Почему в шаре тесла светящиеся нити всплывают вверх по какому закону как дополнительно проверить это

Обновлено: 30.06.2024

Добрый день! Имеется пару данных игрушек разного диаметра, приятно, красиво, интересно и вообще украшение. Производство китайское, кустарное. При покупке, оба шарика работали исключительно красиво. Со временем начал замечать, что линии разряда стали толще, более размыты очертания и количество их уменьшилось. Вскрыл, проверил/заменил емкости, как сетевого балласта, так и фильтр питания. результат не изменился. Заменил все частотные и корректирующие емкости схемы (схема - стандартный резонансный автогенератор). ничего не изменилось. Оба шарика умирают одновременно и одинаково. Самое интересное, что при перерыве в работе и включении, буквально на 2-4 секунды, он сияет как новый, а потом снова некрасиво. Колбу помыл, думал, что может пыль или какие отложения на стекле дают проводящую пленку - нет! После всех колдований, попросил знакомого, у которого точно такой же шарик, но пользует его очень редко, поиграться. Переставил колбу на свой - та же размытость. Переставил свою колбу на его - работает ярко и с тоненькими лучами. Неужели трансформаторы выходят из строя, причем медленно, но одинаково от времени эксплуатации? И что влияет на толщину лучей? Частота?

Демонстрационный эксперимент, не смотря на огромное количество цифровых образовательных ресурсов, продолжает оставаться важнейшим элементом урока физики. Учителя физики, помимо стандартных материалов и приборов, зачастую используют самодельные устройства для демонстрации опытов из таких разделов физики, как механика, молекулярная физика и термодинамика [1].

В лаборантской кабинета физики часто можно найти бытовые приборы (фен), сувениры (гироскоп, маятники Ньютона и Максвелла), игрушки (левитирующие магниты) для демонстраций в различных разделах курса физики. Использование таких материалов увеличивает когнитивный аспект занятий, мотивирует учащихся к познавательной деятельности и добавляет к дисциплине практическую составляющую.

Рис. 1. Плазменные светильники

Одним из недорогих, но крайне полезных приборов для лаборантской кабинета физики является плазменный светильник, часто называемый плазменной лампой или плазменным шаром (рис. 1). Плазменный шар может быть использован для демонстрации при изучении тем в разделах “Электростатика”, “Электрический ток в газах” и др.

В основе принципа работы плазменного светильника лежит явление возникновения коронного разряда в сфере с разреженным газом вокруг электрода, на которое подается высокое переменное напряжение частотой около 30 кГц. Использование низкого давления внутри шара связано с уменьшением величины напряжения пробоя, цвет разряда определяется составом смеси инертных газов. Данная информация по принципу работы может быть использована при изучении темы “Коронный и искровой разряд” в разделе “Электрический ток в различных средах”, в том числе и для описания возникновения разряда молний [4]. Фрагмент презентации к уроку, демонстрирующий принцип действия плазменного светильника и возникновение молний приведен в приложении 1.

При наличии строчного трансформатора (например, от советских телевизоров) можно плазменный светильник сделать и из обычной лампы накаливания или лампы для авто и мототранспорта [2]. Небольшая модернизация прибора, позволяющая изменять параметры питания электрода плазменной лампы, поможет непосредственно определить напряжение пробоя [2].

Рис. 2. Свечение люминесцентной лампы в поле плазменного светильника

Демонстрация плазменного светильника возможна не только в теме “Электрический разряд в газах”, но и “Электромагнитное поле”. Для этого к включенному плазменному шару необходимо поднести люминесцентную (газоразрядную) лампу (лампу дневного света). Под действием электромагнитного поля плазменного светильника внутри газоразрядной лампы электрический разряд в парах ртути вызовет свечение люминофора на внутренней части газоразрядной лампы (рис. 2). Стоит отметить, что подобный эффект, но слабее, можно получить, поднеся наэлектризованное тело к люминесцентной лампе. Видео со свечением люминесцентной лампы вблизи плазменного шара представлено в приложении 2.

Эффект свечения люминесцентной лампы вблизи плазменной лампы можно использовать в демонстрационном эксперименте в разделе “Электростатика” тема “Потенциал и разность потенциалов” [4]. Суть демонстрации состоит в поднесении люминесцентной лампы к плазменному светильнику, при этом люминесцентную лампу следует держать либо за середину, либо двумя руками таким образом, что в части люминесцентной лампы свечения не происходит. Отсутствие свечения в части люминесцентной лампы при этом связано с отсутствием разности потенциалов. Таким образом, свечение люминесцентной лампы в окрестности плазменного светильника обусловлено разностью потенциалов, способных возбудить электрический разряд внутри лампы и вызвать свечение люминофора. Как говорилось выше, разряд внутри плазменного шара так же возникает из-за разности потенциалов между центральным электродом и внутренней поверхностью сферы плазменной лампы. Фрагмент презентации к уроку “Разность потенциалов” раздела “Электростатика” с демонстрационным экспериментом при помощи плазменного светильника приведен в приложении 3.

Более сложный демонстрационный эксперимент по теме “разность потенциалов”, для которого необходима помощь одного из учеников, можно выполнить следующим образом. Помощник аккуратно кладет руку на включенный плазменный светильник. Экспериментатор, держа люминесцентную лампу за один конец, прикасается к поверхности тела помощника люминесцентной лампой. Между люминесцентной лампой и поверхностью тела помощника существует разность потенциалов, но она мала для начала процессов электрического разряда внутри люминесцентной лампы. В некоторой точке поверхности головы (верхушка головы, кончик носа или подбородка, уши, шея), разность потенциалов достигает значения, способного вызвать свечение люминесцентной лампы. Справедливости ради стоит отметить, что эксперимент получается не с каждой люминесцентной лампой, плазменным шаром и помощником экспериментатора. Видео-фрагмент описанного выше демонстрационного эксперимента представлен в приложении 4.

Рис. 3. Конденсатор с помощью плазменной лампы

Еще одна демонстрация с использованием плазменной лампы возможна при рассмотрении темы “Электрическая емкость. Конденсаторы” [4]. Для демонстрации необходим кусочек проводящей металлической фольги (например, от шоколада) и лист бумаги, играющей роль диэлектрика. На верхней части выключенного плазменного шара помещается кусочек фольги, а на него кладут лист бумаги – получается простейшая модель конденсатора (рис. 3). При включении шара и поднесении пальца можно почувствовать электрический разряд, длительный нажим на листочек вызывает ожог и запах горелого мяса. Лист бумаги при этом прожигается. ВНИМАНИЕ! Эксперимент следует проводить с осторожностью – возможно поражение электрическим током и ожог! Видеофрагмент такого эксперимента приведен в приложении 5.

Демонстрационный эксперимент с использованием плазменного светильника возможен не только при объяснении электрических явлений. В основе принципа действия плазменного шара лежат квантовые представления, что дает возможность демонстрировать плазменный светильник при изучении раздела “Квантовая физика” таких тем, как “Строение атома” и “Энергетические уровни”. Объяснение работы плазменного шара с точки зрения квантовой физики может иметь следующий вид. Центральный электрод, служащий катодом, имеет отрицательный заряд, окружающая его сфера имеет положительный заряд и является анодом. Электроны испускаются катодом и движутся по направлению к аноду через разряженный инертный газ, заполняющий сферу. Сталкиваясь с атомами газа, электроны предают им часть своей энергии, причем энергия меняется дискретно (ступенчато). Значения энергий при переходе от одного состояния к другому называются энергетическими уровнями. В результате столкновений с электронами атомы инертного газа переходят на более высокий энергетический уровень, причем скорость перехода составляет 10 -8 с. После перехода атом газа возвращается в прежнее состояние, излучая при этом фотон – этот процесс называется флуоресценцией. Энергия фотона пропорциональна частоте световой волны, от которой зависит цвет излучения. В зависимости от используемого в светильнике инертного газа, имеющего свои энергетические уровни, частота испускаемых фотонов, и как следствие цвет излучения, будут различными. Появление “змеек” от центра сферы к поверхности при работе плазменного шара связано с неоднородностью инертного газа, заполняющего шар. Внутри шара неизбежно имеются участки, имеющую температуру выше средней. Чем выше температура газа, тем выше ее проводимость, и электроны выбирают путь по точкам с большей проводимостью. Проходя через эти участки электроны еще больше нагревают газ, увеличивая проводимость, и еще большее количество электронов пройдет по этому пути. Таким образом образуются красивые газовые струи [3].

В заключении стоит отметить, что широкое распространение бытовых плазменных светильников и их доступность позволяют проводить подобные опыты в домашнем эксперименте учащихся, что увеличивает их мотивацию к обучению и развивает мышление [5].

Естественно, что пытливые умы учителей физики могут предложить и другие способы использования плазменных светильников в демонстрационном эксперименте на уроках физики.

1. Мохов Д.А. Простая наука. Увлекательные опыты для детей. - М.: ООО “Простая наука”, 2013.

4. Генденштейн Л.Э. Физика. 10 класс. В 2 ч. Ч. 1. Учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень) / Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик – М.: Мнемозина, 2009.

5. Ковтунович М.Г. Домашний эксперимент по физике: пособие для учителя. - М.: Гуманитар. изд. ВЛАДОС, 2007.

Попросили отремонтировать игрушку "плазменный шар" - она работает с перебоями или вообще не работает. Весит мало, внутри почти пусто, звук не очень, но при работе создаёт приличные эффекты. После вскрытия обнаружил неприпаянный провод, аккуратно припаял, а заодно и сфоткал что мог, нарисовал схему. На фотографии хорошо видно место ремонта.

Схема сувенира плазменный шар

Конструкция представляет собой корпус, на котором закреплена основная лампа сферической формы, под ней внутри корпуса расположена вторая лампа в виде изогнутой кольцом трубки. Имеются две фиксирующиеся кнопки: включение и выключение звука. Питается от сети ~220 В.

Блок питания - конденсаторный, преобразователь - однотранзисторный блокинг-генератор, создаёт на выходе трансформатора высоковольтное высокочастотное напряжение, которое подаётся на обе лампы одновременно.

Лампы представляют собой запаянные стеклянные колбы без впаянных электродов. В качестве электродов использованы крепёжные элементы и покрытие на внутренней поверхности внутренней сферы.

При работе нижняя лампа светится равномерно, внутри сферы происходят разряды по всему объёму между внутренней и наружной сферами. Приближением руки можно изменять распределение разрядов в сфере. При касании сферы разряд идёт к месту касания, чувствуется слабое тепло, слышно изменение частоты блокинг-генератора.

Видео работы шара

При работе игрушка выделяет озон. По конструкции видно, что нельзя использовать мокрую. Ремонт провёл - Воропай.

Форум по обсуждению материала ПЛАЗМЕННЫЙ ШАР

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.

прозвонил бы детальки на плате (тестор говориш есть) делов то на 15 мин глядиш и дефект был бы найден )))
там деталей то )))

_________________
Не то время, не та жизнь, думаешь сам.
Не верь словам, что сказаны устами суки.
Ты ранишь руки о стакан, по водке в хлам,
Оставил там часть сердца на поруки.

неа,тестора у меня нету,да и прозванивать я такую штуку не умею(

только что пробовал отвёрткой подводить к проводу на наличие искры - никакой реакции вообще( если я медленно ввожу вилку в розетку,то лампа на миг включается,и всё,больше не горит. по началу,когда лампа перестала гореть,музыка ещё работала,а сейчас даже она не работает( по ходу хана моему шарику,обидно,ведь он только недельку проработал(((((((((((

Последний раз редактировалось AlekseyEnergo Пн ноя 10, 2014 20:49:31, всего редактировалось 1 раз.

Нарушение пункта 2.2 правил форума. Подредактировал.

можеш выложить фотки твоей платы с обеих сторон и покрупнее !?
всёж попробуем реанимировать) перепаять то детальки осилиш ?

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: бухарик и гости: 2

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
Extended by Karma MOD © 2007—2012 m157y
Extended by Topic Tags MOD © 2012 m157y

Читайте также: