Как сделать шар тесла в домашних условиях. Плазменный шар из лампы накаливания

Создание "Плазменного шара"

Если вы хотите сделать красивое устройство в духе Теслы, которое бы демонстрировало красоту электрического тока, то можете попробовать создать "плазменный шар". Устройство состоит из двух частей: это генератор высокого напряжения и лампа накаливания. Но по сути "плазменный шар" это лампа накаливания, в которой вместо стандартного света вы будете видеть электрические дуги идущие от центра к точке прикосновения пальцев на поверхности лампы. Согласитесь, довольно красиво? Все что вам требуется, чтобы создать это устройство - это следовать инструкциям предоставленным в этой статье. Ну и конечно же небольшой набор материалов, список которых, вы сможете обнаружить ниже.

Для изготовления подобной игрушки, которая несомненно украсит ваш интерьер, нам понадобится:
1) Стандартная лампа накаливания,которая и станет "плазменным шаром".
2) Адаптер питания на 12 вольт и 5 ампер.
3) Мощный транзистор вроде КТ-927 или аналогичный. Главное, чтобы коэффициент мощности и усиления не уступал.
4) Так же в можно работать с трансформатором от ТВС-110 Л6 или ТВС-110 ЛА, их можно получить из старых ламповых телевизоров, или поискать в магазине радиодеталей. Они будут использованы для изготовления источника высокого напряжения для питания собственно лампы.

Кстати, изготовленный на базе этих трансформаторов источник, возможен к использованию, как для генерации тока высокого напряжения для "плазменного шара", но так же пригодится для демонстрации иных великолепных экспериментов с током: коронные и дуговые разряды, лампа дневного света зажигающаяся в руках, лестница Иакова и многих других.

Необходимо помнить о мерах предосторожности при работе с электрическим током. Перед началом работ по созданию этого приспособления , автор рекомендует всем ознакомиться с техникой безопасности.

Для начала приступим к изготовлению генератора высокого напряжения. Главным элементом будет служить трансформатор выходной строчный,он же ТВС-110 ЛА. Ниже будет приведена схема, следуя которой, автор добился напряжения примерно 90 кВ, отличную мощность, а так же надежность.

Собственно в сборе схема будет выглядеть примерно таким образом:

Внизу представлена картинка, где вы можете увидеть разряд в лампе накаливания, электродами которому служат палец и внутренняя спираль лампы. Стоит заметить, что атмосфера лампы наполнена газом агроном под низким давлением.

Плазма – четвертое агрегатное состояние вещества, ионизированный газ с равной массой положительно и отрицательно заряженных частиц. Более 99 процентов всего вещества, которое существует во вселенной - это именно плазма.

Плазменный шар – декоративный светильник , представляющий собой стеклянную сферу с электродом внутри. На электрод подается высокое напряжение, вследствие чего происходит свечение лампы в виде молний или разрядов электричества. Это и есть свечение плазмы. Внутри стеклянного шара находится разреженный газ или их смесь, в зависимости от которого свечение приобретает тот или иной оттенок. В процессе работы плазменный светильник не нагревается, и потребляет малое количество электроэнергии.

Плазменный шар – необычайно красивый светильник. Во-первых, процесс, происходящий внутри лампы, никогда не повторяется. Во-вторых - с плазменным шаром можно взаимодействовать. При касании плазменного светильника рукой молния как бы начинает бить в то место, куда вы прикоснулись. Это абсолютно безопасно и крайне увлекательно. Плазменные шары светильники - отличный подарок для всех!

Плазменные лампы и магические магические шары с молниями , реализуемые нашей компанией, относятся к разряду именно таких товаров. Это не просто красивые светильники – это настоящее техническое чудо. Плазменные светильники притягивают взгляд и завораживают зрителя надолго. Не случайно их называют магическими шарами, ведь иначе как магией нельзя объяснить протекающие внутри них процессы.

На самом же деле принцип работы данного технического устройства заключается в следующем. Внутри большого основного шара, играющего в данном случае роль колбы, находится шар меньшего диаметра, который является центральным электродом. Пространство между шарами заполнен разреженным драгоценным газом. Именно этот газ и производит собственно летучие лучи плазмы. Светильник магический шар создает абсолютную иллюзию магического действа за счет того, что лучи плазмы находятся в постоянном движении и, сплетаясь между собой, образуют причудливые узоры.

Светильник магический шар с молниями - это универсальный подарок для любого случая!

Купить магический шар означает приобрести отличное средство от хандры, ведь он обладает успокаивающим эффектом. Наблюдая за передвижениями плазмы внутри шара, вы избавляетесь от негативных впечатлений прожитого дня, от стрессов, которые, увы, неизбежны в наше непростое время. Плазменные светильники – это также настоящие интерактивные собеседники. Достаточно дотронуться до стенки шара, как лучи плазмы тут же отреагируют на ваше прикосновение, собравшись в этом месте.

Вы также можете купить магический шар с молниями в подарок - поверьте, его получатель оценит подобный презент по достоинству.

Плазменные магические шары – это универсальный подарок любому человеку, будь то близкие люди, коллега по работе, партнер по бизнесу и так далее.

Более того, светильник магический шар – это тот уникальный случай, когда сувенир одинаково подходит и взрослым и детям. Последние особенно любят все волшебное и мистическое, поэтому плазменные светильники производят на них неизгладимое впечатление. И пока неугомонные сорванцы будут заворожено наблюдать за молниями внутри шара, взрослые могут расслабиться и насладиться непривычной тишиной и покоем в доме.

Если вы хотите купить магический шар, то вам достаточно лишь заполнить форму заказа на этом сайте или позвонить нам по одному из наших телефонов. Мы с радостью доставим вам любой из выбранных плазменных светильников !

На таймере 555 серии есть море интересных и простых радиолюбительских конструкций. Одной из таких конструкций является обратноходовый или однотактный преобразователь напряжения. Конструкция самого преобразователя достаточно проста и надежна в работе. Внутри микросхемы нет дополнительного усилителя по напряжению, поэтому выходной сигнал микросхемы нужно дополнительно усилить.

В качестве усилительного каскада использована комплементарная пара отечественных маломощных транзисторов серии КТ3102 и КТ3107, хотя можно и использовать более мощные пары, например КТ814 и КТ815, КТ816 и КТ817. Без усилителя, напряжения на выходе микросхемы может быть недостаточным для срабатывания полевого транзистора.
На конденсаторе 68нФ и резисторе 120 Ом собран фильтр для гашения обратного напряжения. Без фильтра может из строя выйти мосфет.

Резистор фильтра желательно использовать с мощностью 1-2 Ватт, его номинал можно отклонить в ту или иную сторону на 10%, на работу устройства это не повлияет.

Диод КД212 можно заменить на импортный быстродействующий диод серии UF4007.
В схеме можно использовать полевой транзистор IRF3205 илиIRL3705, заранее укрепленный на теплоотвод. В ходе работы резистор 120 Ом и полевой транзистор должны греться, это вполне нормально.

В качестве трансформатора использован строчник - трансформатор от строчной развертки отечественного телевизора, трансформатор буквально любой. Вторичная обмотка заводская, а первичную придется мотать самим - 5 витков провода с диаметром 1.5-2мм, для удобства обмотка намотана двумя жилами многожильного провода в силиконовой изоляции.

В качестве шара использована обыкновенная лампа накаливания (мощность не важна), лампы можно использовать как рабочие, так и вышедшие из строя.

Внимание! Не советуется долго играть с плазменным шаром, иногда температура дуги расплавляет стеклянную оболочку лампы, тогда вы рискуете получить удар тока в 2-4 киловольт и с нешуточной силой тока в 90 мА! Это может привести к очень серьезным последствиям. Ни в коем случае не дотрагивайтесь концов вторичной обмотки строчника, это смертельно опасно!

Список радиоэлементов

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 , 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 , 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. (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 — .

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.

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 Они похожи на цветной фейерверк, который распространяется из центра светильника. Словно волшебная вещица, 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 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.