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Jun 22, 2023

ジェームズ・ウィムズハーストの静電気的不滅性

L'ingegnere britannico James Wimshurst non ha inventato la macchina che porta il suo nome.

英国のエンジニア、ジェームス ウィムズハーストは、彼の名前を冠した機械を発明したわけではありません。 しかし、特徴的なタイプの静電発生器に対する彼の多くの改良のおかげで、私たちは現在ウィムズハースト インフルエンス マシンを手に入れました。

インフルエンス マシンの歴史は 18 世紀にまで遡ります。 これらは、誘導を通じて機械的仕事を静電エネルギーに変換する発電機の一種です。 19 世紀半ばまでに、ドイツの物理学者ヴィルヘルム ホルツとアウグスト テプラーはそれぞれ、回転する垂直ガラス ディスクを特徴とするモデルを開発しました。 ウィムズハーストが 1880 年代初頭に自宅の作業場でいじくり始めたのは、この形式の発電機でした。 1883 年までに、彼はデザインを固めました。

現在存在するウィムズハースト機械には 2 つの絶縁ディスクがあり、多くの場合プラスチックで作られていますが、ガラスで作られることもあり、リムの周囲に金属の導電プレートが配置されています。 ディスクは 1 つの軸に取り付けられており、ハンド クランクで駆動すると反対方向に回転します。

ディスクが回転すると、1 つの金属プレート上の正または負の小さな開始電荷が、2 番目のディスク上の両端ブラシに向かって移動します。 プレートがブラシと整列すると、もう一方のディスク上でその真向かいにあるプレートに等しい逆向きの電荷が誘導されます。 結果として生じる電荷は、次に最初のディスク上のプレートに逆の電荷を引き起こします。 一方、2 番目の円盤上のプレートは、1 番目の円盤に電荷を引き起こします。 金属コレクタコームは電荷を正と負に分離し、2 つのライデン瓶コンデンサに伝導します。 蓄積されたものは最終的に 2 つの端子間のギャップを飛び越える火花で放電され、プロセスが再び始まります。 このビデオが示すように、卓上型の Wimshurst マシンは最大 50,000 ボルトまたは 60,000 ボルトを生成できます。

アニメーション化 - Wimshurst Machinewww.youtube.com

シンプルな設計は再現も操作も簡単だったので、ウィムズハーストの機械は研究室、学校、さらには裕福なビクトリア朝の家庭にも導入されました。 高電圧を生成できるため、この機械は 20 世紀初頭にクルックス管を励起し、医療画像処理用の X 線を生成するために使用されました。

ウィムズハーストが1903年1月3日に自宅で71歳で突然亡くなったとき、ネイチャー誌の編集者は彼が死亡記事に値すると考えた。 29年後、彼の生誕100周年にあたり、ネイチャー誌は再び彼を「19世紀後半の最も有名な電気機械の発明家の一人」と称するメモを発表した。 それにもかかわらず、私の知る限り、この男の本格的な伝記は存在しない。 実際、ほとんどのオンライン検索では、Nature のオリジナルのレポートに記載されているのと同じ一連の詳細が表示されます。彼は造船業者ヘンリー ウィムズハースト (スクリュー推進船アルキメデスの先駆的な建造者) の息子でした。 テムズ製鉄所の見習い。 測量士をロイドレジスターに送ります。 1865年から1874年までリバプール保険証券登録簿の責任者を務めた。 そして最後に、67 歳の定年退職年齢に達するまでの最後の 25 年間、貿易委員会の主任船大工測量士を務めました。

James Wimshurst は、余暇を利用して彼の名を冠したマシンを開発しました。 日中、彼は英国貿易委員会の船大工測量士でした。Antônio Carlos M. de Queiroz/Wikipedia

ウィムズハーストの電気の研究は完全に趣味であり、ロンドン南西部のクラパムにある自宅で暇なときにやっていたものでした。 2 人の息子の助けを借りて、彼は研究室とワークショップを作り、デザインが完成するまでインフルエンス マシンをいじくり回しました。 ウィムズハーストは、彼の名を冠したマシンを 90 台以上製造しました。 ほとんどのものは、ロンドン科学博物館に保存されているこのもののように、56 x 67 x 30.5 センチメートルで、卓上に簡単に収まります。 しかし、彼は高さ 2.1 メートルの非常に大きな機械も作成し、シカゴの科学産業博物館に展示しました。 (上部の写真の機械は、コネチカット州ニューヘブンのイェール ピーボディ自然史博物館にあります。この機械はドイツで製造され、米国では James W. Queen & Co. によって販売されました。)

ウィムズハーストは、機械の改良点について特許を取得したことはありませんでしたが、自分の発明についての情報を広めることに熱心でした。 1886 年に彼は『静電気』という本を出版しました。 「インフルエンスマシン」の作り方と使い方。 そして 1888 年 4 月 27 日、彼は王立研究所で機械に関する講義を行いました。 彼の科学的業績が認められ、1898 年に王立協会のフェローに選出されました。 彼はまた、電気学会とレントゲン協会の会員であり、王立研究所の管理委員会のメンバーでもありました。

しかし、ウィムズハーストの歴史の中で私が最も興味深いと思う部分は、ネイチャー誌の死亡記事の最後の段落にある。「ウィムズハースト氏の科学研究はすべて、その研究に対する純粋な愛情のために行われたものであり、彼はそこからいかなる金銭的利益も受け取ることを頑なに拒否した。」 おそらくそれが、歴史家がまだ彼の伝記を書いていない理由です。彼らは真に利他的な発明家をどのように扱うべきかを知りません。

ウィムズハーストの機械は現在、簡単に購入できます。 これらは今でも学校や科学博物館で電気の基礎を説明するために使用されています。 ホームセンターのアイテムを使って独自のデバイスを構築することもできます。

Make マガジンの第 17 巻 (2009 年) では、ジェイク フォン スラットとして知られるスチームパンク愛好家がウィムズハースト マシンの作り方を説明しました。 (Von Slatt は、IEEE Spectrum の 2008 年 10 月の記事「The Steampunk Contraptors」にも登場しました。) 彼の最新の説明書は、5 部構成のシリーズでオンラインで入手できます。

ウィムズハースト マシンを自分で作ることに本気で取り組むことにした場合は、ビクトリア朝のパーラー トリックを中心にディナー パーティーを計画するという論理的な次のステップに進むことをお勧めします。 モノポリー、トリビアル・パースート、パルチーシを再び始めるよりも、明らかに電気に夢中だったビクトリア朝のようにパーティーをしてはいかがでしょうか。

はっきり言っておきますが、ヴィクトリア朝時代は 1 世紀以上も遡る傾向を継続しているだけでした。 ベン・フランクリンも電気を使ったゲームでゲストを楽しませるのが好きでした。 ウィムズハースト マシンのシンプルさのおかげで、1890 年代のパーティー参加者は、簡単に生成できる信頼できる電力源を手に入れることができました。

人気のあるゲームの 1 つは、電気キスと呼ばれるものでした。ウィムズハースト マシンの電源を入れ、求愛するカップルにそれぞれコンデンサーの 1 つを掴ませ、サプライズのために身を乗り出させます。 ボトルを回すよりも少し衝撃的です。 私が調べた文献には、キスをしているカップルが誤って感電死するという懸念は示されていなかったが、インディアナ大学物理学科のウェブサイトには、ウィムズハースト機械のデモンストレーションについて、「あまりにも多くのライデン瓶に接続すると致命的なショックを引き起こす可能性がある」という警告が掲載されている。

テクノロジーの無限の可能性を秘めた歴史的遺物を考察する継続シリーズの一部。

この記事の要約版は、「ウィムズハーストの静電的不死性」として 2023 年 6 月の印刷版に掲載されます。