-armen wel haaks op elkaar? Op de foto lijkt dat niet het geval....

Dat is ook niet nodig, vaak worden de armen op 11-17 en 13-19 uur gezet voor de hoogste spanning.

@Xilvo:

>> Is de eerste foto ook al van de "foute" configuratie? <<
Geen idee wat de eerste foto was, maar grote kans dat de armen gewoon willekeurig stonden.

>> Heb je geprobeerd de conductorarmen net een klein beetje te verdraaien? <<
Jazeker.

>>Ik vermoed dat ze contact met een sector moeten maken als die pal tegenover een andere staat.<<
Klopt, en dat doen ze ook.

>> Vreemd dat hij bij een foute configuratie wel iets doet. <<
Ja, hersenkrakertje.

>> Geeft die ozonlucht niet aan dat er al ontlading bezig is terwijl dat niet de bedoeling is? <<
Nou, dat hoeft niet. Ook een goed werkende Wimshurst geeft natuurlijk ozongeur.

>> Is die corona zichtbaar, waar zit die dan? <<
Jazeker als een vage blauwe gloed met zacht sissende vonkoverslag. Zichtbaar bij alle vier de sleepborstel-sector contacten en bij de tandjes van de collectoren, hoewel daar beduidend minder sterk.

[WillemB]

Of geen lading opbouw of (hoogohmige) sluiting, zit er wellicht een coating op het perspex ?

[Michel Uphoff]

zit er wellicht een coating op het perspex

Werd niet vermeld, maar is zeker de moeite van het uitzoeken waard.

geen lading opbouw

Opbouw in de zin van onvoldoende stroomsterkte genereren is een mogelijkheid, maar weglekken is nu mijn hoofdverdachte.

[Michel Uphoff]

Voortuitgang!

Volgende testjes gedaan:

• De kleine kartonnen Wimshurst getest. Zonder echt hard hoeven te draaien trok ik daar eenvoudig een vonkboogje van 2 cm (20.000 á 60.000 volt) mee.
• Dmv draadverbindingen tussen de Leidse flessen de grote Wimshurst op de kleine aangesloten. De kogels van de kleine ver uiteen gezet, en die van de grote dicht bijeen. Slechts met de allergrootste moeite kon ik een vonkje van een millimeter op de grote machine trekken. Conclusie: Er lekt heel wat weg! Maar waar?
• De Leidse flessen van de grote machine afgekoppeld en weer getest. Nu kon ik een vonkboogje van drie millimeter trekken. Merkbaar meer (dus de Leidse flessen lekken, waar?), maar nog wel een heel stuk minder dan bij het kartonnen speeltje.
• Beide collectorkammen verwijderd. Nu hebben we in wezen twee elektroden die in positie worden gehouden door een steunbalkje van 40 centimeter celleron. Tot mijn niet geringe verbazing bleef de maximale vonklengte 3 millimeter.
• Conclusie: Het zou aan het celleron liggen? Maar dat kent volgens opgave een doorslagspanning van 15 kV per millimeter (zie afbeelding). En de lengte is bijna 40 cm!

  

• Een staafje POM-C (goed isolerende kunststof) gepakt en een tijdelijke opstelling gemaakt:

  

• Zonder moeite trok ik weer een vonkboog van 2 cm. Vervolgens de celleronbalk zekerheidshalve in dezelfde opstelling gebruikt: 3 mm booglengte met moeite. Hoezo een uitstekende isolator?
• Het celleron met alcohol ontvet. Resultaat: vonkjes van 5 mm waren mogelijk.

Mijn vermoeden is, dat er een laklaag op dat celleron zit (de plaat heeft echt hoogglans, zie voorgaande afbeeldingen) en dat die laklaag geen goede isolator is. Morgen schuur ik dat hele balkje grondig mat, ontvet het nogmaals goed en dan kijk ik of ik ook daarmee tot een vonkbrug van 2 cm kan komen. Zo nee, dan moet ik ander materiaal gaan gebruiken.
V.w.b. de Leidse flessen; dat deze ook lekken is niet verwonderlijk, bodem en dak zijn van celleron (zie voorgaande afbeeldingen).

Voorlopig lijkt het er op dat ik in de luren ben gelegd door foutieve of onvolledige specs?

[HansH]

Voortuitgang!

Volgende testjes gedaan:

• De kleine kartonnen Wimshurst getest. Zonder echt hard hoeven te draaien trok ik daar eenvoudig een vonkboogje van 2 cm (20.000 á 60.000 volt) mee.
  
  Mijn vermoeden is, dat er een laklaag op dat celleron zit
  
  Voorlopig lijkt het er op dat ik in de luren ben gelegd door foutieve of onvolledige specs?

Je zou eens een stukje celleron kunnen bevestigen tussen de 2 geleiders aan de uitgang van jouw kartonnen versie. als er geleiding is dan zal daardoor ook daar de lengte van de vonk minder worden.
Het gaan om de specifieke weerstand. Ik zie in jouw lijst je iets van 16 ohm cm en een 10. daar kan ik niet zoveel mee. specifieke weerstand is ook iets anders dan doorslagspanning.

als ik zoek op resistivity dan kom ik voor Celleron (pertinax) op waarden van 10^7-10^8.
https://xiongyi888.en.alibaba.com/produ ... sheet.html
goede isolatoren komen tot veel hogere waarden
https://omnexus.specialchem.com/polymer ... esistivity. polystyreen bv zelfs tot 10^18 ohmcm

[CoenCo]

Het gaan om de specifieke weerstand. Ik zie in jouw lijst je iets van 16 ohm cm en een 10. daar kan ik niet zoveel mee. specifieke weerstand is ook iets anders dan doorslagspanning.

als ik zoek op resistivity dan kom ik voor Celleron (pertinax) op waarden van 10^7-10^8.
https://xiongyi888.en.alibaba.com/produ ... sheet.html
goede isolatoren komen tot veel hogere waarden
https://omnexus.specialchem.com/polymer ... esistivity. polystyreen bv zelfs tot 10^18 ohmcm

Uitgaande van die (onbetrouwbare chinese) waarde:

10^7 Ohmcm / (dwarsoppervlak in cm^2) * lengte (in cm) = weerstand (in Ohm).

Eenheidscheck: (Ohm * cm / (cm^2)) * cm=Ohm

aanname: dwarsoppervlak = 2x3cm. Lengte is 40cm.
10^7/6*40 = 66.6*10^6 Ohm = 67 MegaOhm.
Dat is aanzienlijk meer dan de 2 MegaOhm die je maximaal met een huis-tuin-en-keuken multimeter kan meten.