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May 18, 2023

A Imortalidade Eletrostática de James Wimshurst

O engenheiro britânico James Wimshurst não inventou a máquina que leva sua

O engenheiro britânico James Wimshurst não inventou a máquina que leva seu nome. Mas graças a seus muitos refinamentos para um tipo distinto de gerador eletrostático, agora temos a máquina de influência de Wimshurst.

As máquinas de influência datam do século XVIII. Eles são uma classe de gerador que converte trabalho mecânico em energia eletrostática por indução. Em meados do século 19, os físicos alemães Wilhelm Holtz e August Toepler desenvolveram cada um um modelo que apresentava discos de vidro verticais rotativos. Foi com esse estilo de gerador que Wimshurst começou a mexer em sua oficina caseira no início da década de 1880. Em 1883, ele solidificou seu projeto.

A máquina Wimshurst, como existe hoje, tem dois discos isolados, geralmente feitos de plástico, mas às vezes ainda feitos de vidro, com placas condutoras de metal posicionadas ao redor das bordas. Os discos são montados em um único eixo e giram em direções opostas quando acionados por uma manivela.

À medida que os discos giram, uma pequena carga inicial, positiva ou negativa, em uma placa de metal se moverá em direção a uma escova de ponta dupla no segundo disco. Quando a placa se alinha com a escova, ela induzirá uma carga igual e oposta na placa diretamente oposta a ela no outro disco. A carga resultante, por sua vez, causa uma carga oposta em uma placa do primeiro disco. Enquanto isso, as placas do segundo disco induzem cargas no primeiro disco. Os pentes coletores de metal separam as cargas em positivas e negativas e as conduzem para dois capacitores de jarra de Leyden. O acúmulo acaba descarregando com uma faísca que salta a lacuna entre dois terminais e o processo começa novamente. Uma máquina Wimshurst de mesa pode produzir até 50.000 ou 60.000 volts, como demonstra este vídeo:

Animate It - Wimshurst Machine www.youtube.com

O design simples era fácil de reproduzir e operar, e assim as máquinas de Wimshurst chegaram a laboratórios, escolas e até mesmo às casas de vitorianos abastados. Por causa da alta voltagem que podiam produzir, as máquinas foram usadas para excitar os tubos de Crookes e gerar raios-X para imagens médicas durante o início do século XX.

Quando Wimshurst morreu repentinamente em sua casa em 3 de janeiro de 1903, aos 71 anos, os editores da Nature o consideraram digno de um obituário. Vinte e nove anos depois, no centenário de seu nascimento, a Nature voltou a publicar uma nota chamando-o de "um dos mais conhecidos inventores de máquinas elétricas da última parte do século XIX". E, no entanto, que eu saiba, não há nenhuma biografia completa e dedicada do homem. Na verdade, a maioria das pesquisas on-line revela o mesmo conjunto de detalhes observados nos relatórios originais da Nature: ele era filho do construtor naval Henry Wimshurst (o construtor pioneiro do navio de propulsão a parafuso Arquimedes); aprendiz na Thames Iron Works; inspetor de navios para o Lloyd's Register; de 1865 a 1874, chefe do Liverpool Underwriters' Registry; e, finalmente, nos últimos 25 anos de sua vida profissional, até atingir a idade de aposentadoria compulsória de 67 anos, principal agrimensor da Junta Comercial.

James Wimshurst desenvolveu suas máquinas homônimas em seu tempo livre. De dia, era agrimensor naval da British Board of Trade.Antônio Carlos M. de Queiroz/Wikipedia

As atividades elétricas de Wimshurst eram inteiramente um hobby, algo que ele fazia em seu tempo livre em sua casa em Clapham, no sudoeste de Londres. Com a ajuda de seus dois filhos, criou um laboratório e uma oficina onde mexeu em máquinas de influência até aperfeiçoar seu projeto. Wimshurst fez mais de 90 de suas máquinas homônimas. A maioria cabe facilmente em uma mesa, como esta preservada no Museu de Ciências de Londres, que mede 56 por 67 por 30,5 centímetros. Mas ele também criou uma máquina excepcionalmente grande com 2,1 metros de altura e que está em exibição no Museu de Ciência e Indústria de Chicago. (A máquina da foto acima está no Yale Peabody Museum of Natural History, em New Haven, Connecticut. Foi fabricada na Alemanha e vendida nos Estados Unidos pela James W. Queen & Co.)