Wimshurst elektriseermachine

[HansH]

[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.

vandaar ook dat ik aangaf dat het een dikke potloodstreep moet zijn (bericht za 03 okt 2020, 18:14) Dan heb je de invloed van het papier op de weerstand sterk teruggebracht omdat dan ook in de porien koolstof zit. maar je kunt natuurlijk ook gewoon hoogohmige weerstanden in serie zetten als je er maar genoeg van koopt kun je alles maken. Discussie over potlood begint nu een beetje af te leiden in dit topic volgens mij.

[Michel Uphoff]

Nog wat kleine aanpassingen gedaan:

• De hoeken en randen van het verbindingsplaatje tussen de elektrode en de collector afgerond om corona daar te minimaliseren
• De perspex handvatten iets dieper ingeboord zodat de afstand tussen buitenkant Leidse fles en blootliggend metaal van elektrode wat groter is vanwege vonkoverslag daar bij grote booglengte
• De bovenzijde van de buitenste condensatorplaat 1,5 cm laten zakken zodat de afstand tussen de centrale aansluiting en de buitenzijde wat groter wordt, ivm vonkoverslag daartussen bij grote booglengte tevens vergroot hierdoor de afstand naar de elektroden nog wat.
• De borsteltjes schoongemaakt en het contact iets verbeterd, de schijven goed schoongemaakt.
• Opbergplateau voor de electrodekoppen gemaakt:

Ik ben heel tevreden met het resultaat, want nu trek ik vonken van iets meer dan 15 centimeter (dat is toch enige honderduizenden volts) en dat zit vrij dicht tegen het maximaal haalbare aan. Hier een animatie van een aantal ontladingen achter elkaar gezet (even op klikken om te starten):

Verder attached paper gevonden dat belooft (ik moet het nog doornemen) wat meer inzicht te geven over wat er zich nu allemaal precies afspeelt tijdens zo'n ontlading:

Ionization_processes_in_spark_discharge_plasmas

(219.92 KiB) 248 keer gedownload

Ik vind de machine nu af

[jkien]

Ziet de Wimshurstvonk er voor het blote oog net zo blauw uit als op je fotografische beelden? Ik zou verwachten dat de kleur hetzelfde is als de vonk van een eenvoudige plasmaaansteker, maar die ziet er voor het blote oog lichtpaars uit.

Ik zag op de website van Dietrich Zawischa (link) de spectra van een Wimshurstvonk en stikstof en zuurstof. Het Wimshurstspectrum bevat duidelijk stikstoflijnen, en nauwelijks zuurstoflijnen. Zawischa verklaart niet waarom er geen zuurstoflijnen te zien zijn; misschien gewoon omdat lucht 4x meer stikstof bevat dan zuurstof. Er gebeurt best wel wat met de zuurstofmoleculen want je kunt ruiken dat er ozon ontstaat.

(spectra van Zawischa)

[Michel Uphoff]

Deze kleur (foto van een aantal berichten terug) komt wel redelijk overeen met wat ik met het blote oog ook zie:

[Michel Uphoff]

Een El Cheapo multimetertje met een inwendige weerstand van 1 MΩ, in serie met een hoogspanningsweerstand van 10 GΩ, aangesloten op de elektroden van de Wimshurst machine. Alles van het metalen blad weggehouden met wat kunststof buismateriaal om het doorslaggevaar via die route te minimaliseren en de afstand tussen de kogels van de elektroden op 1 cm gezet, zodat de spanning in beginsel niet verder op kon lopen dan ruwweg 20.000 volt. De Leidse flessen waren afgeschakeld.

Zo zou ik dus het voltage van mijn Wimshurst machine moeten kunnen meten, dacht ik.

Het begon redelijk; het gemeten voltage liep na het starten van de machine netjes op: 0,1 V naar 2 V en toen sloegen de eerste vonken tussen de elektroden over, en was dat multimetertje direct zo dood als een pier.

Nadenkend over dit fenomeen vermoed ik dat ondanks dat er geen spoel o.i.d. in het circuit zit er toch voldoende zelfinductie is ontstaan door de plotselinge ontlading. Het amperage is immers in die paar microseconden van de vonkoverslag aanmerkelijk, en dat lijkt mij ondanks de lage zelfinductie van wat draadjes en de Wimshurstonderdelen zoveel spanning op te kunnen leveren dat het metertje dit niet overleefde.

Ziet iemand een meer plausibele verklaring?

[jkien]

Dat is onverwacht. Je 10 GΩ weerstand is een spoel van 10 windingen, zou dat misschien de schuldige zijn?

[Michel Uphoff]

Nee die is niet gebruikt, die had veel te veel last van corona.
Het is de rode staaf op de foto. Een 10 GΩ hoogspanningsweerstand goed voor 100 kV.
De koolstof daarop is in een zig-zag patroon aangebracht.

[jkien]

Zou een nieuw multimetertje met een parallelle condensator wel overleven?

[Michel Uphoff]

Mogelijk wel, maar wellicht knallen die ook gewoon door door die zelfinductie.

[CoenCo]

Overstappen op een draaispoelmeter? Als er geen electronica in zit, kan het ook niet stuk

[HansH]

Ziet iemand een meer plausibele verklaring?

wat er denk ik gebeurt is dat er common mode spanningen ontstaan tussen de zwarte draad van de multimeter die direct aan de hoogspanning zit en aarde. de capaciteit tussen beide elektrodes en aarde wordt bij een doorslag direct ontladen, dus krijg je een grote spanningspiek tussen de zwarte draad en aarde en de rode draad en aarde. alles is immers onderling gekoppelt va kleine parasitaire capaciteiten. Daarnaast geeft een vonk ook een magnetisch veld wat een hoge inductiespanning indiceert in alle draden in de omgeving.
Dus op die manier kan er alsnog een hoge spanning op je meter komen te staan waardoor de ingangen van de elektronica in de meter stuk gaan.

[Michel Uphoff]

@CoenCo: Overstappen op een draaispoelmeter?

Ik zou 10 µA maximale schaal nodig hebben. Zijn er zulke zeer gevoelige draaispoelmetertjes?

wat er denk ik gebeurt is dat er common mode spanningen ontstaan tussen de zwarte draad van de multimeter die direct aan de hoogspanning zit en aarde.

Het geheel was goed geïsoleerd van de aarde, en de spanning was beperkt tot ongeveer 20 kV.

Daarnaast geeft een vonk ook een magnetisch veld wat een hoge inductiespanning indiceert in alle draden in de omgeving.

Ja, daar zal het denk ook ik in gezocht moeten worden. Het is in de buurt van de Wimshurst best een spannende omgeving. De haren op mijn armen springen bij iedere vonkoverslag rechtop. Vooral in het pikkedonker is het een mooi spektakel met een soort Sint-Elmsvuur op diverse plekken. Zelfs de sectoren die net voorbij de neutralisatieborstels zijn gedraaid geven een spookachtig licht. En vandaag lukte het mij om in een redelijk vacuüm gepompte buis van 60 cm lengte een prachtige (groen, geel, blauw) maar zwakke lichtshow over de volle lengte te creëren. Jammer dat de camera in mijn smartphone echt veel meer licht nodig heeft voor een opname.

[HansH]

Het geheel was goed geïsoleerd van de aarde, en de spanning was beperkt tot ongeveer 20 kV.

Ik had het daar over capacitieve koppeling. dat kun je niet isoleren.
het is dv/dt en C, bv 100fF naar aarde.

[CoenCo]

@CoenCo: Overstappen op een draaispoelmeter?

Ik zou 10 µA maximale schaal nodig hebben. Zijn er zulke zeer gevoelige draaispoelmetertjes?

wat er denk ik gebeurt is dat er common mode spanningen ontstaan tussen de zwarte draad van de multimeter die direct aan de hoogspanning zit en aarde.

Het geheel was goed geïsoleerd van de aarde, en de spanning was beperkt tot ongeveer 20 kV.

Daarnaast geeft een vonk ook een magnetisch veld wat een hoge inductiespanning indiceert in alle draden in de omgeving.

Ja, daar zal het denk ook ik in gezocht moeten worden. Het is in de buurt van de Wimshurst best een spannende omgeving. De haren op mijn armen springen bij iedere vonkoverslag rechtop. Vooral in het pikkedonker is het een mooi spektakel met een soort Sint-Elmsvuur op diverse plekken. Zelfs de sectoren die net voorbij de neutralisatieborstels zijn gedraaid geven een spookachtig licht. En vandaag lukte het mij om in een redelijk vacuüm gepompte buis van 60 cm lengte een prachtige (groen, geel, blauw) maar zwakke lichtshow over de volle lengte te creëren. Jammer dat de camera in mijn smartphone echt veel meer licht nodig heeft voor een opname.

50micro-A is al redelijk gangbaar: https://www.okaphone.com/artikelen.asp?groep=1433

Verkijk je overigens niet op de interne capaciteit van digitale meters. Daar zit volgens mij meestal een kleine condensator in die als low-pass filter werkt.

[WillemB]

Volgens mij is tijdens de opbouw van de hoogspanning is de stroom vrij klein in de keten,
dus de hele meet opstelling inclusief multimeter, komen samen op een heel hoog potentiaal.

Zelfde als er helemaal geen stroom meer loopt is het potentiaal overal gelijk.

Zoalang er geen ontlading is is er niets aan de hand, maar tijdens ontlading gaan de panelen schuiven,
en kunnen de potentiaal verschillen hoog oplopen, de vraag is of dat in een schema te analyseren is.
Vooral als er nog condensatoren in de multimeter zitten..?

Meters van 50 uA zijn goed verkrijgbaar diverse zaken verkopen deze.

Heb je het inwendige van de multimeter al bekeken op zichtbare schade ?