Почему в шаре тесла светящиеся нити всплывают вверх по какому закону как дополнительно проверить это
Плазменная лампа – удивительный декоративный прибор, работающий по принципу катушки выдающегося физика Никола Теслы. Светильник представляет собой стеклянную колбу, заполненную разряженным газом, внутри которой образуется паутинка электрического разряда.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Принцип работы плазменной лампы
Принцип работы лампы Тесла заключается в подаче высокочастотного переменного тока на электрод, помещённый в центр стеклянной колбы. Частота тока составляет примерно 30 кГц. На электроде в результате этого образуется тлеющий разряд, который и создаёт необычный визуальный эффект. Для того, чтобы снизить напряжение пробоя и иметь возможность менять цвет разряда, стеклянная ёмкость, как правило, заполняется разреженным инертным газом (это может быть неон, ксенон, гелий и т.п.). Образуется плазма, приобретающая форму тоненьких лучей, которые идут от центрального электрода к наружным стенкам колбы. Это и создаёт мистический эффект бьющих из центра плазменной лампы молний. Чаще всего светильники имеют форму шара. При прикосновении к колбе пальцем, молнии сливаются в один большой поток.
В процессе функционирования светильника, создаётся относительно мощное электромагнитное излучение. В результате данного излучения вокруг лампы начинается ионизация воздуха, об этом сигнализирует вскоре появляющийся запах озона. Интересно, что светильник может вызвать тлеющий разряд не только внутри, но и снаружи – на небольшом расстоянии за пределами стеклянной колбы.
История плазменной лампы
6 февраля 1984 года считается датой изобретения невероятно красивой и завораживающей плазменной лампы. В этот день выдающийся изобретатель Никола Тесла запатентовал своё удивительное изобретение. Гениальный физик назвал своё детище «электрическим источником света» и стал первым, кто смог заточить молнию в колбу. Современные плазменные светильники разительно отличаются от их прообраза. Единственное общее, что есть у привычных нам плазменных ламп и предмета гордости Николы Теслы – факт наличия внутри разряда, излучающего свет.
Электрический источник света Теслы в народе получил название газоразрядной трубки, благодаря своему специфическому внешнему виду – он выглядел, как стеклянная колба, внутри которой красовалась белая паутинка разряда. Белая она была потому что отсутствовала возможность создать другие оттенки – в то время ещё не были изучены такие газы, как неон, криптон или ксенон. А ведь именно благодаря смешению нескольких инертных газов в современных плазменных лампах достигается разнообразие цветов разряда.
Джейм Фолк и Бил Паркер – люди, чьи старания сделали из электрического источника света Теслы тот самый плазмошар, который мы привыкли представлять себе, слыша это словосочетание. В 1970е годы, будучи студентом, Бил Паркер во время случайного эксперимента обнаружил, что, смешивая инертные газы, можно получить невероятно красивое, непостижимое большинству умов, свечение. Изумительное явление настолько понравилось Паркеру, что, вдохновившись им, он принялся за создание научных работ и вскоре создал свою вариацию на тему плазменной лампы.
Его плазменные шары сам Паркер гордо именовал «светящиеся скульптуры», что не могло не походить на истину – они действительно напоминали произведения искусства.
Стоило погасить свет и включить приборы, как «скульптуры» оживали, удивляя огромным разнообразием оттенков и необычностью форм.
Особая, инопланетная красота ламп была обречена на успех, о чём мгновенно догадался Джеймс Фолк, сосредоточившийся не на технической стороне вопроса и совершенствовании приборов, а на их популяризации с коммерческой целью. Активно рекламируя плазменные шары, Фолк моментально сделал эти уникальные лампы популярными. Вскоре их можно было найти во всех известных научно-технических музеях страны, под более поэтичным названием «земные звёзды».
«Земные звёзды» на тот момент стоили космических денег, поэтому кроме музеев, завладеть необычным прибором могли себе позволить лишь редкие и очень состоятельные коллекционеры. С развитием технологий цена на потрясающие плазменные шары планомерно падала, а вскоре и вовсе перешла в разряд общедоступных, когда за производство взялись крупные китайские фабрики.
Массовость не отняла у лампы её уникальности и востребованности. До сих пор это необычный, приковывающий к себе внимание, элемент интерьера. Плазменный шар становится интересным акцентом в совершенно любом пространстве, поражая своим невероятным светом – кто откажется от возможности понаблюдать за домашней молнией в колбе?
Выбрать плазменный шар по душе можно в нашем каталоге: https://best-shop.su/plazmennye-shary.html
Правила обращения с лампой
Ввиду особенностей работы плазменной лампы, необходимо строго придерживаться руководства по эксплуатации, чтобы она радовала вас как можно дольше!
- Став счастливым обладателем такого светильника, обращайтесь с ним аккуратно, ведь хрупкие стеклянные элементы могут сломаться от механического воздействия.
- Нельзя подносить лампу на близкие (до полуметра) расстояния к электронным приборам – это может негативно сказаться на её работе и привести к поломке.
- Избегайте попадания воды на плазменную лампу и не оставляйте лампу включенной на долгое время без присмотра.
- Запрещенно прислонять к лампе металлические предметы.
- Запрещенно одновременно касаться колбы плазменной лампы и заземленных предметов.
- Для содержания прибора в чистоте, протирайте его чистой чухой тряпкой, а в случае выхода из строя – обратитесь к специалисту.
- Не нужно пытаться разобрать лампу самостоятельно, ведь внутри неё расположены высоковольтные элементы.
При касании плазменной лампы рукой, можно ощутить тепло или небольшое покалывание – не стоит пугаться, это нормально и не представляет опасности. Такой эффект связан с условиями среды, в которой функционирует плазменный шар.
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.
Высокое напряжение ионизирует молекулы газа (обычно это неон) внутри колбы - получается плазма, отсюда и название светильника - «плазменная лампа». Множественные разряды, похожие на маленькие молнии, порождаются движущимися ионами газа.
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.
Расположенный вблизи лампы металлический предмет станет электризоваться переменным электрическим полем, и коснувшись такого предмета можно получить слабый удар током и даже ожег. Если же человек, прикасаясь к лампе, случайно окажется заземлен, например держась за батарею, он получит удар током.
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.
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.
В современном мире Интернет содержит массу полезной информации, помогает в выполнении школьных заданий, расширяет кругозор и является «окном в мир».
На сайте «Эксперимент» я люблю смотреть видеоролики о науке и технике .
Как-то еще в 3 классе в Интернете я обратила внимание на опыты с необычным шаром. Он удивил меня своим загадочным сиянием. Его называют шар Тесла.
Тема моего проекта: «Секреты волшебного шара Тесла».
Я поставила перед собой цель: определить причины воздействия шара Теслы на работу электронных приборов .
Актуальность : прошлым летом на отдыхе в Анапе мы с мамой приобрели этот волшебный шар. С тех пор у меня появилась возможность самой попробовать «творить чудеса». Магический плазменный шар создает в моей комнате атмосферу загадочности, таинственности и волшебства. Это необычайно красивый светильник. С плазменным шаром можно взаимодействовать и испытать трепетное чувство от взаимного общения. Наблюдения за шаром вызвали еще больший интерес к его изменениям.
Практическая значимость моей работы состоит в том, что я узнала много нового про плазменный светильник. Благодаря моему шару я сделала один шаг к изучению нового для меня предмета «Физика».
Для достижения цели я поставила ряд задач:
Узнать, как он устроен?
Как он работает?
Что можно и чего нельзя делать с моей лампой?
Методы, которые использовались в работе: эмпирические: беседа, фото, наблюдение; теоретический анализ источников: сравнение, обобщение материалов, практические: исследования.
Объект исследования: шар Тесла (плазменный светильник).
Предмет исследования : взаимодействие шара (плазменного светильника) с другими электрическими приборами.
Выводы – работа имеет большое практическое значение для развития познавательного интереса. И, что не менее важно, повышает интерес к изучению новых предметов, к экспериментированию. Перспектива – в старших классах на уроках физики я смогу глубже изучить открытия Теслы .
2.3. «Родственник» трансформатора Теслы. ………………………………………….
2.5 Устройство и принцип работы плазменного шара……………………………….
2.6. Практическая часть. Демонстрация опытов………………………………………
2.7.Современный мир декоративных светильников………………………………….
IV . Библиографический список ……………………………………………………….
«Секреты волшебного шара Тесла»
МБОУ «СОШ №2», класс 4в
В современном мире Интернет содержит массу полезной информации, помогает в выполнении школьных заданий, расширяет кругозор и является «окном в мир». На сайте «Эксперимент» я люблю смотреть видеоролики о науке и технике. Как-то еще в 3 классе в Интернете я обратила внимание на опыты с необычным шаром. Он удивил меня своим загадочным сиянием и не только. Его называют шар Тесла.
Тема моего проекта: «Секреты волшебного шара Тесла».
Я поставила перед собой цель: определить причины воздействия шара Тесла на работу электронных приборов . (Приложение 1)
Актуальность : прошлым летом на отдыхе в Анапе мы с мамой приобрели этот волшебный шар. С тех пор у меня появилась возможность самой попробовать «творить чудеса». Магический плазменный шар создает в моей комнате атмосферу загадочности, таинственности и волшебства. Это необычайно красивый светильник.
Проблема: С плазменным шаром можно взаимодействовать и испытать трепетное чувство от взаимного общения. Наблюдения за шаром вызвали еще больший интерес к его изменениям. Возникли вопросы. Так ли он безопасен? Может ли случиться удар электрическим зарядом?
Практическая значимость моей работы состоит в том, что я узнала много нового про плазменный светильник. Благодаря моему шару я сделала один шаг к изучению нового для меня предмета «Физика».
Для достижения цели я поставила ряд задач:
Узнать, как он устроен?
Как он работает?
Что можно и чего нельзя делать с моей лампой?
Методы, которые использовались в работе: эмпирические: беседа, фото, наблюдение; теоретический анализ источников: сравнение, обобщение материалов, практические: исследования.
Объект исследования: плазменный светильник шар Тесла
Предмет исследования : воздействие шара Тесла на работу электронных предметов.
Гипотеза: плазменный светильник может создавать помехи в работе электронных приборов.
Выводы – работа над проектом имеет большое практическое значение для развития познавательного интереса. И, что не менее важно, повышает интерес к изучению новых предметов, к экспериментированию.
Перспектива – в старших классах на уроках физики я смогу глубже изучить открытия Теслы.
Основная часть.
2.1. Краткая биография Теслы.
Никола Тесла является самым загадочным ученым 20 века. Серб по национальности, он родился в 1856г. в Австро-Венгрии.
Учился он в высшем техническом училище и в Пражском университете, работал инженером телефонного общества в Будапеште, затем в компании Эдисона в Париже, после чего в 1884г. эмигрировал в США.
В этой стране изобретатель прожил вплоть до своей кончины в 1943 году.
Изобретения Теслы.
Тесла – гениальный изобретатель и ученый. За свою жизнь Н. Тесла сделал около 1000 различных изобретений и открытий, получил почти 800 патентов на изобретения в разных областях техники.
Никола Тесла сам демонстрировал на выставке свой первый трансформатор высокой частоты. Тесла был подсоединен к этому устройству и из его рук забили ветвистые молнии, вызывающие ужас у посетителей. Публика была потрясена!
Но, несмотря на пугающий внешний вид разрядов, они безвредны для человека, так как токи высокой частоты, проходя по самой поверхности кожи, не причиняют никакого вреда.
В начале столетия трансформатор Тесла использовался в медицине. Пациентов обрабатывали высокочастотными токами, оказывавшими тонизирующее и оздоравливающее действие.
Трансформатор Тесла и по сей день широко используется в радио- и телеаппаратуре, а также в других электроприборах.
«Родственник» трансформатора Теслы.
Сейчас в магазинах можно увидеть «родственников» подобного устройства - стеклянные шары с эффектными разрядами внутри.
Именно такой шар – под названием «плазменный светильник» приобрели мы с мамой. (Приложение 2)
2. 4. Что такое плазма.
Для начала я нашла информацию в Интернете – что такое плазма.
Твердое вещество при нагревании переходит в жидкое состояние, а затем в газ. Дальнейший нагрев газа ведет к ионизации атомов газа. В результате ионизации получается «смесь» частиц с положительными и отрицательными зарядами. Эту «смесь» назвали плазмой.
2.5. Устройство и принцип работы плазменного шара.
Я обратилась к Зое Михайловне, нашему учителю физики, с просьбой объяснить, как устроен шар. (Приложение 3 -5 ) + видеоролик 1.
Вот как она мне рассказала: Прозрачный стеклянный шар установлен на подставке и заполнен 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. 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.
Работу плазменного шара Зоя Михайловна объяснила мне на примере работы высоковольтного индуктора. Катушка индуктивности есть в шаре Тесла. В нем накапливается электрический заряд. Действие плазменного шара основано на принципе катушки Тесла. Колба шара наполнена смесью инертных газов. Шарик, расположенный внутри стеклянной колбы – это электрод, на который подается напряжение мощностью в несколько киловольт. Чтобы вся конструкция превратилась в магический шар, внутри которого мы видим маленькие молнии, нужен еще один электрод. Им служит стекло, из которого изготовлена колба. Внутри шара создается электрическое поле, а молнии, которые мы видим, направлены по линиям этого поля. Если к шару дотронуться пальцем или рукой, силовое поле изменится и молнии устремятся в точку, где расположен палец.
Плазменный шар является газоразрядной 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) 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 лампе 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.
2.7. Практическая часть. Демонстрация опытов.
Я очень хотела испытать свой шар. Для начала я восстановила в памяти правила безопасного поведения при обращении с электроприборами. (Приложение 6)
Затем я еще раз внимательно изучила опыты в Интернете и под присмотром мамы провела несколько опытов.
Опыт 1. «Наложение рук» на плазменный шар. (Приложение 7)
Можно без опаски прикасаться к стеклу работающего плазменного шара. «Наложением рук» на плазменный шар можно манипулировать молниями. (показ) Особенно впечатляет работа плазменного шара в темноте.
Вывод: несмотря на пугающий внешний вид разрядов, они безвредны для человека, так как токи высокой частоты, проходя по самой поверхности кожи, не причиняют никакого вреда.
Опыт 2. Светящаяся лампочка. (Приложение 8) + видеоролик 2.
В ходе своей лекции об электромагнитном поле высокой частоты перед учеными Королевской академии Тесла включал и выключал электродвигатель дистанционно, в его руках сами собой загорались электрические лампочки. Тогда шел 1892 год!
Я провела опыт с лампочкой. Если к работающей плазменной лампе просто, держа в руке, поднести неоновую, люминесцентную или любую другую газоразрядную лампу, то она начнёт светиться. (показ)
Вывод: всё, что наполнено инертным газом будет светиться возле него.
Опыт 3. Опыт с телефоном. (Приложение 9)
Я поднесла к включенной лампе телефон. Лампа протягивает свои лучи к телефону. Начинает происходить невероятное: телефон начинает работать – звонить, отправлять сообщения. То же самое происходит с планшетом. (видеоролики 3, 4). Это явление мне объяснила Зоя Михайловна.
Вывод: вокруг шара и вокруг телефона существуют электромагнитные поля. Они взаимодействуют без проводов. Большая напряженность электрического поля вблизи плазменного шара создает помехи в работе телефона, вблизи электронной аппаратуры.
2.8. Современный мир декоративных светильников . (Приложение 10)
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.
Плазменные 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.
Мне еще предстоит в старших классах изучить электрический ток. Я поняла, что это очень интересно. В кабинете физики есть приборы, которые мне помогут хорошо разобраться в сложных процессах.
Магический плазменный шар создает в интерьере атмосферу загадочности, таинственности. С ним можно играть или просто украсить комнату. Плазменный шар может играть роль светильника или ночника. При помощи данного шара можно оригинально украсить любые мероприятия и вечеринки, поскольку он сможет создать незабываемую атмосферу волшебства. Добавить изюминку своему празднику и гости будут приятно впечатлены Вашим гостеприимством.
Я узнала, как он устроен и как он работает. Также я знаю, что это электрический прибор и при «общении» с ним следует соблюдать правила безопасности. (Приложение 11)
Моя гипотеза о воздействии плазменного светильника на работу электронных приборов подтвердилась.
В плазменную лампу встроен трансформатор. Он подает переменный ток. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.
Вокруг любого заряженного тела существует электрическое поле. Если заряды начинают двигаться в одном направлении, то появляется магнитное поле. Вместе они образуют электромагнитное поле.
Электроны, которые движутся от металлического шарика к стеклянной сфере, вызывают свечение газов (молнии).
4. Лампочки, наполненные инертным газом светятся вблизи плазменного шара, следовательно, вокруг установки существует электромагнитное поле высокой напряженности.
5. Лампочки загорались сами по себе у меня в руках на определенном расстоянии, значит, электрический ток может передаваться без проводов.
Библиографический список
Пиштало В. Никола Тесла. Портрет среди масок. - М: Азбука-классика, 2010
Ржонсницкий Б. Н. Никола Тесла. Жизнь замечательных людей. Серия биографий. Выпуск 12. - М: Молодая гвардия, 1959.
Цверава Г. К. Никола Тесла, 1856-1943. - Ленинград. Наука. 1974.
Фейгин О. Никола Тесла: Наследие великого изобретателя. - М.: Альпина нон-фикшн, 2012.
Внутри плазменного шара горит газовый разряд в виде красивых светящихся нитей. Мы регистрируем переменное электрическое поле вокруг шара и объясняем, почему подаваемое на шар напряжение должно меняться с высокой частотой.
Как выбирать купальники, советы для женщин с разными типами фигуры.
Упражнения для шеи при сидячей работе
Откровенные снимки Кристины Финк (ФОТО 18+)
Как сэкономить на электричестве
Софья Каштанова откровенных нарядах, а на некоторых на ней вообще почти нет одежды.
Рина Гришина — звезда сериала «Кухня» в самой аппетитной фотосессии тысячелетия! (ВИДЕО)
Семь вопросов о светодиодных лампах
Титан: дровяной водонагреватель
Как сделать сыр из творога дома. Все рецепты
Как приготовить тушенку в домашних условиях? Все рецепты
О дорогих и дешёвых лекарствах
Истребители. Пятое поколение. Что это?
Соление огурцов: ТОП-10 рецептов и хитрости при засолке
"Крылатый робот" + "Охота за Чёрным дроздом"
Что-то зачастили посетители на старые публикации Анны.
Оля Горбачева без цензуры! Клип «Арктики» попал в категорию «порно»
© 2009 Технополис завтра
Перепечатка материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши правила строже этих, пожалуйста, пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.
Читайте также: