Как работает шар тесла. Интерактивный музей «Лунариум

Хитроумные изобретения всегда заинтересовывают простых людей. То ли это сложный механизм, то ли что-то необычное, все равно всегда с увлечением можно смотреть на их работу. Иногда возникает идея о создании своего проекта. Ведь это так интересно! Сегодня популярным девайсом можно считать так называемый шар с молниями, по-другому - плазменная лампа. Выглядит такое изобретение очень эффектно. Поэтому немудрено, что многие самоделкины пытаются самостоятельно соорудить плазменную лампу. В теории нет ничего сложного, но как её сделать на практике?

Компоненты

Первый вопрос, который надо решить: «Что понадобится при создании этого агрегата?» Ведь плазменная лампа не валяется в гараже!

Для шара молний понадобится несколько важных компонентов. Первый - это обычная Чем больше она в размерах, тем дольше можно наблюдать разряды. По поводу вольтажа: тут он особой роли не играет. Ну, если придираться, то лампа на сто ватт сгодится отлично. Вторая деталь - плата, называемая предельным трансформатором. Этот компонент является одним из главных в данной схеме. От него будет зависеть все. Где можно найти такую плату? Для этого не нужно далеко ходить. Любой старый ламповый монитор от компьютера или «толстый» телевизор оснащен этой платой. Третий компонент - корпус. О нем заботиться не стоит, так как оболочка не влияет на работу плазменной лампы. Но для соблюдения техники безопасности, да и в целях эстетики картонный, деревянный или пластмассовый корпус не помешает. Также стоит знать об инструментах. Главным помощником при создании станет паяльник. Благодаря ему схема плазменной лампы сможет соединиться.

Правила безопасности

Соблюдение простых правил поможет уберечь себя и окружающих от непредвиденных травм. Следует помнить, что электрический ток - это не игрушка. Первое правило очень простое: к оголенным проводам голыми руками не прикасаться. Контакт производить только при помощи изолированных инструментов. Второе правило также касается проводов.

Только теперь стоит позаботиться о жизнеспособности схемы. Нужно располагать так, чтобы они при случае не касались друг друга. Иначе возможно краткое замыкание, которое приведет к неприятным последствиям. И еще одно важное правило, относящееся в большей мере к любителям попить кофе или чай во время работы. Очень не рекомендуется присутствие жидкостей на рабочем месте.

Плазменная лампа своими руками

Итак, настало время практики, ведь плазменная лампа уже ждет. Для начала стоит достать из старого монитора нужную для проекта плату. Для этого следует снять заднюю крышку монитора. От кнопки выключения должен отходить толстый, в большинстве случаев белый проводок.

Если проследить за ним далее, то он приведет к нужной плате. С помощью обычных кусачек стоит обрезать те провода, что мешают достать преобразователь. Они не нужны, поэтому работать можно грубо. Если все получилось, то можно переходить на следующий, более ответственный уровень. В дело вступает паяльник, потому что теперь задача номер один - припаять провода питания. Если перевернуть плату вверх ногами, то сбоку можно увидеть два черных проводка. Их нужно очистить от изоляции и подготовить к дальнейшему процессу.

Шнур питания стоит припаивать очень аккуратно, так как провода, отходящие от платы, очень тонкие. Одно неловкое движение, и можно испортить всю работу. После окончания место спайки нужно качественно обмотать изоляционной лентой. Но рано оставлять паяльник. Этот инструмент поможет еще в одном важном деле.

Сама лампа еще не присоединена к цепи. Для неё остался последний, самый толстый провод. Его также нужно припаять, только теперь к лампочке. Вот почти все приготовления окончены. В подготовленный корпус стоит поместить все устройства так, чтобы сверху осталась одна лампа. Тревожный момент - время проверки. Шнур питания вставляем в розетку, палец - на стекло. Если внутри появились молнии, значит, всё сделано правильно.

Проект

Как сделать плазменную лампу? Теперь этот вопрос не приведет в растерянность. Каждый, кто увлекается инженерией, просто обязан смастерить данный девайс. Он не только позволит не скучать, но и станет трофеем, который будет украшать почетный ряд изобретений.

Магический шар Тесла создан по прототипу серной лампы, сооружённой выдающимся физиком Николой Тесла ещё в конце XIX века. Принцип работы плазма светильника основан на высоком переменном напряжении, которое подаётся на центральный электрод. Поскольку внутреннее пространство заполнено разреженным газом, электро разряды образуют яркие замысловатые всполохи. Для работоспособности устройства необходимо подключение к электросети 220 вольт.

В результате получается электрический шар с молниями внутри, создающий завораживающее зрелище. От центра изделия к стеклянной колбе хаотично тянутся видимые разряды. Если дотронуться до стекла, они сконцентрируются в точке прикосновения на время контакта. Если хочется большего количества научной магии, можно провести оригинальный эксперимент: возьмите люминесцентную лампу (можно отключенную, а можно даже уже перегоревшую) и поднесите к шарику. Результат поразит наблюдателя - она загорится от плазмалампы.

Плазменный шар приносит совсем немного света, зато даёт целый фейерверк эмоций. Но магию нельзя использовать вне стен школы волшебства, поэтому стоит помнить о мерах предосторожности. Включенный прибор не следует оставлять наедине с детьми: сфера выполнена из тончайшего, хрупкого стекла. Нельзя прикасаться к поверхности металлическими предметами (например, кольцом) - иначе есть вероятность получить ожог. И не нужно включать плазменную лампу на слишком долгий срок (дольше 2-3 часов - например, на ночь), поскольку корпус перегревается и начинает выделять небольшие дозы озона.

Что за чудо этот плазменный шар!

И хотя в наш век квантовой физики человечество до сих пор еще по разным причинам сует пальцы в розетки, с электричеством мы знакомы не только на практике, но и по книгам!
Прочитав учебник физики, рядом с плазменной лампой ты кажешься себе покорителем молний. Однако, несмотря на уверения друзей, что «это не страшно», первое прикосновение к работающему светильнику дается все-таки с большим трудом.

Миниатюрные молнии, как тонкие жалящие жгуты, беспорядочно и внезапно пронизывают пространство от центра до самых стенок стеклянной сферы.

Сколько названий у этого декоративного светильника - плазменная лампа, плазменный шар, плазменная сфера … можно придумать и другие.

Но эти декоративные светильники делают не только в форме шара,

но и виде сердца, цилиндра, плоского диска и даже гантелей.

А самый большой плазменный шар диаметром в 1 метр находится в Центре науки «Technorama в Швейцарии.

А что такое плазма?

Твердое вещество при нагревании переходит в жидкое состояние, а затем в газ. Дальнейший нагрев газа ведет к ионизации атомов газа, электроны с внешних орбит отрываются от атомов. При температуре выше 100 ОООК вещество сильно ионизировано. Это и есть плазма. Плазму называют четвертым состоянием вещества.

Так, например, Солнце генерирует плазму - "солнечный ветер", который распространяется по Вселенной.

Понятие "плазмы" ввел Крукс в 1879 году для описания ионизованной среды газового разряда.

Поскольку плазма состоит из ионов и электронов, то под действием внешнего электрического поля, заряженные частицы приходят в движение, и возникает электрический ток в виде разрядов. Плазма электропроводна.

Однако при выполнении определенных условий, плазма может существовать и при более низкой температуре.

А с чего все началось?

В 18 веке М.В. Ломоносов впервые получил свечение газов при пропускании электрического тока через заполненный водородом стеклянный шар.

В 1856 году Генрихом Гейслером была создана первая газоразрядная лампа с возбуждением от соленоида и было получено синее свечение трубки.

В 90-х годах 19 века сербский изобретатель Никола Тесла получил патент на газоразрядную лампу, состоящую из стеклянной колбы с одним электродом внутри. Колба была заполнена аргоном. На электрод подавалось напряжения от катушки Тесла, при этом на конце электрода появлялось свечение. Сам Тесла назвал свое изобретение «газоразрядная трубка с инертным газом» и использовал ее исключительно для научных исследований плазмы.

В 1893 году Томас Эдисон получил люминесцентное свечение.

В 1894 году М. Моор создал газоразрядную лампу, испускающую розовое свечение, наполнив ее азотом и углекислым газом.

В 1901году П. Хьюитт продемонстрировал ртутную лампу, испускающую сине-зелёного свет.

В 1926 году Э. Гермер предложил покрывать внутренние стенки колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывал ультрафиолетовый излучение, испускаемое возбуждённой плазмой, в белый видимый свет. Э.Гермер был признан изобретателем лампы дневного света.

Во второй половине 20 века исследователи Б. Паркер и Дж. Фолк получили оригинальное свечение плазменных шаров, наполняя их различными смесями инертных газов. Эти плазменные шары в то время получили названия "светящиеся скульптуры" и "земные звезды". Именно в те годы декоративные плазменные светильники и приобрели современный вид.

Как устроен светильник «плазменный шар»?

Прозрачная стеклянная сфера установлена на подставке и заполнена смесью инертных газов под низким давлением. Шарик в середине сферы служит электродом. В цоколь лампы встроен трансформатор, который выдает на электрод переменное напряжение в несколько киловольт с частотой около 20-30 кГц.

Вторым электродом является окружающая стеклянная сфера или даже сам человек, если он прикасается к шару.

Изменяя состав газов внутри шара, можно получить «молнии» разных оттенков.

Когда Вы включаете лампу, возникает свечение в виде многочисленных электрических разрядов.

Молнии направлены по силовым линиям электрического поля. Если дотронуться пальцем до стекла, меняется электрическое поле внутри лампы, и электрические разряды смещаются в сторону контакта пальца со стеклом.

Особенно впечатляет работа плазменного шара в темноте.

Как работает плазменный шар?

Плазменный шар является газоразрядной трубкой (лампой) с инертным газом, в которой в результате ионизации газа можно наблюдать светящуюся плазму.

Несмотря на различные конструкции декоративных светильников принцип действия их одинаков.
При включении лампы носители зарядов (ионы и электроны), образующиеся в газе в результате фотоэмиссии, начинают ускоренно двигаться вдоль линий силового поля лампы. В результате ударного возбуждения и рекомбинации возникает характерное для данного газа свечение, наблюдается тлеющий разряд. Для возникновения и поддержания газового разряда в трубке требуется наличие электрического поля.

Вот прекрасное описание физики плазменного шара из книги «Динамика и информация», авт. Б.Б. Кадомцев - физик, академик АН СССР:

«Плазменный шар наполнен светящимися движущимися змейками. Каждая змейка - это плазменное образование типа слабо светящегося шнурового разряда.

Такой разряд называется тлеющим: он развивается между металлическим шаровым электродом, расположенным в центре всего устройства, и слабо проводящей металлизированной поверхностью стеклянного шара при не очень большом электрическом токе в газе низкого давления.

Каждая змейка разряда, а их может быть одновременно до двух десятков, в среднем вытянута в радиальном направлении.

Но она, как живая, все время немного изгибается и колеблется, имея несколько периодов изгиба вдоль своей длины.

На каждом из своих концов змейка имеет своеобразный трезубец, который как маленькая кошачья лапка, непрерывно шевелится, собирая заряды с соответствующего электрода.

Змейки-разряды находятся в беспрерывном движении. Кроме не прекращающегося извивания, каждая из змеек медленно поднимается вверх, очевидно в результате конвекции.

Собираясь в верхнем положении, змейки попарно сливаются между собой, и, таким образом, часть из них постоянно исчезает.

Напротив, в нижней части устройства непрерывно рождаются новые змейки, они множатся, расщепляясь надвое, и поднимаются вверх, чтобы там исчезнуть.

Вся эта картина, несмотря на свою сложность, качественно легко может быть понята с физической точки зрения.

Разумеется, теоретически гораздо проще представить себе абсолютно симметричный тлеющий разряд между внутренним и внешним электродами.Однако такой разряд неустойчив: из-за разогрева газа и понижения его локальной плотности с соответствующим понижением электросопротивления электрическому току выгоднее протекать по сравнительно узким каналам-трубкам.

Разряд распадается на плазменные шнуры. Будучи более легкими, эти шнуры всплывают вверх под действием силы Архимеда.

А взаимодействие шнуров с потоками газа и между собой приводит к образованию сложно организованной картины змеек, напоминавшей мифологическую голову медузы Горгоны.

Можно понять, почему на концах каждой змейки образуются кошачьи лапки.
Если проводимость электродов невелика, то прямо напротив разряда плотность поверхностного заряда становится меньше и концу змейки с противоположным по знаку зарядом удобно расщепиться и перебегать от точки к точке, собирая поверхностный заряд.

Плазменный шар завораживает и притягивает к себе кажущейся таинственностью: он похож на живое существо, осуществляющее сознательное движение.

В целом образуется сложная нелинейная физическая система с хаотическим типом движения. Для того, чтобы это движение поддерживалось длительное время, система должна быть открытой: через плазменный шар нужно непрерывно пропускать электрический ток от внешнего источника.

Змейки существуют только вследствие локального разогрева внутри шнурового разряда. Другими словами, внутри шнура газ должен подогреваться, а в целом все устройство находится при комнатной температуре. Избыточное тепло передается в воздух через стеклянную оболочку, т.е. плазменный шар превращает часть электрической энергии в тепло, которое рассеивается затем в окружающем пространстве».

Что можно и чего нельзя делать с плазменной лампой?

Можно без опаски прикасаться к стеклу работающего плазменного шара. «Наложением рук» на плазменный шар можно манипулировать молниями.

Если на плазменную лампу положить металлический предмет, вроде монеты, можно получить удар током или ожог, возникает электрическая дуга и прожигает стекло насквозь.

Если намочить поверхность лампы водой, то электрические разряды даже выходят за пределы стеклянного шара на несколько миллиметров. Они достаточно сильны и могут вызвать ожог

Одновременное прикосновение к лампе и к заземленному предмету приводит к поражению электрическим током.

Если к работающей плазменной лампе просто, держа в руке, поднести неоновую, люминесцентную или любую другую газоразрядную лампу, то она начнёт светиться, т.к. в металлическом объекте, расположенном вблизи плазменного шара, индуцируется ЭДС.

Высокая напряженность электрического поля вблизи плазменной лампы может создавать помехи в работе электронной аппаратуры.

Если плазменная лампа включена достаточно долго, то появляется запах озона.

Современные газоразрядные лампы, применяемые для освещения, устроены намного разнообразнее и сложнее, чем декоративный светильник «плазменный шар».

Однако все газоразрядные лампы работают на основе электрических разрядов в газах, и их с полным основанием можно назвать плазменными. Это и широко распространенные люминесцентные лампы.

В них электрический разряд происходит в парах ртути, в результате возникает невидимое ультрафиолетовое излучение, которое затем преобразуется люминофорным покрытием в видимый свет.

Это и газосветные лампы, где мы видим свет самого газового разряда.

Это и электродосветные лампы, в которых светятся электроды, возбуждённые газовым разрядом.

Создание "Плазменного шара"

Если вы хотите сделать красивое устройство в духе Теслы, которое бы демонстрировало красоту электрического тока, то можете попробовать создать "плазменный шар". Устройство состоит из двух частей: это генератор высокого напряжения и лампа накаливания. Но по сути "плазменный шар" это лампа накаливания, в которой вместо стандартного света вы будете видеть электрические дуги идущие от центра к точке прикосновения пальцев на поверхности лампы. Согласитесь, довольно красиво? Все что вам требуется, чтобы создать это устройство - это следовать инструкциям предоставленным в этой статье. Ну и конечно же небольшой набор материалов, список которых, вы сможете обнаружить ниже.

Для изготовления подобной игрушки, которая несомненно украсит ваш интерьер, нам понадобится:
1) Стандартная лампа накаливания,которая и станет "плазменным шаром".
2) Адаптер питания на 12 вольт и 5 ампер.
3) Мощный транзистор вроде КТ-927 или аналогичный. Главное, чтобы коэффициент мощности и усиления не уступал.
4) Так же в можно работать с трансформатором от ТВС-110 Л6 или ТВС-110 ЛА, их можно получить из старых ламповых телевизоров, или поискать в магазине радиодеталей. Они будут использованы для изготовления источника высокого напряжения для питания собственно лампы.

Кстати, изготовленный на базе этих трансформаторов источник, возможен к использованию, как для генерации тока высокого напряжения для "плазменного шара", но так же пригодится для демонстрации иных великолепных экспериментов с током: коронные и дуговые разряды, лампа дневного света зажигающаяся в руках, лестница Иакова и многих других.

Необходимо помнить о мерах предосторожности при работе с электрическим током. Перед началом работ по созданию этого приспособления , автор рекомендует всем ознакомиться с техникой безопасности.

Для начала приступим к изготовлению генератора высокого напряжения. Главным элементом будет служить трансформатор выходной строчный,он же ТВС-110 ЛА. Ниже будет приведена схема, следуя которой, автор добился напряжения примерно 90 кВ, отличную мощность, а так же надежность.

Собственно в сборе схема будет выглядеть примерно таким образом:

Внизу представлена картинка, где вы можете увидеть разряд в лампе накаливания, электродами которому служат палец и внутренняя спираль лампы. Стоит заметить, что атмосфера лампы наполнена газом агроном под низким давлением.

Лампы, торшеры. Они дарят тепло и уют, дополняют интерьер. Поэтому подобрать необычный источник света так, чтобы он прекрасно вписывался в дизайн комнаты - дело ответственное. Прекрасным украшением для квартиры может стать оригинальный светильник «Плазменный шар», который обладает множеством полезных функций.

Описание

Внешне светильник напоминает магический шар на подставке, похожий на артефакт из фантастических фильмов. При его изготовлении применяются современные технологии, поэтому качество оригинального изобретения соответствует самым высоким стандартам. Из замечательных свойств, которыми обладает светильник, можно назвать его способность снимать стрессы и усталость.

Когда «Плазменный шар» включен, внутри него можно наблюдать Они похожи на цветной фейерверк, который распространяется из центра светильника. Словно волшебная вещица, способен реагировать на звуки, прикосновения и голоса. Когда рука касается шара, электрические молнии внутри него собираются в один поток и начинают бить в то место, до которого дотронулись ваши пальцы. Наблюдать за этим зрелищем можно долго, оно завораживает своей красотой. Причем движения разрядов никогда не повторяются.

Светильник можно использоваться не только для релаксации, «Плазменный шар» способен стать замечательным дополнением интерьера квартиры. Его приятно подарить друзьям, родственникам и знакомым. Если любоваться на электрические разряды внутри стеклянного шара, то можно почувствовать умиротворение и покой. Им можно постоянно восхищаться как красивой и необычной вещицей, которая займет в квартире мало места, но привнесет в ее оформление немного магии.

Способ работы

Светильник кажется волшебным предметом. Чтобы развеять это впечатление, достаточно рассмотреть устройство, которое имеет «Плазменный шар», принцип работы прибора. Диаметр колбы светильника может варьировать от восьми до двадцати сантиметров. Внутри декоративного ночника помещен электрод, на который подается ток под высоким напряжением. Поэтому внутри лампы и возникают молнии. Этим и объясняется название светильника, ведь именно так светится плазма. В стеклянном шаре лампы содержится разряженный который придает свечению определенный оттенок. При работе светильник потребляет мало электричества. Тем не менее нельзя, чтобы он работал более двух-трех часов, иначе возможен перегрев.

Приобретая такой необычный осветительный прибор, не забывайте о технике безопасности. Необходимо следовать инструкции по его эксплуатации. Прибор можно подзаряжать от USB-порта или розетки в 220В. Светильник «Плазменный шар» поможет отдохнуть напряженным глазам после долгой работы за компьютером. Лампа может стать полезной вещью в вашем доме, способствовать расслаблению нервной системы и избавить вас от последствий стрессов.

Светильник изготавливается в разном оформлении, в том числе и весьма оригинальном. Например, в виде черного дракона, который обхватывает крыльями «Плазменный шар», что делает его еще более притягательным и волшебным.