Lampă cu plasmă
Lampa cu plasmă (numită și glob, cupolă sau mai frecvent sferă cu plasmă) este un dispozitiv electric deosebit de luminos, care este utilizat pe scară largă în special în jurul anilor optzeci ai secolului al XX-lea , în principal în scopuri științifico-educative sau estetice și decorative. Se compune dintr-un bec, de obicei o sferă de sticlă subțire transparentă (aprox Diametru de 25 cm ), în care există gaze inerte cu presiune scăzută ( 200-500 Pa ), apoi un electrod mare de înaltă tensiune în centru. Când dispozitivul este pornit, câmpul electric ridicat, combinat cu presiunea scăzută a gazelor inerte, este capabil să elibereze filamente sugestive - sau descărcări ușoare - destul de lungi, în general de o culoare violet-albastru, constând în principal din plasmă sau gaz ionizat, care se va ciocni pe peretele interior al sticlei.
Istorie
Primul dispozitiv electric similar a apărut pentru prima dată în jurul anului 1890 datorită lui Nikola Tesla , în timpul experimentelor sale asupra curenților electrici de înaltă frecvență în tuburile de vid din sticlă, care vizau studierea fenomenelor cu tensiuni electrice ridicate și pe care el le-a denumit generic „Tuburi de descărcare a gazelor inerte ”. [1] . În brevetul SUA 0514170 („ Electric Incandescent Light ”, 6 februarie 1894 ), Tesla descrie o lampă cu o intensitate ridicată a descărcării, utilizând becul de sticlă cu elementul conductiv suspendat și excitat la tensiune înaltă datorită bobinei care îi poartă numele. , și creând astfel emanația de descărcare electrică difuză. El a obținut brevetul exclusiv pe o anumită formă de lampă a cărei lumină este emanată dintr-un corp mic sau buton din material refractar și susținută de un conductor sau receptor conținut într-un glob ambalat sub vid.
Dispozitivul actual a fost în schimb perfecționat abia în 1970 de studentul Bill Parker, la Massachusetts Institute of Technology din Statele Unite , prin urmare destinat în principal scopurilor educaționale și estetice, prin designul actual actual pe care îl găsim astăzi pe piață în laboratoare și / sau magazine specializate de jocuri educaționale și științifice.
Operațiune
Lămpile decorative cu plasmă sunt disponibile în diferite forme, de exemplu cilindrice sau, mult mai des, sferice, constau de obicei din sticlă subțire și transparentă, cu un electrod la timpul său sferic în centru, toate așezate pe o bază stabilă de suport izolată electric de la sol, de obicei în plastic simplu.
Tehnologia necesară pentru a crea amestecul de gaze utilizate în sferele de plasmă de astăzi, în principal o combinație de gaze nobile de înaltă puritate, de obicei argon , dar și xenon , kripton sau neon , era greu accesibilă pe vremea lui Tesla. Aceste amestecuri de gaze, formele sticlei și circuitele electronice integrate care conduc electrodul central au fost toate concepute, brevetate și perfecționate de Bill Parker însuși, în anii 1980 și mai târziu în anii 1990 ai secolului XX .
Electrodul din centrul sferei este, la rândul său, o mică sferă din oțel și aliaj de grafit , pentru a rezista la creșterea temperaturii în timpul generării câmpului electric . La rândul său, este conectat la capătul unui mic circuit electronic oscilant, de obicei cu o undă pătrată alternativă dimensionată pentru a genera o frecvență de aproximativ 35 kHz și o tensiune electrică de 12 V , ridicat de un transformator mic până la aproximativ 10 kV. Deoarece intensitatea curentului electric este foarte mică (aprox 3 mA ), riscul unui șoc electric dăunător va fi minim.
Prin urmare, tensiunea electrică ridicată ionizează gazul inert conținut în becul de sticlă, pentru a genera arcuri voltaice subțiri constând în principal din plasmă (a patra stare fizică a materiei, pe scurt, a gazului extrem de ionizat), care se manifestă prin filamente sugestive și subțiri de descărcări electrice vizibile și luminoase. Pe de altă parte, în apropierea electrodului sferic central, va apărea un halo luminos subțire, cauzat în principal de un fenomen electric numit efect corona (adesea cunoscut și în optică și fotografia trecutului ca efect Kirlian ).
Culoarea tipică violet-albastru a luminii se datorează în principal prezenței argonului , un gaz nobil care, la întoarcerea la atomii neutri din punct de vedere electric, eliberează radiații și luminează exact pe această frecvență electromagnetică specifică a spectrului luminii vizibile , precum și pe o mică parte a radiațiilor ultraviolete .
Spre exterior, descărcările electrice se ciocnesc pur și simplu pe peretele interior al sticlei, acesta fiind la potențial electric zero, sau direct la sol / pământ (întotdeauna la potențial electric zero) dacă, de exemplu, sfera este atinsă cu alte obiecte conectate la masă sau, de exemplu, cu degetele mâinii. În acest ultim caz, o bună parte a energiei descărcărilor electrice va fi concentrată pe o cale asemănătoare unui punct și mai scurtă spre pământ și, prin urmare, va traversa întregul corp; după cum sa menționat deja, deoarece intensitatea curentului electric este foarte mică, acest lucru nu va provoca daune sănătății fizice.
Dacă, pe de altă parte, sfera de sticlă este ruptă, efectul sugestiv al descărcărilor violet-albastru nu se va mai manifesta, deoarece presiunea și gazele vor fi pur și simplu atmosferice, iar câmpul electric va putea genera doar o descărcare electrică alb-galben vizibilă, dar la doar câțiva milimetri de electrodul central.
Precauții
Lângă suprafața sferică exterioară a sticlei, după câteva minute de funcționare, se va dezvolta un procent foarte mic de ozon , un gaz relativ nociv pentru oameni. De asemenea, este necesar să se acorde atenție dispozitivelor electronice ( telefoane mobile , PDA-uri etc.) care, venind în contact cu sfera, ar putea fi deteriorate de aceeași descărcare electrică , precum și să plaseze obiecte metalice obișnuite și subțiri. De asemenea, este important pentru cei care au un stimulator cardiac să nu atingă dispozitivul, deoarece ar putea deteriora dispozitivul medical.
Notă
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Lampa cu plasmă
