테슬라 볼은 어떻게 작동하나요? 인터랙티브 박물관 '루나리움'

기발한 발명품은 언제나 흥미롭다 평범한 사람들. 복잡한 메커니즘이든 특이한 것이든 여전히 매료되어 그들의 작업을 지켜볼 수 있습니다. 때로는 자신만의 프로젝트를 만들겠다는 생각이 떠오를 때도 있습니다. 정말 흥미롭습니다! 오늘날 널리 사용되는 장치는 플라즈마 램프라고도 알려진 소위 번개 공으로 간주될 수 있습니다. 이 발명품은 매우 인상적입니다. 따라서 많은 DIYer가 스스로 플라즈마 램프를 만들려고 시도하는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 이론적으로는 복잡한 것이 없지만 실제로는 어떻게 수행합니까?

구성요소

해결해야 할 첫 번째 질문은 "이 유닛을 만들려면 무엇이 필요합니까?"입니다. 결국, 플라즈마 램프는 차고에 놓여 있지 않습니다!

번개 공에는 몇 가지 중요한 구성 요소가 필요합니다. 첫 번째는 일반적인 것입니다. 크기가 클수록 방전을 더 오래 관찰할 수 있습니다. 전압에 관하여: 여기서는 특별한 역할을 하지 않습니다. 글쎄, 당신이 까다롭다면 100와트 램프도 괜찮을 것입니다. 두 번째 부분은 리미트 트랜스포머라고 불리는 보드입니다. 이 구성 요소는 이 구성표의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 모든 것이 그에게 달려 있습니다. 그런 보드는 어디서 찾을 수 있나요? 이를 위해 멀리 갈 필요는 없습니다. 오래된 램프 컴퓨터 모니터나 "두꺼운" TV에는 이 보드가 장착되어 있습니다. 세 번째 구성 요소는 본체입니다. 쉘은 플라즈마 램프의 작동에 영향을 미치지 않으므로 관리할 필요가 없습니다. 그러나 안전상의 이유와 미적 목적을 위해 판지, 나무 또는 플라스틱 케이스는 손상되지 않습니다. 도구에 대해 아는 것도 가치가 있습니다. 제작 중 주요 조수는 납땜 인두입니다. 덕분에 플라즈마 램프 회로를 연결할 수 있습니다.

안전 규칙

규정 준수 간단한 규칙예상치 못한 부상으로부터 자신과 다른 사람을 보호하는 데 도움이 됩니다. 전류는 장난감이 아니라는 점을 기억해야 합니다. 첫 번째 규칙은 매우 간단합니다. 노출된 전선을 맨손으로 만지지 마십시오. 접촉은 절연 도구를 통해서만 이루어져야 합니다. 두 번째 규칙은 와이어에도 적용됩니다.

지금은 계획의 실행 가능성을 관리할 가치가 있습니다. 때때로 서로 닿지 않도록 위치를 잡아야 합니다. 그렇지 않으면 단락이 발생하여 불쾌한 결과를 초래할 수 있습니다. 그리고 일하는 동안 커피나 차를 마시는 것을 좋아하는 사람들에게 주로 적용되는 또 하나의 중요한 규칙입니다. 작업장에 액체가 있는 것은 매우 권장되지 않습니다.

DIY 플라즈마 램프

이제 연습할 시간입니다. 플라즈마 램프가 이미 기다리고 있으니까요. 우선 기존 모니터에서 프로젝트에 필요한 보드를 꺼내야 합니다. 이렇게 하려면 제거해야 합니다. 뒷표지감시 장치. 일반적으로 흰색의 두꺼운 전선이 종료 버튼에서 나와야 합니다.

더 따라가시면 원하는 게시판으로 연결됩니다. 일반 전선 절단기를 사용하여 변환기에 접근하는 데 방해가 되는 전선을 잘라야 합니다. 필요하지 않으니 대충 작업하시면 됩니다. 모든 것이 해결되면 더 책임감 있는 다음 단계로 이동할 수 있습니다. 납땜 인두가 중요한 역할을 하는 이유는 이제 가장 중요한 작업이 전선을 납땜하는 것이기 때문입니다. 보드를 거꾸로 뒤집으면 옆면에 검은색 선 2개가 보입니다. 단열재를 제거하고 추가 처리를 위해 준비해야 합니다.

전원 코드는 보드에서 나오는 전선이 매우 얇기 때문에 매우 조심스럽게 납땜해야 합니다. 한 번의 잘못된 행동으로 전체 작업이 망가질 수 있습니다. 마무리 후에는 납땜 부위를 절연 테이프로 조심스럽게 감아야 합니다. 하지만 납땜 인두를 떠나기에는 너무 이릅니다. 이 도구는 또 다른 중요한 문제에 도움이 될 것입니다.

램프 자체는 아직 회로에 연결되지 않았습니다. 그녀에게는 마지막으로 가장 두꺼운 철사가 남아있었습니다. 또한 지금은 전구에만 납땜해야합니다. 거의 모든 준비가 완료되었습니다. 하나의 램프가 맨 위에 남도록 준비된 하우징에 모든 장치를 배치하는 것이 좋습니다. 놀라운 순간은 검증의 시간입니다. 전원 코드를 소켓에 삽입하고 유리 위에 손가락을 올려 놓습니다. 내부에 번개가 나타나면 모든 것이 올바르게 수행되었음을 의미합니다.

프로젝트

플라즈마 램프를 만드는 방법? 이제 이 질문은 혼란을 야기하지 않을 것입니다. 엔지니어링에 관심이 있는 사람이라면 누구나 이 장치를 만들 의무가 있습니다. 지루함을 느끼지 않게 해줄 뿐만 아니라 명예로운 일련의 발명품을 장식할 트로피가 될 것입니다.

테슬라의 마법구는 19세기 말 뛰어난 물리학자 니콜라 테슬라가 만든 유황 램프의 프로토타입을 기반으로 만들어졌습니다. 플라즈마 램프의 작동 원리는 중앙 전극에 공급되는 높은 교류 전압을 기반으로 합니다. 내부 공간은 희박 가스로 채워져 있기 때문에 전기 방전은 밝고 복잡한 섬광을 형성합니다. 장치가 작동하려면 220V 전원 공급 장치에 연결되어야 합니다.

그 결과 내부에 번개가 포함된 전기 공이 탄생하여 매혹적인 광경을 연출합니다. 눈에 보이는 방전은 제품 중앙에서 유리 전구까지 무작위로 늘어납니다. 유리를 만지면 접촉 시간 동안 접촉 지점에 집중됩니다. 좀 더 과학적인 마법을 원한다면 독창적인 실험을 시도해 볼 수 있습니다. 형광등(연결이 끊어지거나 심지어 타버릴 수도 있음) 공으로 가져오세요. 결과는 관찰자를 놀라게 할 것입니다. 플라즈마 램프에서 불이 켜질 것입니다.

플라즈마 볼은 빛이 거의 없지만 감정의 폭죽을 제공합니다. 하지만 마법 학교 밖에서는 마법을 사용할 수 없으므로 주의 사항을 기억해 두는 것이 좋습니다. 스위치가 켜진 장치를 어린이와 함께 혼자 두어서는 안됩니다. 구형은 가장 얇고 깨지기 쉬운 유리로 만들어졌습니다. 금속 물체(예: 반지)로 표면을 만지지 마십시오. 그렇지 않으면 화상을 입을 위험이 있습니다. 그리고 하우징이 과열되어 소량의 오존을 방출하기 시작하므로 너무 오랫동안(2-3시간 이상, 예를 들어 밤에) 플라즈마 램프를 켤 필요가 없습니다.

이 플라즈마 볼은 정말 기적입니다!

그리고 양자물리학 시대에도 인류는 여전히 여러 가지 이유로 소켓에 손가락을 꽂고 있지만 실제로는 물론 책을 통해서도 전기에 대해 잘 알고 있습니다!
물리학 교과서를 읽고 나면 플라즈마 램프 옆에 당신이 번개 정복자가 된 것 같습니다. 그러나 “무섭지 않다”는 친구들의 확신에도 불구하고, 작업등을 처음 만지는 것은 여전히 ​​매우 어렵습니다.

얇은 쏘는 밧줄과 같은 소형 번개는 유리구의 중심에서 벽까지 무작위로 갑자기 공간을 관통합니다.

이 장식용 램프에는 플라즈마 램프, 플라즈마 볼, 플라즈마 구 등 몇 가지 이름이 있습니다. 다른 이름도 생각해 낼 수 있습니다.

하지만 이 장식용 램프는 공 모양으로 만들어질 뿐만 아니라,

심장, 원통, 편평한 원반, 심지어는 아령 형태로도 나타납니다.

그리고 직경 1미터의 가장 큰 플라즈마 볼은 스위스 테크노라마 과학센터에 있습니다.

플라즈마란 무엇입니까?

가열하면 고체가 액체로 변한 다음 기체로 변합니다. 가스를 추가로 가열하면 가스 원자가 이온화되고 외부 궤도의 전자가 원자에서 분리됩니다. 100 OOK 이상의 온도에서 물질은 고도로 이온화됩니다. 이것은 플라즈마입니다. 플라즈마는 물질의 네 번째 상태라고 불립니다.

예를 들어, 태양은 우주 전체에 퍼지는 "태양풍"인 플라즈마를 생성합니다.

"플라즈마"라는 개념은 가스 방전의 이온화된 매체를 설명하기 위해 1879년 Crookes에 의해 도입되었습니다.

플라즈마는 이온과 전자로 구성되어 있기 때문에 외부 전계의 영향으로 하전 입자가 움직이기 시작하고 방전 형태로 전류가 나타납니다. 플라즈마는 전기 전도성이 있습니다.

그러나 특정 조건에서는 플라즈마가 더 낮은 온도에서도 존재할 수 있습니다.

모든 것이 어떻게 시작 되었습니까?

18세기 M.V. Lomonosov는 수소로 채워진 유리 공을 통해 전류를 통과시켜 가스의 빛을 얻은 최초의 사람입니다.

1856년에 하인리히 가이슬러(Heinrich Geisler)는 솔레노이드의 여기로 최초의 가스 방전 램프를 만들었고 튜브에서 파란색 빛을 얻었습니다.

19세기 90년대 세르비아 발명가 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)는 내부에 하나의 전극이 있는 유리 전구로 구성된 가스 방전 램프에 대한 특허를 받았습니다. 플라스크를 아르곤으로 채웠습니다. 테슬라 코일의 전압이 전극에 인가되었고, 전극 끝에서 빛이 나타났다. Tesla는 자신의 발명품을 "불활성 가스 방전관"이라고 불렀으며 플라즈마에 대한 과학 연구에만 사용했습니다.

1893년, 토마스 에디슨은 빛나는 빛을 받았습니다.

1894년 M. 무어는 질소와 이산화탄소를 채워 분홍색 빛을 내는 가스 방전 램프를 만들었습니다.

1901년에 P. Hewitt는 청록색 빛을 방출하는 수은 램프를 시연했습니다.

1926년에 E. Germer는 플라스크의 내부 벽을 형광 분말로 코팅할 것을 제안했는데, 이는 여기된 플라즈마에서 방출되는 자외선을 백색 가시광선으로 변환했습니다. E. Germer는 램프의 발명가로 인정 받았습니다. 일광.

20세기 후반에 연구원 B. Parker와 J. Faulk는 다양한 불활성 가스 혼합물을 채워 플라즈마 볼의 원래 빛을 얻었습니다. 당시 이 플라즈마 볼은 "빛나는 조각품"과 "지구의 별"이라고 불렸습니다. 장식용 플라즈마 램프가 현대적인 모습을 얻은 것은 바로 그 해였습니다.

플라즈마 볼 램프는 어떻게 작동합니까?

투명한 유리 구가 스탠드에 장착되어 있으며 저압에서 불활성 가스 혼합물로 채워져 있습니다. 구 중앙에 있는 공은 전극 역할을 합니다. 램프 베이스에는 변압기가 내장되어 있으며, 이는 약 20-30kHz의 주파수로 수 킬로볼트의 교류 전압을 전극에 공급합니다.

두 번째 전극은 주변의 유리 구이거나 공을 터치하는 경우 사람 자신입니다.

공 내부의 가스 구성을 변경하면 다양한 색조의 "번개"를 얻을 수 있습니다.

램프를 켜면 수많은 전기 방전의 형태로 빛이 나타납니다.

번개는 전기력선을 따라 전달됩니다. 손가락으로 유리를 만지면 램프 내부의 전기장이 바뀌고 손가락이 유리에 닿는 방향으로 방전이 이동합니다.

특히 어둠 속에서 플라즈마 볼의 성능은 인상적이다.

플라즈마 볼은 어떻게 작동하나요?

플라즈마 볼은 불활성 가스가 포함된 가스 방전관(램프)으로, 가스 이온화의 결과로 발광 플라즈마를 관찰할 수 있습니다.

에도 불구하고 다양한 디자인장식용 램프의 작동 원리는 동일합니다.
램프가 켜지면 광 방출의 결과로 가스에 형성된 전하 캐리어(이온 및 전자)가 램프의 역장 선을 따라 빠르게 움직이기 시작합니다. 충격 여기 및 재결합의 결과, 주어진 가스의 글로우 특성이 나타나고 글로우 방전이 관찰됩니다. 튜브 내에서 가스 방전이 발생하고 유지되기 위해서는 전기장이 필요합니다.

다음은 저자인 "Dynamics and Information"이라는 책에서 플라즈마 볼의 물리학에 대한 훌륭한 설명입니다. B.B. Kadomtsev - 소련 과학 아카데미의 물리학자이자 학자:

“플라즈마 공은 빛나는 움직이는 뱀으로 가득 차 있습니다. 각 뱀은 약하게 빛나는 코드 방전과 같은 플라즈마 형성입니다.

이러한 방전을 글로우 방전이라고 합니다. 이는 전체 장치의 중앙에 위치한 금속 볼 전극과 저압 가스에서 그다지 크지 않은 전류를 사용하여 전도성이 약한 유리 볼의 금속 표면 사이에서 발생합니다.

각 방출 뱀은 한 번에 최대 24마리까지 있을 수 있으며 평균적으로 방사형 방향으로 늘어납니다.

그러나 그것은 생물처럼 항상 약간 구부러지고 진동하며 길이를 따라 여러 번 구부러집니다.

뱀의 각 끝에는 작은 고양이 발처럼 지속적으로 움직여 해당 전극에서 전하를 모으는 일종의 삼지창이 있습니다.

뱀 방출은 계속해서 움직입니다. 계속해서 꿈틀거리는 것 외에도 각 뱀은 대류의 결과로 천천히 위쪽으로 올라갑니다.

위쪽 위치에 모인 뱀은 서로 쌍으로 합쳐져 일부는 끊임없이 사라집니다.

반대로 장치의 하부에서는 계속해서 새로운 뱀들이 태어나고, 번식하고, 둘로 갈라지고, 솟아오르며 그곳에서 사라진다.

이 전체 그림은 복잡함에도 불구하고 물리적인 관점에서 질적으로 쉽게 이해될 수 있습니다.

물론 이론적으로는 내부 전극과 외부 전극 사이의 완전히 대칭적인 글로 방전을 상상하는 것이 훨씬 쉽습니다. 그러나 이러한 방전은 가스 가열과 그에 따른 전기 저항 감소에 따른 국부적 밀도 감소로 인해 불안정합니다. , 상대적으로 좁은 채널 튜브를 통해 전류가 흐르는 것이 더 유리합니다.

방전은 플라즈마 필라멘트로 분해됩니다. 더 가벼워진 이 끈은 아르키메데스의 힘의 영향을 받아 위로 떠오릅니다.

그리고 코드와 가스 흐름의 상호 작용은 고르곤 메두사의 신화적인 머리를 연상시키는 복잡하게 조직된 뱀 패턴의 형성으로 이어집니다.

각 뱀의 끝에 고양이 발이 형성되는 이유를 이해할 수 있습니다.
전극의 전도성이 낮으면 방전 바로 반대쪽의 표면 전하 밀도가 더 작아지고 반대 부호의 전하를 가진 뱀의 끝 부분이 분할되어 지점에서 지점으로 이동하여 표면 전하를 수집하는 것이 편리합니다.

플라즈마 볼은 그 명백한 신비로움으로 매혹적이고 매력적입니다. 마치 의식적인 움직임을 수행하는 살아있는 생물처럼 보입니다.

일반적으로 혼란스러운 유형의 운동을 갖는 복잡한 비선형 물리적 시스템이 형성됩니다. 이러한 움직임이 오랫동안 유지되려면 시스템이 열려 있어야 합니다. 즉, 외부 소스의 전류가 플라즈마 볼을 통해 지속적으로 전달되어야 합니다.

뱀은 코드 방전 내부의 국부적인 가열로 인해 존재합니다. 즉, 코드 내부의 가스를 가열해야 하지만 일반적으로 장치 전체는 실온에 있습니다. 과도한 열은 유리 껍질을 통해 공기로 전달됩니다. 플라즈마 볼은 전기 에너지의 일부를 열로 변환한 다음 주변 공간으로 소산시킵니다.”

플라즈마 램프로 무엇을 할 수 있고 무엇을 할 수 없나요?

작동하는 플라즈마 볼의 유리를 안전하게 만질 수 있습니다. 플라즈마 볼에 손을 얹으면 번개를 조작할 수 있습니다.

플라즈마 램프 위에 동전과 같은 금속 물체를 올려 놓으면 감전되거나 화상을 입을 수 있습니다.

램프 표면을 물로 적시면 전기 방전이 유리구 너머로 몇 밀리미터까지 확장됩니다. 매우 강해서 화상을 입을 수 있습니다.

램프와 접지된 물체를 동시에 만지면 감전될 수 있습니다.

작동하는 플라즈마 램프 근처에 네온, 형광등 또는 기타 가스 방전 램프를 들고 손에 쥐면 빛나기 시작합니다. 플라즈마 볼 근처에 있는 금속 물체에서 EMF가 유도됩니다.

플라즈마 램프 근처의 높은 전계 강도는 전자 장비의 작동을 방해할 수 있습니다.

플라즈마 램프를 오랫동안 켜두면 오존 냄새가 납니다.

조명에 사용되는 최신 가스 방전 램프는 장식용 "플라즈마 볼" 램프보다 훨씬 더 다양하고 복잡합니다.

그러나 모든 가스 방전 램프는 가스의 전기 방전을 기반으로 작동하며 당연히 플라즈마라고 부를 수 있습니다. 널리 사용되는 형광등입니다.

이 장치에서는 수은 증기에서 전기 방전이 발생하여 눈에 보이지 않는 자외선이 발생하고, 이는 인광체 코팅에 의해 가시광선으로 변환됩니다.

이것은 가스 방전 자체의 빛을 볼 수있는 가스 조명 램프입니다.

이것은 또한 가스 방전에 의해 자극된 전극이 빛나는 전극 조명 램프입니다.

"플라즈마 볼"의 탄생

전류의 아름다움을 보여주는 아름다운 Tesla 영감 장치를 만들고 싶다면 "플라즈마 볼"을 만들어 볼 수 있습니다. 장치는 두 부분으로 구성됩니다. 발전기입니다. 고전압그리고 백열등. 그러나 본질적으로 "플라즈마 볼"은 표준 조명 대신 램프 표면의 중앙에서 손가락 접촉 지점까지 이어지는 전기 아크를 볼 수있는 백열 램프입니다. 동의해요, 꽤 아름답죠? 이 장치를 만들기 위해 해야 할 일은 이 문서에 제공된 지침을 따르는 것뿐입니다. 물론, 아래에서 찾을 수 있는 작은 자료 세트도 있습니다.

의심 할 여지없이 인테리어를 장식 할 장난감을 만들려면 다음이 필요합니다.
1) "플라즈마 볼"이 될 표준 백열 램프.
2) 12V 및 5A용 전원 어댑터.
3) KT-927 또는 이와 유사한 강력한 트랜지스터. 가장 중요한 것은 전력 및 이득 계수가 열등하지 않다는 것입니다.
4) TVS-110 L6 또는 TVS-110 LA의 변압기를 사용하여 작업할 수도 있고, 오래된 진공관 TV에서 구입하거나 라디오 부품 상점에서 찾을 수도 있습니다. 이는 램프 자체에 전력을 공급하기 위한 고전압 소스를 만드는 데 사용됩니다.

그건 그렇고, 이러한 변압기를 기반으로 만들어진 소스는 "플라즈마 볼"에 대한 고전압 전류를 생성하는 데 사용될 수 있지만 코로나 및 아크 방전, 형광등 조명과 같은 전류에 대한 다른 우수한 실험을 시연하는 데에도 유용합니다. 손에는 사다리 Jacob과 다른 많은 사람들이 있습니다.

전류 작업 시 안전 예방 조치를 기억하는 것이 중요합니다. 이 장치 제작 작업을 시작하기 전에 저자는 모든 사람이 안전 예방 조치를 숙지할 것을 권장합니다.

먼저 고전압 발생기 만들기를 시작하겠습니다. 주요 요소는 TVS-110 LA라고도 알려진 라인 출력 트랜스포머입니다. 아래 다이어그램은 저자가 약 90kV의 전압, 우수한 전력 및 신뢰성을 달성한 다이어그램입니다.

실제로 조립된 회로는 다음과 같습니다.

아래는 백열등의 방전을 볼 수 있는 사진입니다. 전극은 손가락과 램프의 내부 나선형입니다. 램프의 대기가 저압 하에서 농업 가스로 채워져 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

램프, 플로어 램프. 따뜻함과 편안함을 제공하고 인테리어를 보완합니다. 따라서 방의 디자인에 완벽하게 맞도록 특이한 광원을 선택하는 것은 책임있는 문제입니다. 많은 유용한 기능을 갖춘 독창적인 "플라즈마 볼" 램프는 아파트의 멋진 장식이 될 수 있습니다.

설명

외부적으로 램프는 공상 과학 영화의 인공물과 유사한 스탠드 위의 마술 공과 비슷합니다. 제조 과정에서 그들은 사용합니다 현대 기술, 따라서 원래 발명품의 품질은 최고 수준을 충족합니다. 램프의 놀라운 특성 중 하나는 스트레스와 피로를 완화하는 능력입니다.

"플라즈마 볼"을 켜면 램프 중앙에서 퍼지는 색색의 불꽃처럼 보입니다. 마치 마법처럼 소리, 접촉, 목소리에 반응할 수 있습니다. 손이 공에 닿으면 그 안에 있는 전기 번개가 하나의 흐름으로 모여서 손가락이 닿은 곳을 타격하기 시작합니다. 이 광경을 오랫동안 볼 수 있으며 그 아름다움에 매료됩니다. 더욱이 방전의 움직임은 결코 반복되지 않습니다.

램프는 휴식을 위해 사용될 수 있을 뿐만 아니라 "플라즈마 볼"이 아파트 내부에 멋진 추가 요소가 될 수 있습니다. 친구, 친척, 지인에게 선물해 주면 정말 기뻐요. 유리구슬 내부의 전기 방전을 감상하면 평화로움과 평온함을 느낄 수 있습니다. 아파트에서 작은 공간을 차지하지만 디자인에 약간의 마법을 가져다 줄 아름답고 특이한 것으로 끊임없이 감탄할 수 있습니다.

작업방식

램프는 마법의 물건처럼 보입니다. 이러한 인상을 없애기 위해서는 장치의 작동 원리인 "플라즈마 볼"을 갖는 장치를 고려하는 것으로 충분합니다. 램프 전구의 직경은 8cm에서 20cm까지 다양합니다. 장식용 야간 조명 내부에는 고전압 전류가 공급되는 전극이 있습니다. 이것이 램프 내부에서 번개가 발생하는 이유입니다. 이것이 플라즈마가 빛나는 방식이기 때문에 램프의 이름을 설명합니다. 램프의 유리구에는 빛에 특정한 음영을 주는 방출된 물질이 포함되어 있습니다. 작동 중에 램프는 전력을 거의 소비하지 않습니다. 하지만 2~3시간 이상 작동하게 놔둘 수는 없습니다. 그렇지 않으면 과열될 수 있습니다.

이러한 특이한 조명 장치를 구입할 때 안전 예방 조치를 잊지 마십시오. 사용 지침을 따라야 합니다. 장치는 USB 포트나 220V 콘센트에서 충전할 수 있습니다. 플라즈마 볼 램프는 피로한 눈을 편안하게 해줍니다. 장편컴퓨터에서. 램프가 될 수 있습니다. 유용한 것집에서 신경계를 이완시키고 스트레스의 영향으로부터 벗어나도록 도와주세요.

램프는 매우 독창적인 디자인을 포함하여 다양한 디자인으로 만들어졌습니다. 예를 들어 '플라즈마 볼'을 날개로 감싸는 흑룡의 모습은 더욱 매력적이고 마술적이다.