Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Декоративное электротехническое устройство
Decorative electrical device
Плазменный шар, плазменный глобус или плазменная лампа – это прозрачный стеклянный сосуд, заполненный благородными газами, обычно смесью неона, криптона и ксенона, с электродом высокого напряжения в центре сосуда. При подаче напряжения внутри сосуда формируется плазма. Плазменные нити простираются от внутреннего электрода к внешнему стеклянному изолятору, создавая иллюзию множества постоянных лучей цветного света (см. коронный разряд и электрический свечение). Плазменные шары были популярны как новинки в 1980-х годах. Тесла назвал свое изобретение "трубкой разряда инертного газа". Современный дизайн плазменной лампы был разработан Джеймсом Фолком и студентом MIT Биллом Паркером. Тюбик с потрескиванием – это связанное устройство, заполненное шариками, покрытыми люминофором.
A plasma ball, plasma globe, or plasma lamp is a clear glass container filled with noble gases, usually a mixture of neon, krypton, and xenon, that has a high voltage electrode in the center of the container. When voltage is applied, a plasma is formed within the container. Plasma filaments extend from the inner electrode to the outer glass insulator, giving the appearance of multiple constant beams of colored light (see corona discharge and electric glow discharge). Plasma balls were popular as novelty items in the 1980s. Tesla called his invention an "inert gas discharge tube". The modern plasma lamp design was developed by James Falk and MIT student Bill Parker. A crackle tube is a related device filled with phosphor coated beads.
Строительство
Хотя существует множество вариаций, плазменный шар обычно представляет собой прозрачную стеклянную сферу, наполненную смесью различных газов (чаще всего неоном, иногда с другими благородными газами, такими как аргон, ксенон и криптон) при почти атмосферном давлении. Плазменные шары приводятся в движение высокочастотным (примерно 35 герц) переменным током при 2–5 вольт. Газ внутри шара более легко поляризуется, чем диэлектрический материал вокруг электрода, обеспечивая альтернативный путь разряда с меньшим сопротивлением. Поэтому способность большого проводящего тела принимать радиочастотную энергию больше, чем у окружающего воздуха. Энергия, доступная для плазменных нитей внутри шара, будет предпочтительно направляться к лучшему приемнику. Этот поток также приводит к тому, что одна нить, от внутреннего шара до точки контакта, становится ярче и тоньше. Нить становится тоньше, потому что магнитные поля вокруг нее, усиленные теперь более высоким током, протекающим через нее, вызывают магнитогидродинамический эффект, называемый сжатием (pinch): собственные магнитные поля плазменного канала создают силу, действующую для сжатия размера самого плазменного канала. Большая часть движения нитей обусловлена нагреванием газа вокруг нити. Когда газ вдоль нити нагревается, он становится более плавучим и поднимается, увлекая за собой нить. Если нить разряжается в неподвижный объект (например, руку) сбоку от шара, она начнет деформироваться в изогнутый путь между центральным электродом и объектом. Когда расстояние между электродом и объектом становится слишком большим для поддержания разряда, нить обрывается, и новая нить формируется между электродом и рукой (см. также «Лестницу Иакова», демонстрирующую аналогичное поведение). В любом проводящем объекте вблизи шара возникает электрический ток. Стекло действует как диэлектрик в конденсаторе, образованном между ионизированным газом и рукой.
Although many variations exist, a plasma ball is usually a clear glass sphere filled with a mixture of various gases (most commonly neon, sometimes with other noble gases such as argon, xenon and krypton) at nearly atmospheric pressure. Plasma balls are driven by high frequency (approximately 35 [[hertz) alternating current at 2–5 [[volt. is more easily polarized than the dielectric material around the electrode (i. e. the gas within the ball) providing an alternative discharge path having less resistance. Therefore, the capacity of the large conducting body to accept radio frequency energy is greater than that of the surrounding air. The energy available to the filaments of plasma within the ball will preferentially flow toward the better acceptor. This flow also causes a single filament, from the inner ball to the point of contact, to become brighter and thinner. The filament is thinner because the magnetic fields around it, augmented by the now higher current flowing through it, cause a magnetohydrodynamic effect called pinch: the plasma channel's own magnetic fields create a force acting to compress the size of the plasma channel itself. Much of the movement of the filaments is due to heating of the gas around the filament. When gas along the filament is heated, it becomes more buoyant and rises, carrying the filament with it. If the filament is discharging into a fixed object (like a hand) on the side of the ball, it will begin to deform into a curved path between the central electrode and the object. When the distance between the electrode and the object becomes too great to maintain, the filament will break and a new filament will reform between the electrode and the hand (see also Jacob's Ladder, which exhibits a similar behavior). An electric current is produced within any conductive object near the orb. The glass acts as a dielectric in a capacitor formed between the ionized gas and the hand.
История
В ("Incandescent Electric Light", 6 февраля 1894 года) Никола Тесла описывает плазменную лампу. Этот патент относится к одной из первых ламп с высоким газовым разрядом. Тесла использовал лампочку накаливания с одним внутренним проводящим элементом и возбуждал этот элемент высоковольтными токами от катушки Тесла, создавая таким образом коронарный разряд. Он получил патентную охрану на особую конструкцию лампы, в которой небольшой светоизлучающий шарик или пуговица из тугоплавкого материала поддерживается проводником, входящим в очень сильно вакуумированный шар или колбу. Тесла назвал это изобретение однополюсной лампой, или, позднее, "газоразрядной трубкой с инертным газом". Технологии, необходимые для создания газовых смесей, используемых в современных плазменных сферах, в то время Тесле были недоступны. В современных лампах обычно используются комбинации ксенона, криптона и неона, хотя могут применяться и другие газы. Плазменные шары можно использовать для экспериментов с высоким напряжением. Если на шар поместить проводящую пластину или катушку проволоки, ёмкостная связь может передать достаточное напряжение на пластину или катушку для создания небольшой дуги или питания высоковольтной нагрузки. Это возможно, поскольку плазма внутри шара и проводник снаружи действуют как обкладки конденсатора, а стекло между ними – как диэлектрик. Понижающий трансформатор, подключенный между пластиной и электродом шара, может выдавать более низкое напряжение и более высокий ток радиочастоты. Для предотвращения травм или повреждения оборудования необходимо обеспечить надежное заземление.
In ("Incandescent Electric Light", 1894 February 6), Nikola Tesla describes a plasma lamp. This patent is for one of the first high intensity discharge lamps. Tesla used an incandescent type lamp ball with a single internal conductive element and excited the element with high voltage currents from a Tesla coil, thus creating the brush discharge emanation. He gained patent protection on a particular form of the lamp in which a light giving small body or button of refractory material is supported by a conductor entering a very highly exhausted ball or receiver. Tesla called this invention the single terminal lamp, or, later, the "Inert Gas Discharge Tube". The technology needed to formulate gas mixtures used in today's plasma spheres was not available to Tesla. Modern lamps typically use combinations of xenon, krypton and neon, although other gases can be used. Plasma balls can be used for experimenting with high voltages. If a conductive plate or wire coil is placed on the ball, capacitive coupling can transfer enough voltage to the plate or coil to produce a small arc or energize a high voltage load. This is possible because the plasma inside the ball and the conductor outside it act as plates of a capacitor, with the glass in between as a dielectric. A step down transformer connected between the plate and the ball's electrode can produce lower voltage, higher current radio frequency output. Careful earth grounding is essential to prevent injury or damage to equipment.
Опасности
Приближение проводящих материалов или электронных устройств к плазменному шару может привести к нагреву стекла. Высокочастотная радиочастотная энергия, передаваемая от внутренней части шара, может вызвать слабое электрическое ощущение у человека, даже через защитный стеклянный корпус. Радиочастотное поле, создаваемое плазменными шарами, может нарушать работу сенсорных панелей ноутбуков, цифровых аудиоплееров, мобильных телефонов и других подобных устройств. Некоторые типы плазменных шаров могут излучать достаточное количество радиочастотных помех (RFI), чтобы создавать помехи для беспроводных телефонов и Wi-Fi устройств на расстоянии нескольких футов или метров. Если электрический проводник касается внешней поверхности шара, емкостная связь может создать на нем достаточный потенциал для возникновения небольшой электрической дуги. Это возможно, поскольку стекло шара действует как диэлектрик конденсатора: внутренняя часть лампы служит одной обкладкой, а проводящий объект снаружи – противоположной. Это опасное действие, которое может повредить шар или другие электронные устройства и представляет собой опасность возгорания. На поверхности плазменного шара может образовываться ощутимое количество озона. Многие люди могут почувствовать озон при концентрации 0,01, что лишь немного ниже минимальной концентрации, при которой озон считается вредным для здоровья. Воздействие концентрации 0,1 может вызвать головную боль, жжение в глазах и раздражение дыхательных путей.
Bringing conductive materials or electronic devices close to a plasma ball may cause the glass to become hot. The high voltage radio frequency energy coupled to them from within the ball may cause a mild electric shock to the person touching, even through a protective glass casing. The radio frequency field produced by plasma balls can interfere with the operation of touchpads used on laptop computers, digital audio players, cell phones, and other similar devices. Some types of plasma ball can radiate sufficient radio frequency interference (RFI) to interfere with cordless telephones and Wi Fi devices several feet or some meters away. If an electrical conductor touches the outside of the ball, capacitive coupling can induce enough potential on it to produce a small arc. This is possible because the ball's glass acts as a capacitor dielectric: the inside of the lamp acts as one plate, and the conductive object on the outside acts as the opposite capacitor plate. This is a dangerous action that can damage the ball or other electronic devices, and presents a fire ignition hazard. Perceptible amounts of ozone can be formed on the surface of a plasma ball. Many people can detect ozone at concentrations of 0.01, which is right below the lowest concentration at which ozone is considered harmful to health. Exposure of 0.1 produces headaches, burning eyes, and irritation to the respiratory passages.