какое напряжение в плазменном шаре

Удивительное зрелище — плазменная лампа. Герметичная стеклянная колба с установленным внутри единственным высоковольтным электродом, окруженным инертным газом под почти атмосферным давлением.

Высокое напряжение (от 2000 до 5000 В) подается к электроду лампы от одного из выводов вторичной обмотки импульсного трансформатора, работающего на частоте 30-40 кГц, который установлен внутри пластикового корпуса лампы. Трансформатор плазменной лампы похож на строчный трансформатор, какой можно встретить в старом мониторе или телевизоре с электронно-лучевой трубкой.

Цвет этих молний, танцующих вокруг электрода внутри колбы, может быть различным, что зависит от вида газов, входящих в состав смеси, которой колба заполнена. Что касается длины молний, то она зависит от потенциала на электроде и от степени разряженности заполняющего колбу газа.

Как видите, здесь нет нити накаливания, поэтому срок службы подобных устройств ограничен лишь качеством электроники, установленной в основании лампы, а также аккуратностью ее владельца.

Потребление декоративных плазменных ламп зависит от размеров колбы и обычно не превышает 20 Вт. Наиболее распространенные сегодня на рынке сферические и конические плазменные лампы имеют габариты не более 30 см.

Встречаются плазменные лампы с ручками регулировки мощности, подаваемой на «танцующие молнии»: при наименьшей мощности внутри лампы формируется только одна тонкая светящаяся ниточка.

Если мощность постепенно повышать, то ниточка станет все ярче и ярче, наконец, когда одна ниточка окажется переполнена подаваемой через нее энергией, в этот момент появится вторая ниточка, и они станут отталкиваться друг от друга подобно одноименным электрическим зарядам.

Светящиеся нити тонки, так как окружающие их магнитные поля оказывают магнитогидродинамический эффект типа самофокусировки: собственное магнитное поле плазменного канала создают силу, действующую на его сжатие.

Изобретателем первого прототипа устройства, которое мы сегодня называем плазменной лампой, был ученый Никола Тесла (1856-1943), американский инженер-электрик, уроженец Австрийской империи.

В патенте США №514170 от 1894 года лампа хоть и названа «электрическим источником света», тем не менее принципиальное отличие от обычной лампы накаливания налицо. Тесла предложил принципиально новую лампу — лампу с одним электродом, которая бы питалась от высоковольтного резонансного трансформатора Тесла.

Популяризатором идеи плазменной лампы как декоративного светильника в форме шара (коммерческая идея «плазменный глобус») стал в 1970-е году изобретатель из Пенсильвании Джеймс Фалк (1954 г.р.).

В его время, в отличие от времен когда Тесла работал над своей лампой, уже появилась технология создания газовых смесей различного состава (на основе ксенона, неона и криптона), позволяющих получать в колбах плазму разнообразных цветов.

Свечение здесь создается благодаря коронному разряду в газе, практически обусловленному током через емкость в цепи лампа-воздух-земля. В качестве земли для высоковольтного источника светильника используется точка нулевого потенциала, доступная при питании устройства от розетки.

Считается, что когда человек прикасается пальцем к стеклу работающей лампы, то поток энергии идет через тело, как если бы оно имело сопротивление 1000 Ом и было включено последовательно с конденсатором емкостью 150 пф (стекло колбы выступает в роли диэлектрика). Человека не убивает, поскольку ток плазменной лампы достаточно высокочастотный.

Так или иначе, контактируя с плазменной лампой соблюдайте меры безопасности! Дело в том, что переменное электрическое поле действует не только в проводах высоковольтного источника лампы, но и за пределами колбы.

Кроме того, вблизи работающей плазменной лампы не следует располагать никакие электронные устройства, ведь любая электроника боится индуцированных электрических токов, и легко выйдет из строя, попав в переменное электрическое поле высокой напряженности, источником которого выступает электрод внутри лампы.

Источник

Какое напряжение в плазменном шаре

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.

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:

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 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.

Источник

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Как самостоятельно сделать плазменный шар в домашних условиях: подробная инструкция

Как самостоятельно сделать плазменный шар в домашних условиях: подробная инструкция

Особенности строения плазменного шара

Светильник плазменный шар состоит буквально из трех элементов: внешней стеклянной колбы светильника тесла, электрода (находится внутри ионного сосуда с молниями) и блока, который генерирует высокое напряжение внутри электрической световой сферы.

Но есть одна важная особенность, которую содержит в себе световой сосуд с молниями. Заключается она вот в чем: светильник плазменный шар содержит внутри стеклянной колбы разряженный инертный газ. Этот фактор обязательно нужно учитывать, когда будете делать ионная сфера тесла у себя дома.

Еще одна особенность строения плазменного прибора тесла заключается в том, что в ней нет никаких нитей накаливания. Это значит, что даже самодельный электрический световой сосуд прослужит достаточно долго.

Принцип работы

Работает электрическая ионная сфера следующим образом: так как плазменный шар тесла содержит внутри себя электроды, то когда блок генерации напряжения, они принимают всю его силу на себя и запускают процесс, который называется «Ионизация газа».

Если говорить простыми словами, то ионизация внутри светильника плазменного шара просто-напросто делает газ электропроводным.

Во время этой реакции, внутри лампы зарождается плазма.

Особенности эксплуатации ионной сферы тесла

Есть несколько важных особенностей, которые нужно учитывать при использовании электрического ионного сосуда:

Варианты внешнего вида электрического плазменного шара

Как правило, электрический ионный шар имеет одинаковый внешний вид: стеклянная колба и блок-генератор напряжения. Но, в зависимости от того, какой газ находится в ионной сфере тесла, молния в лампе приобретает различные цвета: розовый, фиолетовый, зеленый и так далее.

Необходимый материал для изготовления светильника плазменного шара

Мы предлагаем самый простой способ изготовить плазменный шар тесла дома.

Чтобы сделать электрическую световую сферу дома, вам понадобятся следующие материалы:

Как сделать плазменный шар тесла своими руками

Чтобы в домашних условиях изготовить электрический плазменный шар, вам следует соединить между собой плату от энергосберегающей лампы, и к ней же припаять контакты трансформатора.

Плазменная тесла сфера почти готова.

Осталось подключить лампу накаливания к присоске от строчного трансформатора и все: электрическая ионная сфера в ваших руках.

Источник

Шар с молниями внутри – как сделать плазменную лампу Тесла

Вы когда-нибудь видели плазменную лампу? А может хотели собрать свой собственный шар с молниями внутри? В этой инструкции я покажу вам, как сделать лампу тесла из обычной лампочки!

Прежде чем мы создадим этот проект, я должен предупредить вас о безопасности.

Вы были предупреждены.

Шаг 1: Методы: 1 и 2

Есть два способа сделать плазма лампу. Оба используют трансформаторы обратного хода переменного тока, но используют разные драйверы. Это важно знать, потому что вы будете создавать драйвер самостоятельно и должны выбрать свой метод, основываясь на нескольких факторах.

Метод 1 использует таймер 555 для включения и выключения мосфета. В нём используется меньше компонентов и его легче собрать.

Метод 2 использует чип TL494, который можно купить онлайн. Этот метод более сложный, но он дает вам больше контроля над схемой и позволяет даже вводить аудио.

Для начинающих я рекомендую метод 1, потому что в нём легче получить желаемую частоту. Если вы используете правильные компоненты, то частота установлена на безопасное значение. Это важно, потому что, если частота слишком низкая, вы словите неприятный шок. В конце этой инструкции я покажу 2 видео, в которых рассказывается, как настроить драйвер так, чтобы дуги были безопасны в работе.

Шаг 2: Метод 1: компоненты

Чтобы сделать лампу Tesla, нам нужен высокочастотный источник питания переменного тока. Также будет хорошо, если частоту можно будет регулировать для улучшения дуги. Мы будем делать наш собственный трансформатор обратного хода. Однако этот шаг можно пропустить, если у вас есть трансформатор обратной связи переменного тока.

Как видите, в этом проекте есть разные шаги. Я предполагаю, что у вас нет обратноходового преобразователя переменного тока. Преобразователи от современных телевизоров, компьютерных мониторов и других устройств — для постоянного тока, потому в них встроен внутренний диод, который выпрямляет импульс обратного хода. Если вы можете найти портативный мини телевизор, скорее всего, вы найдёте вариант AC, и сможете использовать его. Но самое интересное в этом проекте — это намотка собственного трансформатора, поэтому я проведу вас по всем шагам.

Шаг 3: Собираем драйвер

Здесь особо нечего сказать. Просто убедитесь, что вы правильно установили соединения на чипе 555. Пока не беспокойтесь о подключении первичной обмотки, мы вернемся к этому после сборки трансформатора.

Шаг 4: Метод 2: компоненты

Чтобы сделать плазменный шар, нам нужен высокочастотный источник питания переменного тока. Также будет нужно, чтобы частота была настраиваемой, чтобы получить лучшую дугу и самый чистый звук. Мы будем делать наш собственный трансформатор обратного хода.

Как видите, у этого метода много дополнительных частей. Другим недостатком является то, что большинство самодельных преобразователей, которые я пробовал, не работают с этой схемой. Но если вы все же хотите попробовать сделать самодельный преобразователь, переходите к следующему шагу.

Шаг 5: Создаём преобразователь

Что такое обратноходовой трансформатор?

Обратноходовой трансформатор — это трансформатор, который можно найти в ЭЛТ-мониторах и телевизорах. Он используется для создания высокого напряжения и генерирования электронного луча для проецирования изображений на экран. Вы можете легко выпаять такой из телевизора или ЭЛТ-монитора при помощи паяльной лампы.

Посмотрите на обратноходовой трансформатор, который у вас на руках. Вам нужно получить ферритовый сердечник. Ферритовый сердечник — это оголенный стержень феррита, который соединяется внутри с трансформатором. Для этого попробуйте несколько раз ударить по ферритовому сердечнику резиновым молотком. Если это не поможет, погрузите трансформатор в горячую воду и попытайтесь ослабить лак, удерживающий сердечник на месте. Как только вы сможете покачивать сердечник, попробуйте удалить металлическую скобу, которая удерживает его на месте. Как только это будет сделано, две части сердечника должны выпасть из трансформатора.

Вы на полпути! Далее, посмотрите, насколько большой ваш сердечник. Самые большие сердечники обычно находятся в больших телевизорах, но я использовал самое маленькое ядро, которое смог найти, чтобы сэкономить место. Мы ищем вариант примерно на 10000 вольт.

Затем возьмите картонную карточку и загните ее в трубку, которая может поместиться вокруг цилиндрической стороны вашего сердечника.

Я нарисовал диаграмму, чтобы всё было наглядно.

Затем начните наматывать проволоку 30 калибра вокруг трубки. Начните намотку на расстоянии примерно 1,5 см от края бумаги, потому что намотка, расположенная слишком близко к сердечнику, приведет к дуге. Обмотайте провод вокруг трубки, убедившись, что мотки плотно прилегают друг к другу и не перекрываются. Наматывайте, пока вы не достигнете 1,5 см до конца бумаги. Затем поместите кусок изоленты поверх края обмотки. Оберните обмотку большим количеством тефлоновой ленты и накройте ее слоем изоленты.

Затем начните наматывать второй слой поверх предыдущего. Обмотайте примерно на 5 оборотов меньше, остановитесь, закройте тефлоном и изолентой и запустите новый слой, который намотайте поверх предыдущей намотки. Делайте это до тех пор, пока у вас не останется места. На последней обмотке заклейте всю вторичную ленту большим количеством изоленты.

Для первичной обмотки сделайте 7 витков проводом 22 калибра вокруг другой стороны сердечника. Готово!

Шаг 6: Тестирование трансформатора и его подготовка

Подсоедините трансформатор к схеме и проверьте его. Возьмите карандаш с проволокой, прикрепленной к нему. Подсоедините один конец провода к одному концу вторичной обмотки. Затем подключите источник питания 12-24 В к входу драйвера. Встряхните его.

Если вы слышите шум, значит, он работает. Медленно соедините вторичные провода вместе, используя карандаш. Фиолетовая электрическая дуга должна прыгать с одного конца на другой. Если всё так, то попробуйте отрегулировать 22к потенциометр, чтобы изменить частоту и получить тихую толстую дугу.

Если у вас не получилось, то есть несколько вещей, которые могут пойти не так:

Ваша вторичная катушка дает внутреннюю дугу. Вы должны перемотать вторичную катушку и использовать больше изоляции.

Работает и внезапно останавливается:

Ничего не происходит при включении драйвера. Возможно, вы неправильно прочитали схему. Проверьте все соединения.

Если вы слышите шум, значит, все работает. Медленно соедините вторичные провода вместе, используя карандаш. Фиолетовая электрическая дуга должна прыгать с одного конца на другой. Если всё так, попробуйте отрегулировать оба потенциометра, чтобы изменить частоту и рабочий цикл. Попробуй получить тихую толстую дугу. При желании вы можете подключить музыкальный проигрыватель к аудиоразъему и проверить, будет ли дуга воспроизводить музыку. Если все это произойдет, то поздравляю! Вы почти закончили.

Если это не так, то есть несколько вещей, которые могут пойти не так.

Дополнительное вощение

Эта часть довольно крута. Если вы используете мелки для воска, снимите бумагу со всех мелков. Возьмите старую банку, например, консервную, и поместите мелки в неё. Поместите банку на очень слабый огонь на плиту. Растопите воск полностью. Затем возьмите кусочек алюминиевой фольги и создайте форму для вашего обратноходового трансформатора.

Попытайтесь сделать коробку, в которую поместится трансформатор. Поместите его в форму так, чтобы вторичный и первичный провода торчали вверх. Затем медленно вылейте воск на трансформатор, пока он не будет полностью погружен. Покачайте форму немного, чтобы воск просочился в отверстия в трансформаторе. Дайте коробке полежать одну ночь, чтобы всё остыло.

Когда вы вернетесь на следующий день, снимите фольгу. Вы получите блок воска с 4 торчащими проводами. Это должно помочь вашему трансформатору работать дольше и предотвратить дуги.

Шаг 7: Включаем!

Поместите металлическое основание вашей лампочки на высоковольтные выходы вашего трансформатора и включите его!
Пожалуйста, посмотрите это видео, которое поможет вам с настройкой и эксплуатацией плазменного шара:

И помните, что высокое напряжение может быть смертельным, если работать с ним неправильно. Будьте осторожны и веселой вам сборки!

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Источник