Плазменная лампа — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 марта 2016;
проверки требуют 44 правки.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 марта 2016;
проверки требуют 44 правки.

Шаровидная плазменная лампа
Касание плазменной лампы рукой

Пла́зменная ла́мпа — декоративный прибор, состоящий обычно из стеклянной сферы с установленным внутри электродом. На электрод подаётся переменное высокое напряжение с частотой около 30 кГц. Внутри сферы находится разреженный газ (для уменьшения напряжения пробоя). В качестве наполнения могут выбираться разные смеси газов для придания «молниям» определённого цвета. Теоретически, срок службы у плазменных ламп может быть весьма продолжительным, поскольку это маломощное осветительное устройство, не содержащее нитей накаливания и не нагревающееся в процессе своей работы. Типичная потребляемая мощность 5—10 Вт.

Плазменная лампа — изобретение Николы Теслы (1894 год).

ru.wikipedia.org

Плазменный шар. Научные игрушки — Класс!ная физика

Плазменный шар. Научные игрушки

01.2015

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.

class-fizika.ru

Светильник «Плазменный шар» – предназначение и принцип работы

Источники света, которые наполняют наши дома – это различного вида люстры, бра, 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 электрические разряды. Они похожи на цветной фейерверк, который распространяется из центра светильника. Словно волшебная вещица, стеклянный шар 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 инертный газ, 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.

fb.ru

Плазменный шар

Описание устройства

Плазменная лампа (плазменный шар) является декоративным прибором, который работает по принципу катушки Тесла: на электрод, который находится в центре стеклянной сферы, подаётся высокочастотный (порядка 30000 Гц) переменный ток. В результате на электроде возникает тлеющий разряд.

 

Стеклянный шар обычно заполняют разреженным инертным газом (гелий, неон и т.д.) для уменьшения напряжения пробоя (позволяет получать «молнии» в шаре большего диаметра), и для изменения цвета разрядов. 

 

В ходе работы, лампа создаёт достаточно сильное электромагнитное излучение, что приводит к ионизации воздуха вокруг лампы (появляется запах озона). Кроме этого, плазменная лампа способна вызывать тлеющий разряд не только внутри стеклянного шара, но и на некотором расстоянии за его пределами (например, если поднести к лампе газоразрядную трубку или люминисцентную лампу).

 

Будьте осторожны! Крайне не рекомендуется подносить к лампе электронные приборы (мобильные телефоны, например), так как на металлических деталях данных приборов может возникнуть электростатическая и вторичная эмиссия, что может привести к выходу из строя данных приборов. Не стоит, также, включать лампу на длительное время (полученный путём ионизации воздуха, озон опасен для человеческого организма).

 

Описание опыта

В данном случае подносили к плазменной лампе газоразрядные трубки. На расстоянии около 10 см, трубки начинали светиться оранжевым светом, что свидетельствует о том, что лампа заполнена Неоном. Изменяя положение лампы относительно плазменного шара, мы смогли добиться появления и затухания свечения в разных частях трубок. Энергосберегающая лампа также излучала свет вблизи плазменного шара. В ходе опыта был обнаружен занимательный эффект: если, «заземлить» плазменную лампу рукой, то свечение газоразрядных трубок, находящихся рядом с плазменным шаром, заметно снижается вплоть до полного исчезновения.

 

Это интересно

Современный вид светильника плазменный шар получил благодаря изобретателю и ученому Джеймсу Фалку. Он конструировал необычные светильники и продавал их коллекционерам и научным музеям в 1970-х годах.

 

Технология создания газовых смесей, используемая при изготовлении современных плазменных шаров, была недоступна во времена Николы Тесла, поэтому, изначально лампа не производила такого завораживающего эффекта, как сейчас.

 

Потребляемая мощность плазменного шара на самом деле крайне невелика и составляет всего 10-20 Вт.

virtuallab.by

Исследовательский проект «Секреты волшебного шара Тесла»

Инфоурок › Другое › Научные работы › Исследовательский проект «Секреты волшебного шара Тесла»


Курс повышения квалификации

Курс профессиональной переподготовки

Специалист по охране труда

Курс профессиональной переподготовки

Библиотекарь


Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию:
Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс:
Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник:
Все учебники

Выберите тему:
Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Номер материала:

ДБ-719463


ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону N273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» педагогическая деятельность требует от педагога наличия системы специальных знаний в области обучения и воспитания детей с ОВЗ. Поэтому для всех педагогов является актуальным повышение квалификации по этому направлению!

Дистанционный курс «Обучающиеся с ОВЗ: Особенности организации учебной деятельности в соответствии с ФГОС» от проекта «Инфоурок» даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (72 часа).

Подать заявку на курс

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

infourok.ru

Плазменный светильник обзор товара

Приветствуем Вас, наши дорогие покупатели и желаем всем доброго здоровья и приятных подарков! Сегодня мы расскажем о необычном предмете интерьера -это плазменный светильник «Магический шар», который также можно найти в интернете по запросам: плазма шар, шар Тесла, домашняя катушка Теслы, «шар с молниями», ну и собственно «магический шар». Почему мы склоняемся к названию «магический шар»? Как ни странно, но в последнее время подавляющее большинство покупателей этого девайса, составляют всевозможные работники магических салонов, гадалки и, великие и ужасные «маги и чародеи».

И это не случайно,испокон веков центральным предметом любого «волшебного» салона являлся хрустальный шар, в котором гадалки и предсказатели, якобы, видели прошлое и будущее человека. Раньше это были обычные шары из стекла или хрусталя, чаще сплошные, иногда полые, которые некоторые предприимчивые «маги» перед сеансом наполняли дымом и затыкали пробкой. В наши же дни, для создания атмосферы мистики и всепронизывающей магии всё чаще используются именно плазменные шары. Согласитесь, разноцветные всполохи молний переливающиеся в хрупком сосуде, выглядят куда как эффектней обычной стеклянной сферы и позволяют «окучивать» клиента на более профессиональном уровне.


Изобретение плазменного светильника и принцип работы.

Давайте разбираться что это за чудо-шар такой и откуда он появился. Изобретение плазма шара приписывают выдающемуся физику и ученому Николе Тесла (1856-1943 г.г.). В 1894 году Тесла подробно описал устройство плазменной лампы, состоящей из стеклянной колбы и электрода, на который подавался переменный ток, в результате чего, на его конце возникало свечение. Тесла назвал своё изобретение «Одноконтактная лампа» или «Газоразрядная трубка». В те времена это не выглядело так эффектно как сегодня, потому как технология использования инертных газов была ещё не доступна. Свой современный вид плазма-шар получил благодаря другому изобретателю Джеймсу Фалку, который уже в 70-х годах нашего века, конструировал необычные светильники, в принципе работы которых лежали разработки Теслы, и продавал их в научные музеи и коллекционерам. В наши дни пространство между внешней колбой и электродом заполняют инертным газом, благодаря чему и создаётся эффект непрерывного пульсирования разноцветных молний.


Плазма-шар в подарок.

Шар Теслы — это идеальный подарок. Ведь его завораживающая красота придется по вкусу всем без исключения, независимо от пола и возраста. Взрослым будет приятно украсить дом стильным и необычным предметом интерьера, а дети очень любят трогать поверхность шара и любоваться миниатюрными молниями, бьющими в место соприкосновения с рукой. Мерное, успокаивающее свечение, окажет благоприятное воздействие на нервную систему и поможет снять усталость после тяжёлого трудового дня. А ещё, с помощью магического шара, можно показывать детям фокусы и проводить вместе с ними различные физические опыты, например такие как в этом видео.



Нас часто спрашивают, опасны ли магические шары для окружающих, а особенно для детей. Отвечаем — нет, не опасны, нужно лишь соблюдать несколько основных правил предосторожности:

  • Не подносить к поверхности шара электронные и радио устройства ( мобильные телефоны, плееры тачпады и т.д.)


  • Не класть на поверхность шара металлические предметы ( за исключением случаев, когда это необходимо для опытов)


  • Не прикасаться одновременно к поверхности шара и заземлённому объекту (батарее например)


  • Естественно, не стучать по шару и не ронять его.


  • Рекомендуется отключать светильник на 10-15 минут, через каждые 3-4 часа непрерывной работы.

Итак. Плазменный светильник «Магический шар» — вещь очень необычная и притягивающее внимание. Он будет отличным подарком для Ваших друзей, шикарным предметом интерьера в Вашем доме и увлекательным развлечением для Ваших детей… и…


=) домашних питомцев =).

Всего Вам, хорошего! И, до связи.

vo-podarok.ru

Плазменные шары своими руками. Без шуток.

Это уж не игрушка из лампочки и строчника, и даже не откачанная колбочка с воздухом. Моя старая мечта сделать настоящий, классический, чуть менее, чем полностью самодельный плазменный шар наконец-то исполнилась. Придуманы технологии, найдены материалы, и, наконец, сделан рабочий образец из химической круглодонной колбы.
Плазменные шары как таковые впервые были придуманы и сделаны в США в середине восьмидесятых неким Биллом Паркером, назывались «Light Sculptures» и достаточно активно производились его фирмой в разнообразных, чрезвычайно красочных исполнениях, причём составы большинства газовых смесей пределов головы самого Билла Паркера так и не покинули. То, что сейчас имеется на рынке — китайская стандартизованная отрыжка, не идущая ни в какое сравнение с его шедевральными работами. Более впечатляющие (относительно китайских) девайсы делаются командой Страттмана и химиком Майком Дэвисом, но у первых заоблачные цены, а второй принципиально их не продаёт. И, хотя ресурсов для создания стеклянных сфер у меня нет, я попытался хотя бы приблизиться возможными в домашней лабе средствами к творениям Билла.
Если в двух словах, то суть моего самодельного плазменного шара очень проста: берём большую химическую стеклянную колбу, впаиваем в её горло центральный электрод и штенгель (узкая трубка, через которую производится откачка из рабочего объёма и которая заплавляется при отпайке вакуумного прибора от насоса), откачиваем воздух, напускаем нужную газовую смесь, отпаиваем и подключаем источник высокого напряжения высокой частоты.
На деле же имеется масса трудностей и нюансов, которые попытаюсь рассказать, поскольку нигде и сети не видел достойной инструкции такого рода.

1. Работа со стеклом.

Стекло — очень необычный для того, кто не пробовал работать с его жидкой фазой материал. По стеклодувному делу есть довольно много неплохих книг, и для желающих попробовать свои силы можно неплохо изучить по ним матчасть. В применении к плазменному шару нам требуются два предмета: стеклянная трубка и шаровая химическая колба (важно: необходимо точное совпадение марок стекла! если колба пирекс, то трубка — тоже, если колба «жёлтая» (молибденовое стекло, скажем, С52), то трубка тоже. В противном случае растрескивание при остужении и провал всей работы почти неизбежны), а в качестве инструментов — графитовые палочки примерно 5-6 мм в диаметре, длинноносые пассатижи, хорошая пропановая горелка (необходим полновесный пропановый баллон хотя бы на 5 литров: все одноразовые мелкие баллоны не подойдут из-за требований к расходу газа и охлаждения баллона вследствие этого), способная прогреть достаточно большую рабочую область и водородная горелка, без которой я бы скорее всего не справился вообще (не знаю как работают без неё ортодоксальные стеклодувы, обходящиеся смесью природного газа и кислорода).

Работа со стеклом, включая изготовление электровакуумных приборов, довольно подробно описана в некоторых книгах, например в «Технике лабораторного эксперимента». Рекомендую её к изучению всем интересующимся.

Для начала следует сделать центральный электрод. Берём трубку (у меня имеется стандартная 15 мм диаметром) и на максимальном режиме работы горелки сворачиваем оплавлением на её конце каплю и выдуваем,(ртом головы) в небольшой шарик, раза в 2-3 больше диаметра трубки. За подробностями процесса могу только предложить обратиться к книгам по стеклодувке и к собственной практике. Затем в шарик проталкивается комочек стальной ваты или мочалки, и засыпается серебряной пудрой, которая налипает на стекло и обеспечивает равномерное распределение коронного разряда.

Следующая операция — сужение горла колбе. нам необходимо сузить его до такой степени, чтобы оно обхватило трубку центрального электрода и при этом там было место для штенгеля. Лучший способ, который мне удалось придумать: колба зажимается в штативе перпендикулярно пламени горелки, включенной на полную мощность, и проворачивается по мере сужения, а края, размягчённые пламенем, заворачиваются фантиком внутрь при помощи пассатижей. Когда диаметр отверстия приблизится к диаметру сделанного ранее шарика, начинается самое интересное: требуется обпаять стекло колбы вокруг стекла электрода, не погнув его, не заплавив и не испортив. Я делал так: брал второй штатив, в который крепил графитовый стержень, засунутый в электрод (графит не смачивается стеклом и может быть невозбранно извлечён), и необходимый для обеспечения непрогибания электрода при его нагреве и спайке, и насколько мог точно выверял центровку шарика посередине большой колбы, после чего просто грел вместе и электрод и горловину колбы, замазывая пробелы и дырки при помощи водородной горелки, сильно разжижающей стекло, и пассатижей.
Незадолго до окончания процесса запайки необходимо впаять штенгель — другой кусок трубки того же стекла, через который будет происходить откачка воздуха и напуск газа, и который и будет отпаян при окончательной герметизации шара. Делается это либо на весу при помощи водородной горелки, либо с закреплением его в штативе — последний вариант позволяет меньше дёргаться в процессе — штенгель не пытается оплыть и согнуться — но более заморочен.

После окончания работы по впайке убеждаемся в отсутствии дырок, особенно микроскопических. С этим я намучился больше всего: они могут быть совершенно незаметны в разжиженном стекле, но проявить себя при откачке и придётся заново всё прогревать и заделывать их. Затем отжигаем спай, чтобы снять напряжения в стекле (за теоретическими основами опять отсылаю к книгам, а я делал так: включаю пропановую горелку на режим коптящего пламени, и держу в нём спай около 3-5 минут, после чего плотно укутываю каолиновой ватой и даю остыть естественным образом. Вата нужна для теплоизоляции и обеспечения отсутствия обдува воздухом, который будет охлаждать стекло слишком быстро).
В результате должно получиться что-то наподобие этого: корявый, весь в саже и страшновато выглядящий, но вакуумопрочный и герметичный стеклянный спай двух трубок и колбы, причём одна из трубок (боковая) идёт в объём колбы, а вторая — в изолированный от неё стеклом шарик центрального электрода.

2. Работа с вакуумом (более подробно можно прочесть в отдельной статье по ссылке).

Перед напуском газов из получившегося пока ещё не плазменного шарика надо удалить воздух. К сожалению, про водоструйные насосы и компрессоры от холодильника сразу можно забыть: их не хватит для обеспечения чистоты газа, каковая критична. Но не всё так сложно, для шара с ксеноновым или криптоновым наполнением полностью хватит качественного форвакуумника типа 2НВР-5Д (возможно, хватит даже китайского, типа Z-1,5,  но, скорее всего, придётся промывать колбу газом, тратя его впустую, чтобы добиться нужной чистоты): он откачивает почти до 5*10^-2 торр, в то время как рабочее давление ксенона/криптона в шаре — десятки торр. Но, вообще говоря, необходимо подключать турбомолекулярный или диффузионный насос, и откачивать шар до глубокого вакуума (исчезновения разряда). Вакуумная техника — ещё более хитрая область, чем стеклодувное дело, и навряд ли я смогу рассказать про неё лучше, чем это сделано в специализированных изданиях, поэтому воздержусь от подробных описаний схемы: имеющие представление о матчасти, типах компонентов и особенностях технологии смогут сделать всё сами, не имеющим же описание пользы не принесёт никакой, и только породит массу новых вопросов, поэтому поступлю так же, как делают химики при описании реакций, и просто использую в описании массу ключевых слов.

В моём вакуумном посте использованы 2НВР-5ДМ в качестве форвакуумного насоса и стеклянный грибковый насос (от стеклянного быстро перешёл на качественный Edwards EO50 с воздушным охлаждением) на полифениловом эфире в качестве диффузионного. Соединение выполнено вакуумными шлангами (толстая резина), между насосами стоят металлические краны-шиберы, нержавейка+фторопласт (к Edwards шланг идёт напрямую). В дифнасос впаян коваровый ввод (прикреплён через быстросъёмные соединения манифолд с качественным краном большого сечения), к которому припаян (прикреплён через того же стандарта быстросъёмы) нержавеющий сильфон (любая резина будет загаживаться откачиваемыми веществами и гадить потом во всю систему, не позволяя достичь хоть сколько-то глубокого вакуума), оканчивающийся ещё одним краном (восхитительным в своём удобстве соединением типа UltraTorr. Всячески рекомендую). Метрология как таковая отсутствует (калибровалось по ВИТ-2 с ПМТ-4М и ПМИ-2), все измерения проводятся на основании положения кольца ПФЭ в сопле дифнасоса (степени и характера свечения разряда в трубке от качера, который позволяет с точностью до порядка измерить глубину вакуума вплоть до 10^-5 торр) и характера разряда от ВЧ генератора в откачиваемом объёме.
Основные принципы работы с вакуумом — а) это медленно, б) газит почти всё (исключения — качественная нержавейка, например), в) напустить воздух намного легче чем откачать его, г), самое важное: насос не «засасывает» молекулы газов, как это может представляться, он всего лишь не пропускает их в обратную сторону. Поэтому надо обеспечить все условия для их попадания внутрь насоса: трубки как можно шире, подогрев газа, чистое масло в дифнасосе и форваке, и т.д. и т.п.
Для контроля уровня разрежения рекомендую использовать источник высокочастотного поля, если нет хороших калиброванных вакууметров и обвески к ним. Лучше всего — качер.

3. Работа с электроникой.

Основная задача — обеспечить высокое напряжение высокой частоты и не очень большой мощности. С этим идеально справляется обычный однотактный генератор на 555 со строчником на выходе полевика, вот только одна проблема: для достижения большого напряжения у этой схемы необходим резонансный режим строчника, и резонанс должен достигаться на частотах в сотни килогерц, чтобы обеспечивать красивые разряды в шаре. Эту проблему пока решить так и не удалось, и приходится обходиться относительно низкими частотами — около 30-40 кГц.
На худой конец можно сделать просто блокинг-генератор или мультивибратор, но я тешу себя надеждой, что сумевший дойти уже до запитывания шара читатель может сделать ген на 555 таймере самостоятельно 😉
Неплохой идеей будет подключить к строчнику прерыватель: форма разрядов может изменяться очень интересным и непредсказуемым образом.

4. Работа с газами.

Самая интересная и неоднозначная область. Количество вариаций различных форм разряда, цветов и эффектов в разреженных газах совершенно неисчислимо; есть подозрение что сочетаниями можно получить почти любой цвет. Более того, в разных режимах работы источника напряжения газы могут вести себя и ионизироваться по-разному, часто непохоже на самих себя в других режимах.
Для напуска газов в систему необходимо изготовить напускатель. В общем случае это трубка, которая вставляется в разрыв шланга вакуумной системы. В трубку впаян нержавеющий капилляр, оканчивающийся краном-натекателем (кран с очень низкой и точно регулируемой пропускной способностью). По другую сторону крана расположен газовый баллон с соответствующим газом. Для плазмашара лучше изготовить два или три таких напускателя, чтобы иметь возможность напускать несколько разных газов одновременно. Естественно, вся конструкция напускателя должна быть герметичной относительно атмосферы, чтобы её можно было невозбранно вакуумировать.
Основные параметры, которые, по-видимому, влияют на характер разряда в шаре, таковы:
1) Частота источника напряжения. Чем она выше, тем легче происходит ионизация и тем мощнее накачка разряда.
2) Давление отдельного газа. Тот же неон может быть оранжевым, красным, белым, синим и розовым; ксенон — сине-белым, голубым, коричневым, зелёным или жёлтым при разных давлениях. Кроме того, тяжёлые газы — ксенон и криптон — имеют свойство шнуроваться при давлении выше некоторого критического.
3) Соотношение газов и примесей в смеси. Разумеется, можно смешивать газы, что будет влиять на лёгкость ионизации, цвет разряда и так далее. Например, небольшая добавка ксенона в неон приведёт к белым ксеноновым шнурам с красными окончаниями.
4) Плотность тока. В плазменном шаре она в основном определяется местом горения разряда: около потенциального электрода плотность тока максимальна, на краю сферы — минимальна. Это можно использовать для создания неравномерно окрашенных разрядных жгутов.

Возможных смесей и сочетаний газов неисчислимое множество, это область для исследований на годы, и я непременно попытаюсь привести свои знания к некой системе, когда накоплю достаточно материала, и опубликовать наработки. Пока что самое простое и понятное — чистые газы.
Чистые газы:
а) Ксенон. Самый тяжёлый из стабильных инертных газов, активно образует извивающиеся глистоподобные  тентакли при давлении выше определённого. Наиболее красивый, дорогой и редкий. Нормальный цвет — сине-фиолетовый, при сильных разрежениях — коричнево-голубой. Загрязнения органикой и галоген-органикой придают зелёный оттенок. Чувствителен к загрязнениям и примесям в плане лёгкости ионизации.
б) Криптон. Сильно похож на ксенон, но хуже жгутуется, труднее ионизируется, более коричневого оттенка.
в) Неон. Ионизируется при атмосферном давлении, образуя красно-белые жгуты, при понижении давления (или плотности тока) — становится оранжевым, и в целом придаёт любой смеси красный, розовый или оранжевый оттенки. Сильно критичен к чистоте, даже небольшие примеси убивают как яркость свечения, так и оранжевость цвета разряда.
г) Азот. Фиолетово-красноватые разряды, сильно напоминает воздух (ещё бы, воздух на 3/4 и есть азот).
д) Аргон. Похож на азот, фиолетовый при малой плотности тока, более оранжевый, чем красный, при большей. Как и неон ионизируется при атмосфере, сильно улучшает ионизацию других газов даже в виде небольшой примеси к ним. Около атмосферного давления приобретает ярко-голубо-белый цвет.

Самый простой и неэкономный способ смешивать газы внутри шара — просто напускать в откачанный шар много какого-либо газа, после чего попеременно откачивать избытки или добавлять второй газ. Все измерения только качественные, на основании формы разряда, но это лучше, чем ничего.

После получения требуемых эффектов внутри плазмашара остаётся только его отпаять, аккуратно заплавив и пережегши сосок штенгеля. Необходимые подробности процедуры описаны в литературе или разрабатываются самостоятельно с опытом; упомяну только, что стекло имеет некоторую инерционность в плане вязкости, и если нагреть отвакуумированный сосуд слишком сильно, он просто впячится в месте перегрева внутрь пузырём и лопнет, разрушив все труды. Поэтому греть следует очень, очень неспеша и аккуратно. Процедура отжига стандартная. Если всё сделано верно, можно радоваться успешному изготовлению настоящего плазменного шара на коленке, причём значительно более красивого и качественного, чем заводской хлам.



Ссылки по теме:

http://www.personal.psu.edu/sdb229/Plasma%20ball%20colors.html — неплохое описание цветов газов и смесей в плазменном шаре
http://www.youtube.com/user/nerodesign000 — огромные плазменные шары музейного качества
http://www.youtube.com/user/StandingWulf — химик-энтузиаст, ищущий красивые смеси газов под плазмашары
http://www.strattman.com/products/plasma/index.html — современные производители плазменной скульптуры. Ценники приводят в тихий ужас, но оно явно себя оправдывает.

01.10.12 Недавно сделал питальник к синему шару. Теперь он может быть просто воткнут в розетку и работать как обычные плазмашары. Смотрим видео!

Метки отсутствуют.

teslacoil.ru

alexxlab

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о