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Jun 22, 2023

James Wimshurst의 정전기 불멸

영국 엔지니어 James Wimshurst는 자신의 힘을 견디는 기계를 발명하지 않았습니다.

영국 엔지니어 James Wimshurst는 자신의 이름을 딴 기계를 발명하지 않았습니다. 그러나 독특한 유형의 정전기 발생기에 대한 그의 많은 개선 덕분에 우리는 이제 Wimshurst 영향 기계를 갖게 되었습니다.

영향력 기계의 역사는 18세기로 거슬러 올라갑니다. 유도를 통해 기계적 작업을 정전기 에너지로 변환하는 발전기 종류입니다. 19세기 중반까지 독일의 물리학자 빌헬름 홀츠(Wilhelm Holtz)와 아우구스트 퇴플러(August Toepler)는 각각 회전하는 수직 유리 디스크를 특징으로 하는 모델을 개발했습니다. Wimshurst가 1880년대 초에 그의 집 작업장에서 만지작거리기 시작한 것이 바로 이러한 스타일의 발전기였습니다. 1883년에 그는 자신의 디자인을 확고히 했습니다.

오늘날 존재하는 Wimshurst 기계에는 종종 플라스틱으로 만들어지지만 때로는 유리로 만들어지는 두 개의 절연 디스크가 있으며, 테두리 주위에 금속 전도판이 배치되어 있습니다. 디스크는 단일 축에 장착되어 있으며 수동 크랭크로 구동할 때 반대 방향으로 회전합니다.

디스크가 회전함에 따라 한 금속판에 있는 작은 양전하 또는 음전하가 두 번째 디스크의 양단 브러시 쪽으로 이동합니다. 판이 브러시와 정렬되면 반대편 디스크의 판에 동일하고 반대되는 전하가 유도됩니다. 결과적인 전하는 첫 번째 디스크의 플레이트에 반대 전하를 발생시킵니다. 한편, 두 번째 디스크의 플레이트는 첫 번째 디스크의 전하를 유도합니다. 금속 수집기 빗은 전하를 양극과 음극으로 분리하여 두 개의 Leyden 병 커패시터로 전도합니다. 축적된 물질은 결국 두 단자 사이의 간격을 뛰어넘는 스파크와 함께 방전되고 프로세스가 다시 시작됩니다. 이 비디오에서 볼 수 있듯이 탁상용 Wimshurst 기계는 최대 50,000 또는 60,000V를 생산할 수 있습니다.

애니메이션화 - Wimshurst Machinewww.youtube.com

단순한 디자인은 재현과 작동이 쉬웠기 때문에 Wimshurst 기계는 실험실, 학교, 심지어 부유한 빅토리아 시대 사람들의 집에도 적용되었습니다. 그들이 생산할 수 있는 고전압 때문에 이 기계는 20세기 초에 크룩스관을 자극하고 의료 영상용 X선을 생성하는 데 사용되었습니다.

Wimshurst가 1903년 1월 3일 71세의 나이로 그의 집에서 갑자기 사망했을 때 Nature의 편집자들은 그가 사망 기사에 올 만한 가치가 있다고 판단했습니다. 29년 후, 그의 탄생 100주년을 맞아 네이쳐(Nature)지는 그를 "19세기 후반 전기 기계의 가장 유명한 발명가 중 한 명"이라고 부르는 메모를 다시 출판했습니다. 그러나 내가 아는 한, 그 사람에 대한 헌신적이고 완전한 전기는 없습니다. 실제로 대부분의 온라인 검색에서는 Nature의 원본 보고서에 언급된 것과 동일한 세부 정보가 검색됩니다. 그는 조선업자 Henry Wimshurst(나사 추진 선박 아르키메데스의 선구적인 건조자)의 아들이었습니다. Thames Iron Works의 견습생; Lloyd's Register의 측량사 선박; 1865년부터 1874년까지 리버풀 보험업자 등록소장을 역임했습니다. 그리고 마지막으로 직장생활의 마지막 25년 동안 정년퇴직 연령인 67세에 도달할 때까지 무역위원회의 주요 조선공 검사관으로 일했습니다.

James Wimshurst는 여가 시간에 자신의 이름을 딴 기계를 개발했습니다. 낮에는 영국 무역위원회의 조선공 측량사로 일했습니다.Antônio Carlos M. de Queiroz/Wikipedia

Wimshurst의 전기 관련 연구는 전적으로 취미였으며, 여가 시간에 런던 남서부의 Clapham에 있는 자신의 집에서 했던 일이었습니다. 두 아들의 도움으로 그는 자신의 디자인을 완성할 때까지 영향력 기계를 만지작거리는 실험실과 작업장을 만들었습니다. Wimshurst는 자신의 이름을 딴 기계를 90개 이상 만들었습니다. 대부분은 런던 과학 박물관에 보존되어 있는 56 x 67 x 30.5cm 크기의 테이블 상판에 쉽게 맞습니다. 그러나 그는 또한 높이가 2.1미터에 달하는 매우 큰 기계 하나를 만들어 시카고의 과학 산업 박물관에 전시하고 있습니다. (상단 사진의 기계는 코네티컷 주 뉴 헤이븐에 있는 예일 피바디 자연사 박물관에 있습니다. 이 기계는 독일에서 제조되었으며 James W. Queen & Co.가 미국에서 판매했습니다.)