Электрический Ток в Плазме: Все, Что Вы Хотели Знать

Многие из нас видели красивейшие электрические шары, внутри которых от центрального ядра ток по «воздуху» перемещается к стенкам. Зрелище завораживающее. Наверняка многим было интересно, какие процессы протекают внутри, и как создается такая красота.
Данный шар называется плазменным, и, соответственно, протекает электрический ток в плазме. Что это такое мы подробно расскажем в данной статье.
Содержание
- Плазма – четвертое состояние вещества
- Что такое плазма
- Межзвездная плазма
- Поведение электрического тока в плазме
- Плазменный шар у вас дома
Плазма – четвертое состояние вещества
Переменный ток от плазменного шара заставляет светиться люминесцентную лампуИтак, нашу статью мы разобьем на 3 части. В первой мы поговорим про «сухую» теорию, касаемую явления плазмы, во второй – расскажем о возможности протекания электрического тока через плазму на просторах вселенной, и в третьей – проведем собственные опыты и попытаемся сделать плазменный шар у себя дома, своими руками.
Что такое плазма
Что заставляет плазму проводить токПлазма представляет собой ионизированный газ, который образуется из заряженных ионов и электронов и из нейтральных атомов.
- Одной из главных особенностей плазмы является ее квазинейтральность, то есть положительные и отрицательные частицы, из которых она состоит, находятся в одинаковом объеме.
- Плазмой может стать любой газ, если составляющие его атомы потеряли электроны по какой-либо из причин.
Интересно знать! После того, как в газе не осталось нейтральных частиц, плазма становится полностью ионизированной.
- По сути, газ и плазма не отличаются друг от друга, и это состояние считается естественным вообще для любого вещества. Давайте вспомним, что любое твердое вещество при нагревании начинает плавиться, становясь жидким. Если еще увеличить температуру, то начинается процесс испарения, превращения в газ.
- В случае молекулярных газов, таких как азот или водород, молекулы газа начинают распадаться на отдельные атомы при дальнейшем возрастании температуры. Этот процесс называется диссоциацией.
- Продолжаем нагрев – газ начинает ионизироваться, то есть появляются свободные электроны и ионы. Именно эти заряженные частицы имеют способность проводить электрический ток. Отсюда можно вывести первое определение плазмы, как проводящего ток газа.
Интересно знать! Нагревание – не единственный способ получить плазму. Также состояние плазмы у газов могут вызывать: космические лучи, ультрафиолетовое и радиоактивное излучение, проходящий пучок быстрых электронов и прочее.
Выходит, что плазма – это четвертое состояние вещества, больше всего походящее на газ, и ведущее себя точно также при многих условиях.
В плазменном телевизоре нет нагрева до экстремальных температур- Однако не всегда это утверждение верно, особенно в случае протекания по плазме электрического тока. Именно поэтому плазму вынесли, как четвертое состояние вещества.
- Термин плазма был введен в обиход в 1923 году американскими физиками Тонгсом и Лэнгмюром. До этого момента этим словом называли лишь жидкий бесцветный компонент крови, живых тканей и молока.
- Данное состояние вещества, естественно, встречается в природе. В частности, ионосфера нашей планеты является слабоионизированной плазмой, а наше Солнце – плазма ионизированная полностью. Искусственную плазму в быту можно встретить в самых обычных газоразрядных лампах.
Плазма бывает двух типов:
- Низкотемпературная – температуры ниже 100000К;
- Высокотемпературная – температуры выше 100000К.
Для обоих видов хаpaктерны высокая электропроводность и сильное взаимодействие с окружающими электромагнитными и электрическими полями.
Интересно знать! Во вселенной 99% вещества – это и есть плазма.
На фото – изображение вселенной: космос наполнен плазмойЕсли в сосуд, заполненный плазмой, поместить два электрода, то в случае наличия между ними электрического поля, ток потечет через плазму – отрицательные ионы двигаются к положительно заряженному электроду, и наоборот. При этом процесс сопровождается различными оптическими и тепловыми явлениями. Данное явление называется газовым разрядом.
Газовые разряды бывают нескольких типов:
Мощность тока при самостоятельном разряде невелика- Несамостоятельный разряд – если явление происходит только при постоянном внешнем воздействии, вызывающем ионизацию газа. Как только внешнее воздействие прекращается, ионы и электроны при столкновении снова превращаются в нейтральные молекулы вещества.
- Самостоятельный разряд – продолжает гореть даже после прекращения действия внешнего ионизатора. Отличие от предыдущего состоит в том, что тут будет значительно выше сила тока, что происходит при увеличении напряжения между электродами.
Начиная с некоторой величины напряжения, сила тока расти перестает и становится равной силе насыщения Iн. Говорит это о том, что все заряженные частицы, которые появляются за некоторую единицу времени, оказываются вовлеченными в газовый разряд, простыми словами расти току больше некуда.
Момент перехода от несамостоятельного к самостоятельному разряду сопровождается резким возрастанием силы тока – он называется электрическим пробоем газа. Процесс разряда в газе очень сложный и по законам, им управляющим, и по составу носителей тока.
Интересно знать! Газовый разряд подчиняется закону Ома лишь при небольших значениях силы тока и напряжения.
Во время протекания тока по плазме, в зависимости от ее состояния, можно выделить некоторые типы самостоятельного разряда. Наиболее важными среди них считаются следующие:
Виды самостоятельных разрядов: тлеющий- Тлеющий разряд – этот тип разряда возникает при разряженном газе внутри сосуда, то есть его давление ниже, чем атмосферное, и при сниженной температуре катода.
Применяется этот тип разряда в различных лампах, неоновых трубках.
Дуговой разряд- Следующий тип называется дуговым. Происходит он между двумя электродами, например, угольными, которые на короткое время соприкоснулись, после чего были разведены в сторону. Похож он на яркий шнур. Процесс сопровождается мощным выбросом ультрафиолетового излучения.
Явление электрической дуги было открыто еще в 1802 году русским физиком В.В. Петровым, а пpaктическое применение ей было найдено позже, в 1876 году. Сделал это П.Н Яблочков, доказав возможность использования для освещения и сварки металлов.
- Искровой разряд возникает при высоких напряжениях и атмосферном давлении. Самым ярким примером является обычная молния. При этом разряд не горит долго, а появляется лишь на короткое время.
- Ну, и последний – коронный разряд. Он также возникает при атмосферном давлении и высоком напряжении, но в отличие от искрового ему требуется неоднородное электрическое поле около электродов с кривой поверхностью, например провода или какого-нибудь острия.
Внешне он напоминает светящуюся корону, откуда и пошло его название. В природе данные разряды можно встретить в преддверии приближающейся грозы, когда светиться могут мачты кораблей, одинокие вершины деревьев, а иногда и поднятые руки людей. Данный разряд используется в электрических фильтрах газа.
Интересно знать! Если что-нибудь слышали про «огни святого Эльма», то знайте – это и есть коронные разряды. Церковь, воздвигнутая в честь этого святого в средние века, часто светилась на шпилях подобным образом.
Тот или иной тип разряда может быть как полезным, так и наоборот, доставить кучу проблем. Например, в сильноточных цепях при размыкании контактов может образоваться искровой и даже дуговой разряды. Чтобы этого не происходило, инженеры предусматривают специальные системы защиты – те же масляные переключатели.
Межзвездная плазма
Космос наполнен плазмойНе так давно ученые со всего света сходились во мнении, что межзвездное прострaнcтво является идеальным вакуумом. Более того, этой точки зрения до сих пор придерживаются многие специалисты, но как показывают последние исследования, это не совсем верно.
- Космос пустым не является и прострaнcтво его наполнено плазмой, очень разряженной, но все-таки.
- В основном это легкие молекулы гелия, водорода – их ионы и электроны. Концентрация составляет одну частицу на 1 кубический сантиметр, что в 1013 раз меньше, чем в земном воздухе.
- Исследования космоса показали, что между небесными телами постоянно протекают токи Бикерланда, и этому никак не препятствует низкая концентрация плазмы, которая, как мы выяснили, является прекрасным проводником.
- Среди ученых сегодня ведутся активные споры о заряде космической плазмы. Так, Хеннес Альфвен и Джеймс Маккэни считают ее пpaктически нейтральной и лишь чуть-чуть позитивной. Это противоречит официальной теории о полной нейтральности солнечного ветра.
- Впервые о положительно заряженной космической плазме, из которой состоит солнечный ветер, заявил еще в 1930 году геофизик и математик Сидни Чепмен. К такому же выводу пришел недавно в своих изысканиях лауреат нобелевской премии 1968 года Луис Альварес. Этого же мнения придерживаются многие именитые ученые по всему миру.
Поведение электрического тока в плазме
Электрические заряды сворачиваются в нитиМы уже знаем, что разряд плазменного тока похож на светящуюся нить, соединяющую электроды. Почему происходит сворачивание, расскажет эта глава.
- Чтобы данный феномен стал понятен, необходимо вспомнить курс школьной физики. В частности нас интересует электромагнетизм, и то, как генерируется электромагнитное поле.
- На рисунке выше показано, как ток, протекающий через провод, создает перпендикулярное ему магнитное поле.
- То же самое происходит и в плазме, но она, в отличие от жесткого провода, не имеет определенной формы.
- Собирается плазма в пучки именно благодаря магнитному полю, то есть оно его стягивает, как бы в провод, и направляем в определенную точку. Данный тип нитевидных разрядов получил название ток Бикерланда.
- А что произойдет, когда рядом окажутся две плазменные нити?
- Магнитные поля от них сначала начинают притягиваться, стремясь слиться вместе. Но соединения нитей в одну не происходит, из-за того, что магнитные поля вращаются.
- В результате взаимодействия нити обвиваются, создавая простейшую спираль. Образовавшаяся структура называется плазменным вихрем.
- Как только нити сближаются на достаточное расстояние, образуется некая сила отталкивания, которая не дает произойти слиянию потоков. При этом притяжение и отталкивание дают очень стабильную структуру, что и позволяет нитям удерживаться на некотором расстоянии. То есть ни слиться, ни разъединиться они не могут.
- Данный феномен очень распространен в природе. С его помощью можно объяснить структуру ураганов, вихрей, вращение звезд, планет, форму галактик и многое, многое другое.
Плазменный шар у вас дома
Вы думаете, что для осуществления этой идеи нужно обладать знаниями по физике на уровне академии? Ничего подобного – вполне достаточно элементарных навыков в радиоэлектронике, ну, или хотя бы четкое следование инструкции, и знание основ безопасности. В общем, не суйте пальцы в розетку, и все будет хорошо.
Осторожно! В приборе будет высокое напряжение, не подпускайте к нему детей.
Для работы нам понадобятся:
Лампа накаливания- Самая обыкновенная лампа накаливания, которая, собственно, плазменным шаром и станет.
- Люминесцентная энергосберегающая лампа – из нее мы извлечем плату.
- Последней частью схемы будет строчный трaнcформатор, который можно достать из любого старого кинескопного телевизора.
- Определить положение трaнcформатора очень просто – вы узнаете его по хаpaктерной присоске, которая подсоединяется сзади к кинескопу телевизора.
Совет! Используем ТВС или ТДКС без конденсатора. Умножители брать нельзя, так как они очень опасны.
- Из энергосберегающей лампы извлекается управляющая плата. Будьте предельно осторожны при разборе, чтобы не повредить колбу, так как в ней содержится опасная ртуть.
- Чтобы отсоединить плату необходимо аккуратно отмотать проводки.
- От платы будет отходить два провода – по ним подается питание на 220В из общественной сети. Соединяем их с любой вилкой, например, от того же телевизора.
- Далее нужно подключить трaнcформатор, но мы видим, что выводов 4, а нам нужно лишь 2, как быть? Переворачиваем плату и смотрим, куда идут дорожки от контактов.
- Те выводы, которые идут только на конденсатор, нам не нужны. Конденсатор находится на 12 часов (красная деталь), на фото выше.
- Припаиваем провода – так устройство будет безопаснее и надежнее.
- С трaнcформатором все немного сложнее, ведь на нем много выводов, а нам по-прежнему нужно лишь два.
- Для определения нужных поможет мультиметр.
- Переводим прибор в режим измерения сопротивления, ставим один щуп на произвольный контакт, а вторым поочередно прозваниваем остальные, в поисках обмотки с наибольшим сопротивлением.
- Полностью прозвонив один контакт, переходим ко второму, и так далее. В нашем случае нужными оказались 2 и 7 контакты. Подпаиваем к ним провода, тщательно все изолируем (лучше всего придумать какой-нибудь корпус) и можно к присоске подключать лампу накаливания.
- Вот что мы получили в итоге.
Перед вами самый что ни наесть настоящий плазменный шар. Но как это все работает?
Давайте попробуем разобраться:
- Плата из лампочки повышает частоту сети с 50-ти до нескольких десяток тысяч Герц.
Интересно знать! Постоянный ток не сможет запитать плазменный шар.
- Роль трaнcформатора сводится к увеличению напряжения с 220В до тех же десятков тысяч.
- Высокое напряжение вызывает ионизацию инертного газа, который закачан в колбу лампы накаливания. Отсюда и появляется плазма.
- Однако все видели, что к колбе можно прикоснуться и человека током при этом не ударит. Почему?
- Секрет в том, что протекающие токи очень малы, несмотря на такое высокое напряжение, и они не могут нанести вреда. Опасным в данной конструкции является сетевое напряжение, которое мы так тщательно изолировали.
- Теперь давайте возьмем лампу чуть большего размера.
- При мощности лампы в 1000 Вт получаем вот такой шар, который не уступит заводскому в яркости эффектов.
Интересно знать! При включении лампы от нее начинает пахнуть грозой!
С плазменным шаром можно провести ряд экспериментов:
- Прикоснитесь к работающему плазменному шару люминесцентной или любой другой лампой, и вы увидите, что она начнет гореть. Отодвиньте лампу, но свечение никуда не денется, так как ток будет передаваться по воздуху без проводов.
- Можно добыть огонь, проложив между пальцем и колбой лист бумаги. Проскакивающие искры за секунды заставят бумагу гореть. Будьте осторожны при проведении этого опыта.
- Попробуйте также послушать музыку плазмы, коснувшись одним пальцем вывода от работающих колонок, а другим – самого шара.
Экспериментов можно придумать множество, и кто знает, какие свойства могут открыться именно вам.
Итак, мы разобрали электрический ток в газах и понятие о плазме. Надеемся, статья была интересной и полезной для вас. В дополнение просмотрите подобранное видео.
Комментарии:
На данный момент на рынке представлено огромное количество полотенцесушителей с самыми разнообразными системами регулирования, но электрические полотенцесушители с терморегулятором получили наибольшее распространение....
03 02 2026 13:44:12
Организация освещения в гардеробной — какое должно быть. Варианты искусственного освещения, основные способы, какой тип подсветки выбрать. Обустройство освещения в гардеробной комнате своими руками....
02 02 2026 5:46:11
Наша сегодняшняя тема — освещение для натяжных потолков. Нам предстоит выяснить, как монтируются в случае натяжного полотна из пленки ПВХ встроенные потолочные светильники, люстры и подсветка....
01 02 2026 6:54:40
Если продукция подпадает под сертификацию и в ГОСТ Р и в нормах Таможенного союза, то необходимо получить сертификат соответствия техническим регламентам Таможенного союза....
31 01 2026 0:20:44
Узнайте, какими преимуществами и достоинствами обладают светодиодные офисные светильники. Чем они отличаются от других видов, насколько предпочтительнее и удобнее в офисных помещениях. Особенности, порядок расчета и основные параметры....
30 01 2026 13:47:30
Хочу в контур основного освещения реализованного с помощью двух проходных выключателей, добавить дополнительное освещение со своим выключателем, но чтобы он работал независимо от положения проходных выключателей....
29 01 2026 9:36:31
Tрaнcформатор для светодиодной ленты: как выбрать, какие виды трaнcформаторов бывают, как подключить - способы со схемами и фото....
28 01 2026 5:28:19
Освещение на даче должно отвечать целому ряду параметров. Оно должно давать достаточно света для комфортного перемещения в ночное время, быть красивым и, конечно же, экономичным....
26 01 2026 21:33:44
Какой выбрать светодиодный прожектор для освещения участка? Сравнение галогенного и светодиодного прожекторов. По каким параметрам нужно выбирать прожектор?...
25 01 2026 17:35:50
Узнайте, какие виды люминесцентных ламп наиболее востребованы. Выясните, из каких элементов состоит прибор и каков принцип его работы. В каких светильниках можно встреть данный тип ламп и в чем заключается их основное преимущество....
24 01 2026 18:24:29
Помимо цены и яркости, LED лампы имеют десяток параметров, в которых нужно ориентироваться. Разберем все технические хаpaктеристики светодиодных ламп....
23 01 2026 11:17:33
Светодиодное освещение в сауне недопустимо. Такие слова вы наверняка слышали на многих тематических форумах, да статьях на этом сайте так же найдётся подобное утверждение....
21 01 2026 11:37:19
Читайте о том, как сделать освещение в гараже своими руками. Как рассчитать и провести свет. Какие лампы выбрать для гаражных светильников. Вариант с диодными прожекторами. Как составить схему....
20 01 2026 18:11:26
Узнайте, что представляет собой регулятор света, каковы особенности его конструкции и принцип работы. Выясните, где наиболее часто применяются приборы этого вида. Классификация диммеров. Основные преимущества и недостатки устройств с регулировкой....
19 01 2026 22:28:25
Рассмотрим как изготовить лайтбокс своими руками. Подробные инструкции с видео примерами прозрачных, динамических и 3D лайтбоксов на диодах....
18 01 2026 23:22:55
Освещение промышленных зданий — это достаточно емкий вопрос, содержащий массу переменных. Данную сферу регулирует множество нормативных документов, но основными из них является СНиП 23-05-95 и, конечно, ПУЭ. Первый регулирует нормы освещенности для различных видов помещений, а второй является своеобразной «библией» для любого электрика....
17 01 2026 17:15:49
Люстра "Паук" состоит из центрального кронштейна, от которого по бокам отходят «лапки», с лампочками на концах. Ветви могут быть как обычными шнурами...
16 01 2026 7:34:45
476) Рассмотрим почему птиц на проводах не бьет током...
15 01 2026 18:42:40
Узнайте, как выглядит схема подключения для двойного выключателя. Статья содержит всю необходимую информацию о монтаже, технике безопасности и устройстве двухклавишного коммутатора. Описывается соединение двух источников освещения с одним выключателем....
14 01 2026 12:31:14
Смотрите идеи и читайте инструкцию, как сделать люстру из дерева своими руками. Варианты самодельных потолочных светильников под старину, из веток, фанеры. Много фото оригинальных деревянных изделий, которые можно создать в домашних условиях....
13 01 2026 12:45:58
Освещение и электророзетки на кухне вещь достаточно важная. Особенно это касается так называемой рабочей зоны кухни, где и то и другое просто жизненно необходимо....
12 01 2026 8:29:27
Узнайте, какие преимущества и недостатки у схемы подключения люминесцентной лампы с дросселем и стартером. Читайте, какая модель подключения светильника самая простая. Как устроить временное люминесцентное освещение с минимальным количеством деталей, если вольфрамовые нити перегорели....
11 01 2026 17:50:54
Читайте здесь, что такое галогеновые лампы, чем они отличаются от обычных лампочек накаливания, какое у них устройство, принцип работы, плюсы и минусы, а также какие их виды существуют для домашнего применения и каковы их главные особенности....
10 01 2026 11:41:32
Светодиодное освещение в офисе: преимущества и недостатки, расчет, выбор светильников...
09 01 2026 19:37:48
Читайте, как правильно паять светодиодную ленту, когда без использования коннекторов не обойтись, какие способы и порядок пайки существуют, какой для этого понадобится инструмент и какие при этом могут быть допущены ошибки....
08 01 2026 7:21:14
Ручные фонари светодиодные уже давно получили широкое распространение как в повседневной жизни, так и у специалистов....
07 01 2026 2:27:32
В сегодняшней статье мы расскажем, что собой представляет электрический теплый пол и как его правильно установить. Но в любом случае перед началом работ советуем ознакомиться и с инструкцией производителя!...
06 01 2026 15:50:45
Правильное соединение проводов в распределительной коробке во многом является залогом надежности вашей электросети. Ведь в отличие от соединений в распределительном щите распределительные или как их еще называют распаячные коробки более закрыты для обслуживания и контактные соединения здесь значительно сложнее проверить. Именно поэтому еще на этапе монтажа их качеству и правильности следует уделить максимальное внимание....
05 01 2026 22:36:52
Какой провод лучше многожильный или одножильный? Такой вопрос часто возникает перед началом работ по замене проводки. Ответ на него не может быть однозначным, ведь каждый из этих видов проводов создан для своих целей. Поэтому чтобы ответить, давайте разберем достоинства и недостатки каждого из них....
04 01 2026 21:31:36
Читайте здесь, какие хаpaктеристики имеют светодиоды Cree Q5, какие основные особенности имеют ультра-яркие их модификации High Brightness, каковы главные плюсы и минусы светодиодов Q5, какие аналоги существуют и как отличить оригинал от подделки....
03 01 2026 6:50:12
В погоне за удобством и экономичностью схемы управления освещением постоянно совершенствуются....
02 01 2026 9:56:21
Освещение придомовой территории частного дома — особенности и возможные нюансы, каким требованиям должно соответствовать. Основные зоны подсветки участка загородного дома, необходимое и дополнительное освещение....
01 01 2026 21:18:56
На данный момент на рынке достаточно широко представлены одиночные, оконечные и проходные телевизионные розетки. Каждый из этих видов розеток имеет свои особенности....
31 12 2025 8:16:18
Читайте здесь, как можно самому заменить люстру на натяжном потолке. Продробное пошаговое описание процедуры подготовки, демонтажа, установки и подключения нового светильника. Можно ли самостоятельно выполнить все действия или нужн а помощь профессионалов, чтобы поменять осветительный прибор....
30 12 2025 4:27:38
Как выбрать кабель для электропроводки, и на какие параметры следует обращать внимание при его выборе? В нашей статье мы максимально доступным языком попробуем разобраться с видами проводов и кабелей, чем они отличаются друг от друга, как правильно выбирать сечение проводника, и на какие параметры нужно обращать внимание в первую очередь при выборе....
29 12 2025 0:28:24
Как выбрать болгарку? Чтобы была безопасна и при этом максимально функциональна?...
28 12 2025 8:43:39
Смотрите, какие хаpaктеристики имеют светодиодные лампы. Читайте, какими главными параметрами они обладают, влияющими на их выбор, и как их правильно подобрать под заданные условия эксплуатации в доме или на улице....
27 12 2025 11:55:20
Сегодня нам предстоит разобраться, какие греющие кабели для труб предлагает современный рынок, и какая разновидность системы кабельного обогрева наиболее пpaктична....
26 12 2025 11:46:43
Как и какие расположить розетки на кухне, для удобства пользования ими, соблюдая при этом правила безопасности, подскажет статья....
25 12 2025 22:45:22
Узнайте, как можно использовать понижающий трaнcформатор в качестве источника питания для светодиодных ламп. Читайте, какими особенностями он обладает, выясните для себя достоинства и недостатки такого варианта конструкции....
24 12 2025 9:37:17
Как самостоятельно включить светодиод в сеть 220 вольт? Перечень способов и схемы подключения светодиодов. Безопасность при подключении....
22 12 2025 22:45:10
Смотрите, какими параметрами обладают светодиоды 2835 smd led, чем отличаются от аналога 3528 и какие преимущества и недостатки они имеют....
21 12 2025 2:53:20
Давайте подробнее разберем, что такое люминесцентное освещение, какими преимуществами и недостатками оно обладает....
20 12 2025 22:14:30
Любое управление освещением с 4 мест, подразумевает установку четырех коммутационных аппаратов....
18 12 2025 4:41:33
Подключение розетки с заземлением может вызвать определенные трудности у людей, мало знакомых с электротехникой....
17 12 2025 7:26:51
Розетки и выключатели Viko представлены на отечественном рынке пятью сериями: Carmen, Carme Plus, Kardelen, Vera, Palmiye....
16 12 2025 19:58:21
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::




Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинку