Jak funguje koule Tesla? Interaktivní muzeum "Lunarium"

Geniální vynálezy jsou vždy zajímavé obyčejní lidé. Ať už jde o složitý mechanismus nebo něco neobvyklého, stále můžete fascinovaně sledovat jejich práci. Někdy se objeví myšlenka na vytvoření vlastního projektu. Je to tak zajímavé! Za oblíbené zařízení lze dnes považovat tzv. bleskovou kouli, jinak známou jako plazmová lampa. Tento vynález vypadá velmi působivě. Proto není divu, že se mnoho kutilů snaží postavit plazmovou lampu svépomocí. Teoreticky není nic složitého, ale jak to udělat v praxi?

Komponenty

První otázka, kterou je třeba vyřešit, je: "Co bude potřeba k vytvoření této jednotky?" Plazmová lampa se přeci nepovaluje v garáži!

Blesková koule bude vyžadovat několik důležitých součástí. První je obvyklá, čím větší je, tím delší výboje lze pozorovat. Pokud jde o napětí: zde nehraje zvláštní roli. No, pokud jste vybíraví, stowattová lampa postačí. Druhou částí je deska zvaná limitní transformátor. Tato složka je jednou z hlavních v tomto schématu. Všechno bude záležet na něm. Kde najdu takovou desku? Pro tohle nemusíte chodit daleko. Touto deskou je vybaven jakýkoli starý lampový počítačový monitor nebo „tlustý“ televizor. Třetí složkou je tělo. Není třeba se o to starat, protože plášť neovlivňuje provoz plazmové lampy. Ale z bezpečnostních důvodů a z estetických důvodů neuškodí kartonové, dřevěné nebo plastové pouzdro. Také stojí za to vědět o nástrojích. Hlavním pomocníkem při tvorbě bude páječka. Díky němu se bude moci připojit obvod plazmové lampy.

Bezpečnostní pravidla

Dodržování jednoduchá pravidla pomůže ochránit sebe i ostatní před nečekanými zraněními. Je třeba si uvědomit, že elektrický proud není hračka. První pravidlo je velmi jednoduché: nedotýkejte se odhalených drátů holýma rukama. Kontakt by měl být prováděn pouze pomocí izolovaných nástrojů. Druhé pravidlo platí i pro dráty.

Teprve nyní se vyplatí postarat se o životaschopnost systému. Musí být umístěny tak, aby se příležitostně vzájemně nedotýkaly. V opačném případě může dojít ke zkratu, což povede k nepříjemným následkům. A ještě jedno důležité pravidlo, které platí většinou pro ty, kteří rádi pijí kávu nebo čaj při práci. Přítomnost tekutin na pracovišti se důrazně nedoporučuje.

DIY plazmová lampa

Takže je čas na cvičení, protože plazmová lampa už čeká. Pro začátek byste měli ze starého monitoru vyjmout desku potřebnou pro projekt. Chcete-li to provést, musíte odstranit zadní kryt monitor. Z vypínacího tlačítka by měl vyčnívat silný, obvykle bílý drát.

Pokud ji budete sledovat dále, povede to k požadované desce. Pomocí běžných řezaček drátu byste měli odříznout ty dráty, které vám brání v dosažení konvertoru. Nejsou potřeba, takže můžete pracovat nahrubo. Pokud vše klaplo, můžete přejít na další, zodpovědnější úroveň. Ke slovu přichází páječka, protože nyní je úkolem číslo jedna připájet napájecí vodiče. Pokud desku otočíte vzhůru nohama, uvidíte na boku dva černé dráty. Je třeba je zbavit izolace a připravit k dalšímu zpracování.

Napájecí kabel by měl být připájen velmi opatrně, protože dráty vycházející z desky jsou velmi tenké. Jeden špatný pohyb a celá práce může být zničena. Po dokončení musí být oblast pájení pečlivě obalena izolační páskou. Ale je příliš brzy opustit páječku. Tento nástroj pomůže v další důležité věci.

Samotná lampa ještě není zapojena do obvodu. Zůstal jí poslední, nejtlustší drát. Také je potřeba připájet, jen nyní k žárovce. Téměř všechny přípravy jsou hotové. Vyplatí se umístit všechna zařízení do připraveného krytu tak, aby jedna lampa zůstala nahoře. Alarmujícím momentem je čas ověření. Zasuneme napájecí kabel do zásuvky a položíme prst na sklo. Pokud se uvnitř objeví blesk, znamená to, že vše bylo provedeno správně.

Projekt

Jak vyrobit plazmovou lampu? Nyní tato otázka nepovede ke zmatku. Každý, kdo se zajímá o strojírenství, je prostě povinen toto zařízení vyrobit. Umožní vám nejen se nenudit, ale stane se také trofejí, která ozdobí čestnou řadu vynálezů.

Teslova kouzelná koule byla vytvořena podle prototypu sirné lampy, kterou sestrojil vynikající fyzik Nikola Tesla na konci 19. století. Princip činnosti plazmové lampy je založen na vysokém střídavém napětí, které je přiváděno na centrální elektrodu. Protože je vnitřní prostor naplněn zředěným plynem, elektrické výboje tvoří jasné, složité záblesky. Aby zařízení fungovalo, musí být připojeno ke zdroji 220 voltů.

Výsledkem je elektrická koule s bleskem uvnitř vytvářející fascinující podívanou. Viditelné výboje se náhodně táhnou od středu produktu ke skleněné baňce. Pokud se skla dotknete, soustředí se v místě kontaktu po dobu kontaktu. Pokud chcete více vědecké magie, můžete zkusit originální experiment: vzít zářivka(lze odpojit, nebo i vypálit) a přivést na ples. Výsledek pozorovatele ohromí – rozsvítí se z plazmové lampy.

Plazmová koule přináší velmi málo světla, ale dává celý ohňostroj emocí. Ale magii nelze použít mimo zdi kouzelnické školy, takže stojí za to pamatovat na opatření. Zapnuté zařízení by nemělo zůstat s dětmi samotné: koule je vyrobena z nejtenčího křehkého skla. Nedotýkejte se povrchu kovovými předměty (například prstenem) - jinak hrozí popálení. A není třeba zapínat plazmovou lampu na příliš dlouhou dobu (déle než 2-3 hodiny - například v noci), protože kryt se přehřívá a začíná emitovat malé dávky ozónu.

Jaký zázrak je tato plazmová koule!

A přestože v naší době kvantové fyziky lidstvo z různých důvodů stále strká prsty do zásuvek, elektřinu známe nejen v praxi, ale také z knih!
Po přečtení učebnice fyziky se vedle plazmové lampy zdáte jako dobyvatel blesku. Navzdory ujištění přátel, že „to není děsivé“, je první dotek funkční lampy stále velmi obtížný.

Miniaturní blesky jako tenká bodavá lana náhodně a náhle pronikají prostorem od středu až k samotným stěnám skleněné koule.

Kolik názvů má tato dekorativní lampa - plazmová lampa, plazmová koule, plazmová koule... můžete vymyslet další.

Ale tyto dekorativní lampy jsou vyrobeny nejen ve tvaru koule,

ale také v podobě srdce, válce, plochého disku a dokonce i činek.

A největší plazmová koule o průměru 1 metr se nachází ve vědeckém centru Technorama ve Švýcarsku.

Co je plazma?

Při zahřátí se pevná látka mění v kapalinu a poté v plyn. Dalším zahříváním plynu dochází k ionizaci atomů plynu, elektrony z vnějších drah se oddělují od atomů. Při teplotách nad 100 OOK je látka vysoce ionizovaná. Tohle je plazma. Plazma se nazývá čtvrté skupenství hmoty.

Například Slunce generuje plazmu – „sluneční vítr“, který se šíří vesmírem.

Pojem „plazma“ zavedl Crookes v roce 1879 k popisu ionizovaného prostředí plynového výboje.

Protože se plazma skládá z iontů a elektronů, pod vlivem vnějšího elektrického pole se nabité částice začnou pohybovat a vzniká elektrický proud ve formě výbojů. Plazma je elektricky vodivá.

Za určitých podmínek však může plazma existovat při nižších teplotách.

Jak to všechno začalo?

V 18. století M.V. Lomonosov byl první, kdo získal záři plynů průchodem elektrického proudu přes skleněnou kouli naplněnou vodíkem.

V roce 1856 vytvořil Heinrich Geisler první plynovou výbojku s buzením ze solenoidu a získal z trubice modrou záři.

V 90. letech 19. století získal srbský vynálezce Nikola Tesla patent na plynovou výbojku sestávající ze skleněné baňky s jednou elektrodou uvnitř. Baňka byla naplněna argonem. Na elektrodu bylo přivedeno napětí z Teslovy cívky a na konci elektrody se objevila záře. Sám Tesla nazval svůj vynález „výbojkou s inertním plynem“ a používal ji výhradně pro vědecký výzkum plazmatu.

V roce 1893 obdržel Thomas Edison luminiscenční záři.

V roce 1894 vytvořil M. Moore plynovou výbojku, která vyzařuje růžovou záři tím, že ji naplní dusíkem a oxidem uhličitým.

V roce 1901 předvedl P. Hewitt rtuťovou výbojku, která vyzařuje modrozelené světlo.

V roce 1926 E. Germer navrhl pokrýt vnitřní stěny baňky fluorescenčním práškem, který přeměnil ultrafialové záření emitované excitovaným plazmatem na bílé viditelné světlo. E. Germer byl uznáván jako vynálezce lampy denní světlo.

Ve druhé polovině 20. století získali badatelé B. Parker a J. Faulk původní záři plazmových kuliček plněním různých směsí inertních plynů. Těmto plazmovým koulím se v té době říkalo „svítící sochy“ a „hvězdy země“. Právě v těchto letech získaly dekorativní plazmové lampy svůj moderní vzhled.

Jak funguje plazmová kuličková lampa?

Průhledná skleněná koule je upevněna na stojanu a naplněna směsí inertních plynů pod nízkým tlakem. Kulička uprostřed koule slouží jako elektroda. V patici lampy je zabudován transformátor, který dodává elektrodě střídavé napětí několika kilovoltů o frekvenci asi 20-30 kHz.

Druhou elektrodou je okolní skleněná koule nebo i člověk sám, pokud se míče dotkne.

Změnou složení plynů uvnitř koule můžete získat „blesky“ různých odstínů.

Když lampu zapnete, objeví se záře v podobě četných elektrických výbojů.

Blesk je směrován podél siločar elektrického pole. Pokud se dotknete skla prstem, elektrické pole uvnitř lampy se změní a elektrické výboje se posunou směrem ke kontaktu prstu se sklem.

Obzvláště působivý je výkon plazmové koule ve tmě.

Jak funguje plazmová koule?

Plazmová koule je plynová výbojka (lampa) s inertním plynem, ve které lze v důsledku ionizace plynu pozorovat svítivé plazma.

Navzdory různá provedení dekorativní lampy, jejich princip fungování je stejný.
Po zapnutí lampy se nosiče náboje (ionty a elektrony) vytvořené v plynu jako výsledek fotoemise začnou rychle pohybovat podél siločar lampy. V důsledku nárazového buzení a rekombinace se objeví doutnavá charakteristika daného plynu a je pozorován doutnavý výboj. Pro vznik a udržení výboje plynu v trubici je zapotřebí elektrické pole.

Zde je vynikající popis fyziky plazmové koule z knihy „Dynamics and Information“, autor. B.B. Kadomtsev - fyzik, akademik Akademie věd SSSR:

"Plazmová koule je plná světelných pohybujících se hadů." Každý had je útvarem plazmatu jako slabě zářící šňůrový výboj.

Takový výboj se nazývá doutnavý výboj: vzniká mezi kovovou kuličkovou elektrodou umístěnou ve středu celého zařízení a slabě vodivým pokoveným povrchem skleněné kuličky nepříliš velkým elektrickým proudem v nízkotlakém plynu.

Každý vypouštěcí had, a mohou jich být až dva tucty najednou, je v průměru protažený v radiálním směru.

Ale jako živá bytost se neustále trochu ohýbá a kmitá, přičemž má po své délce několik period ohybu.

Na každém ze svých konců má had jakýsi trojzubec, který se jako malá kočičí tlapka nepřetržitě pohybuje a sbírá náboje z odpovídající elektrody.

Hadí výboje jsou v nepřetržitém pohybu. Kromě neustálého svíjení se každý z hadů pomalu zvedá vzhůru, zřejmě v důsledku konvekce.

Shromáždění v horní poloze, hadi splývají v párech navzájem, a tak někteří z nich neustále mizí.

Naopak ve spodní části zařízení se neustále rodí noví hadi, množí se, rozdělují na dvě části a stoupají, aby tam zmizeli.

Celý tento obraz, i přes jeho složitost, lze z fyzikálního hlediska kvalitativně snadno pochopit.

Teoreticky je samozřejmě mnohem jednodušší představit si absolutně symetrický doutnavý výboj mezi vnitřní a vnější elektrodou. Takový výboj je však nestabilní: vlivem zahřívání plynu a poklesu jeho lokální hustoty s odpovídajícím poklesem elektrického odporu. je výhodnější, aby elektrický proud procházel relativně úzkými kanálovými trubicemi.

Výboj se rozpadá na plazmová vlákna. Tyto šňůry jsou lehčí a pod vlivem Archimedovy síly se vznášejí vzhůru.

A interakce provazců s proudy plynu a mezi sebou vede k vytvoření složitě organizovaného vzoru hadů, připomínajících mytologickou hlavu Gorgon Medusy.

Můžete pochopit, proč se na koncích každého hada tvoří kočičí tlapky.
Pokud je vodivost elektrod nízká, pak se hustota povrchového náboje přímo naproti výboji zmenšuje a je vhodné, aby se konec hada s nábojem opačného znaménka rozdělil a běžel z bodu do bodu a sbíral povrchový náboj.

Plazmová koule fascinuje a přitahuje svou zdánlivou záhadností: vypadá jako živý tvor provádějící vědomý pohyb.

Obecně se vytváří komplexní nelineární fyzikální systém s chaotickým typem pohybu. Aby byl tento pohyb udržován po dlouhou dobu, musí být systém otevřený: plazmovou koulí musí nepřetržitě procházet elektrický proud z vnějšího zdroje.

Hadi existují pouze díky místnímu ohřevu uvnitř výboje šňůry. Jinými slovy, plyn uvnitř kabelu musí být zahřátý, ale obecně má celé zařízení pokojovou teplotu. Přebytečné teplo se přes skleněný plášť předává vzduchu, tzn. plazmová koule přeměňuje část elektrické energie na teplo, které se pak rozptyluje v okolním prostoru.“

Co lze a nelze dělat s plazmovou lampou?

Můžete se bezpečně dotknout skla pracovní plazmové koule. Blesk lze ovládat přikládáním rukou na plazmovou kouli.

Pokud položíte kovový předmět, například minci, na plazmovou lampu, můžete dostat elektrický šok nebo se popálit a propálit se přímo přes sklo.

Pokud povrch lampy namočíte vodou, elektrické výboje dokonce přesahují skleněnou kouli o několik milimetrů. Jsou poměrně silné a mohou způsobit popáleniny

Současný dotyk lampy a uzemněného předmětu způsobí úraz elektrickým proudem.

Pokud jednoduše podržíte neonku, zářivku nebo jakoukoli jinou plynovou výbojku poblíž fungující plazmové lampy a držíte ji v ruce, začne svítit, protože v kovovém předmětu umístěném v blízkosti plazmové koule je indukováno emf.

Vysoká intenzita elektrického pole v blízkosti plazmové lampy může rušit provoz elektronických zařízení.

Pokud je plazmová lampa zapnuta dostatečně dlouho, objeví se zápach ozónu.

Moderní plynové výbojky používané pro osvětlení jsou mnohem rozmanitější a složitější než dekorativní „plazmové koule“.

Všechny plynové výbojky však fungují na bázi elektrických výbojů v plynech a právem je lze nazvat plazmou. Jedná se o široce používané zářivky.

V nich dochází ve rtuťových parách k elektrickému výboji, jehož výsledkem je neviditelné ultrafialové záření, které je následně přeměněno fosforovým povlakem na viditelné světlo.

Jedná se o plynové světelné lampy, kde vidíme světlo samotného plynového výboje.

Jsou to také elektrodové osvětlovací lampy, ve kterých svítí elektrody buzené plynovým výbojem.

Vytvoření "plazmové koule"

Pokud chcete vyrobit krásné zařízení inspirované Teslou, které předvede krásu elektrického proudu, můžete zkusit vytvořit „plazmovou kouli“. Zařízení se skládá ze dvou částí: je to generátor vysokého napětí a žárovka. Ale v podstatě je „plazmová koule“ žárovka, ve které místo standardního světla uvidíte elektrické oblouky běžící od středu k bodu dotyku vašich prstů na povrchu lampy. Souhlas, docela krásné? Vše, co potřebujete k vytvoření tohoto zařízení, je postupovat podle pokynů uvedených v tomto článku. A samozřejmě malá sada materiálů, jejichž seznam najdete níže.

K výrobě takové hračky, která nepochybně ozdobí váš interiér, budeme potřebovat:
1) Standardní žárovka, která se stane „plazmovou koulí“.
2) Napájecí adaptér pro 12 voltů a 5 ampérů.
3) Výkonný tranzistor jako KT-927 nebo podobný. Hlavní věc je, že koeficienty výkonu a zisku nejsou nižší.
4) Dá se pracovat i s transformátorem z TVS-110 L6 nebo TVS-110 LA, seženete je ze starých elektronkových televizorů, nebo je vyhledejte v prodejně rádiových dílů. Budou použity k výrobě vysokonapěťového zdroje pro napájení samotné lampy.

Mimochodem, zdroj vyrobený na bázi těchto transformátorů lze použít pro generování vysokonapěťového proudu pro „plazmovou kouli“, ale hodí se i pro demonstraci dalších vynikajících experimentů s proudem: korónové a obloukové výboje, rozsvícená zářivka v rukou, žebřík Jacob a mnoho dalších.

Při práci s elektrickým proudem je důležité pamatovat na bezpečnostní opatření. Před zahájením práce na vytvoření tohoto zařízení autor doporučuje, aby se všichni seznámili s bezpečnostními opatřeními.

Nejprve začneme vyrábět vysokonapěťový generátor. Hlavním prvkem bude linkový výstupní transformátor, známý také jako TVS-110 LA. Níže je schéma, podle kterého autor dosáhl napětí přibližně 90 kV, vynikajícího výkonu a spolehlivosti.

Ve skutečnosti bude sestavený obvod vypadat nějak takto:

Níže je obrázek, kde je vidět výboj v žárovce, jejíž elektrody jsou prst a vnitřní spirála žárovky. Za zmínku stojí, že atmosféra lampy je naplněna agronomickým plynem pod nízkým tlakem.

Lampy, stojací lampy. Dodávají teplo a pohodlí a doplňují interiér. Proto je výběr neobvyklého zdroje světla tak, aby dokonale zapadl do designu místnosti, zodpovědnou záležitostí. Originální lampa „Plasma Ball“, která má mnoho užitečných funkcí, může být nádhernou dekorací do bytu.

Popis

Navenek lampa připomíná kouzelnou kouli na stojanu, podobnou artefaktu ze sci-fi filmů. Při jeho výrobě používají moderní technologie, takže kvalita původního vynálezu splňuje nejvyšší standardy. Jednou z pozoruhodných vlastností, kterou lampa má, je její schopnost zmírňovat stres a únavu.

Když je "Plasma Ball" zapnutý, je to vidět uvnitř. Vypadají jako barevný ohňostroj, který se šíří ze středu lampy. Jako magická věc je schopen reagovat na zvuky, doteky a hlasy. Když se vaše ruka dotkne míče, elektrický blesk uvnitř se shromáždí do jednoho proudu a začne udeřit do místa, kterého se dotkly vaše prsty. Tuto podívanou můžete sledovat dlouhou dobu, fascinuje svou krásou. Navíc se pohyby výbojů nikdy neopakují.

Lampa může sloužit nejen k relaxaci, „Plazma Ball“ se může stát úžasným doplňkem interiéru bytu. Je radost ho darovat přátelům, příbuzným a známým. Pokud obdivujete elektrické výboje uvnitř skleněné koule, můžete cítit klid a pohodu. Můžete ji neustále obdivovat jako krásnou a nevšední věc, která v bytě zabere málo místa, ale do jejího designu vnese trochu kouzla.

Pracovní metoda

Lampa působí jako magický předmět. K rozptýlení tohoto dojmu stačí uvažovat o zařízení, které má „Plasma Ball“, princip fungování zařízení. Průměr žárovky se může lišit od osmi do dvaceti centimetrů. Uvnitř dekorativního nočního světla je elektroda, do které je přiváděn vysokonapěťový proud. Proto uvnitř lampy dochází k blesku. To vysvětluje název lampy, protože tak plazma září. Skleněná koule lampy obsahuje vybitou látku, která dodává záři určitý odstín. Během provozu lampa spotřebovává málo elektřiny. Nemůžete ho však nechat působit déle než dvě až tři hodiny, jinak se může přehřát.

Při nákupu takového neobvyklého osvětlovacího zařízení nezapomeňte na bezpečnostní opatření. Musíte dodržovat pokyny pro jeho použití. Zařízení lze dobíjet z USB portu nebo ze zásuvky 220V. Lampa Plasma Ball vám pomůže uvolnit vaše namožené oči dlouhá práce u počítače. Lampa se může stát užitečná věc u vás doma, pomůže uvolnit nervovou soustavu a zbaví vás následků stresu.

Lampa se vyrábí v různých designech, včetně velmi originálních. Například v podobě černého draka, který svými křídly ovíjí „Plazma Ball“, díky čemuž je ještě atraktivnější a kouzelnější.