플라즈마 글로브

Plasma globe
플라즈마 램프와 혼동하지 마십시오.
내부와 외부 구간에 필라멘트가 연장된 플라즈마 글로브

플라즈마 글로브 또는 플라즈마 램프(형상에 따라 플라즈마 볼, 돔, 구체, 튜브 또는 오브라고도 함)는 용기 중앙에 고전압 전극이 있는 다양한 귀한 가스의 혼합물로 채워진 투명한 유리 용기입니다.

전압이 인가되면 용기 내에 플라즈마가 형성됩니다.플라즈마 필라멘트는 내부 전극에서 외부 유리 절연체까지 확장되어 여러 개의 일정한 빛 빔의 외관을 제공합니다(코로나 방전 및 전기 글로 방전 참조).플라즈마 글로브는 1980년대에 [1]참신한 아이템으로 인기를 끌었다.

플라즈마 램프는 니콜라 테슬라가 고전압 [2]현상을 연구하기 위해 진공 유리관에서 고주파 전류를 실험하는 동안 발명되었다.테슬라는 그의 발명을 "불활성 가스 방전관"[3]이라고 불렀다.현대의 플라즈마 램프 디자인은 James Falk와 MIT 학생 Bill [1]Parker에 의해 개발되었다.

균열관은 인광 코팅 비즈로 채워진 관련 장치이다.

건설

플라즈마 램프는 다양한 가스(가장 일반적으로 네온, 때로는 아르곤, 크세논, 크립톤과 같은 다른 귀한 가스)가 거의 대기압으로 혼합된 투명한 유리 구체입니다.플라즈마 램프는 2~[1]5kV의 고주파(약 35kHz) 교류에 의해 구동됩니다.구동 회로는 기본적으로 저전압 DC 전원에서 나오는 전류가 고주파, 고전압 변압기에 의해 출력이 증가하는 고주파 전자 발진기 회로에 전력을 공급하는 특수 파워 인버터입니다.변압기에서 나오는 무선 주파수 에너지는 중심에 있는 전극을 통해 지구 내의 기체로 전달됩니다.또한 일부 설계에서는 지구본을 공명 공동으로 활용하여 변압기를 통해 구동 트랜지스터에 긍정적인 피드백을 제공합니다.금속 울 또는 변압기 출력과 연결된 전도성 유체로 채워진 훨씬 작은 중공 유리구도 전극으로 사용될 수 있습니다.이 경우 유리를 통해 용량성 결합에 의해 무선주파 에너지가 넓은 공간에 유입된다.플라즈마 필라멘트는 내부 전극에서 외부 유리 절연체까지 확장되어 지구 부피 내에서 색상의 빛의 힘줄이 움직이는 것처럼 보입니다(코로나 방전 및 전기 글로우 방전 참조).손을 지구 가까이 대면 오존 냄새가 희미하게 납니다. 가스가 대기 산소와 고압의 상호작용에 의해 생성되기 때문입니다.

일부 글로브에는 중앙 전극으로 가는 전력량을 변화시키는 제어 노브가 있습니다.지구를 비추거나 "때리는" 가장 낮은 환경에서, 하나의 텐드릴이 만들어집니다.이 단일 텐드릴의 플라즈마 채널은 지구 유리를 통해 가장 낮은 타격 에너지를 외부로 전달하기에 충분한 공간을 차지한다.전력이 증가하면 이 단일 채널의 용량이 과부하가 되어 두 번째 채널이 형성되고 세 번째 채널이 형성됩니다.텐드릴은 각각 안쪽 구에 발자국을 남기기 위해 경쟁합니다.이들 사이를 흐르는 에너지는 모두 같은 극성이기 때문에 전하처럼 서로를 밀어냅니다. 즉, 얇고 어두운 경계가 내부 전극의 각 흔적을 둘러싸고 있습니다.

지구본은 가능한 한 많은 공기를 퍼냄으로써 준비된다.그리고 나서 지구본은 한 대기와 비슷한 압력으로 네온으로 다시 채워진다.무선주파수 전원이 켜지고 지구본이 "충격" 또는 "조명"되면 지구 전체가 빨간색으로 확산됩니다.아르곤을 조금 넣으면 필라멘트가 형성됩니다.아주 적은 양의 제논이 첨가되면 필라멘트 [citation needed]끝에서 "꽃"이 피게 됩니다.

네온사인 숍에서 구입할 수 있는 네온은 부분 진공의 압력으로 유리 플라스크로 제공되는 경우가 많습니다.이것들은 유용한 혼합물로 지구를 채우는 데 사용할 수 없습니다.각각 특정하고 적절한 압력 조절기 및 피팅이 있는 가스 탱크가 필요합니다. 즉, 관련된 각 가스마다 하나씩입니다.

다른 희가스 중 라돈은 방사성이고 헬륨은 유리를 통해 비교적 빨리 빠져나가며 크립톤은 비싸다.수은 증기와 같은 다른 가스들이 사용될 수 있다.분자 가스는 플라즈마에 의해 분리될 수 있다.

상호 작용

전도성 물체(손)가 플라즈마 지구본에 닿는 효과

유리 위에 손가락 끝을 놓으면 전도성 인체(상온에서 약 1000Ω의 비오믹 저항을 갖는)가 전극 주위의 유전체(예: 지구 내의 가스)보다 편광되기 때문에 에너지가 흐를 수 있는 매력적인 지점이 생성됩니다.따라서 큰 전도체의 전파 에너지 수용능력은 주변 공기보다 크다.지구 내의 플라즈마 필라멘트에 이용 가능한 에너지는 우선적으로 더 나은 수용체로 흐릅니다.이 흐름은 또한 내부 볼에서 접점까지 단일 필라멘트를 밝고 [1]얇게 만듭니다.필라멘트가 더 밝은 이유는 필라멘트를 통해 150pF 용량으로 흐르는 전류가 더 많기 때문입니다. 물체, 전도체, 사람 크기에서 나타나는 용량입니다.필라멘트가 얇은 이유는 필라멘트를 통과하는 더 높은 전류에 의해 증가하는 자기장이 핀치라고 불리는 자기유체역학 효과를 일으키기 때문입니다. 플라즈마 채널의 자기장은 플라즈마 채널 자체의 크기를 압축하는 힘을 생성합니다.

암스테르담 NEMO 과학관의 '테슬라 무도회'

필라멘트의 움직임의 대부분은 필라멘트 주변의 가스의 가열에 기인합니다.필라멘트를 따라 가스가 가열될 때, 필라멘트를 운반하면서 더 부력이 강해지고 상승합니다.필라멘트가 지구 측면의 고정된 물체(손 등)로 방전되면 중심 전극과 물체 사이의 곡선 경로로 변형되기 시작합니다.전극과 물체 사이의 거리가 유지하기에 너무 커지면 필라멘트가 끊어지고 전극과 손 사이에 새로운 필라멘트가 형성됩니다(유사한 행동을 보이는 제이콥의 사다리 참조).

전류는 구근방의 도전성 물체 내에서 발생한다.유리는 이온화된 가스와 손 사이에 형성된 콘덴서에서 유전체 역할을 합니다.

역사

플라즈마 글로브 비디오

Nikola Tesla는 미국 특허 0.514,170("백열전등", 1894년 2월 6일)에서 플라즈마 램프를 설명합니다.이 특허는 최초의 고강도 방전 램프 중 하나입니다.테슬라는 단일 내부 전도 소자가 있는 백열식 램프 글로브(lamp globe)를 사용해 테슬라 코일의 고전압 전류로 소자를 들뜨게 함으로써 브러시 방전 방출을 발생시켰다.그는 빛을 내는 작은 몸체나 내화재 단추가 매우 지친 지구본이나 수신기에 들어가는 도체에 의해 지탱되는 램프의 특정 형태에 대한 특허 보호를 받았다.테슬라는 이 발명을 단일 단자 램프 또는 나중에는 "Inert Gas Discharge Tube"[3]라고 불렀습니다.

플라즈마 글로브의 그라운드스타 스타 스타 스타 스타 스타일은 James Falk에 의해 개발되어 1970년대와 1980년대에 [1]수집가와 과학 박물관에 판매되었습니다.1984년 제리 푸어넬은 오브사의 옴니스페어를 "세상에서 가장 멋진 물건"이자 "훌륭한... 새로운 종류의 예술품"이라고 극찬하며 "내 것은 어떤 [4]가격으로도 살 수 없다"고 말했다.

오늘날 플라즈마 구에서 사용되는 가스 혼합물을 만드는 데 필요한 기술은 [citation needed]테슬라가 사용할 수 없었다.현대의 램프는 일반적으로 크세논, 크립톤 및 네온의 조합을 사용하지만,[1][3] 다른 가스를 사용할 수도 있습니다.이러한 가스 혼합물은 다양한 유리 모양과 집적회로 구동 전자 장치와 함께 오늘날 플라즈마 구에서 볼 수 있는 선명한 색, 움직임 범위 및 복잡한 패턴을 만들어냅니다.

적용들

플라즈마 글로브는 독특한 조명 효과와 사용자가 손을 움직여서 할 수 있는 "꼼수"로 인해 호기심이나 장난감으로 주로 사용된다.그들은 또한 시연 목적으로 학교의 실험실 장비의 일부를 형성할 수도 있다.일반적으로 일반 조명에는 사용되지 않습니다.그러나 최근 몇 년 동안 일부 신규 매장에서는 표준 라이트 [5][6]소켓에 장착할 수 있는 소형 플라즈마 램프 나이트 라이트를 판매하기 시작했다.

플라즈마 글로브는 고전압 실험에 사용할 수 있습니다.전도성 플레이트 또는 와이어 코일이 글로브에 배치되어 있는 경우 용량성 커플링이 플레이트 또는 코일에 충분한 전압을 전달하여 작은 아크를 생성하거나 고전압 부하에 전력을 공급할 수 있습니다.이것은 지구 내부의 플라즈마와 지구 외부의 도체가 콘덴서의 플레이트 역할을 하고 유리가 유전체 역할을 하기 때문에 가능합니다.플레이트와 지구 전극 사이에 연결된 강압 변압기는 저전압, 고전류 무선 주파수 출력을 생성할 수 있습니다.기기의 부상이나 파손을 방지하기 위해서는 주의 깊게 접지하는 것이 중요합니다.

위험 요소

플라즈마 글로브에 도전성 물질이나 전자 장치를 가까이 가져가면 유리가 뜨거워질 수 있습니다.지구 내부에서 공급되는 고전압 무선 주파수 에너지는 보호 유리 케이스를 통해서도 접촉자에게 가벼운 감전을 일으킬 수 있습니다.플라즈마 램프가 생성하는 무선 주파수 필드는 노트북 컴퓨터, 디지털 오디오 플레이어, 휴대폰 및 기타 유사한 [1]장치에서 사용되는 터치 패드의 작동을 방해할 수 있습니다.플라즈마 글로브 타입에 따라서는, 무선 전화나 Wi-Fi 디바이스를 수 피트 또는 수 미터 떨어진 곳에서 간섭하기 위해서 충분한 Radio Frequency Interference(RFI; 무선 주파수 간섭)를 방사할 수 있습니다.

전기 도체가 지구 바깥에 닿으면 용량성 결합이 지구 바깥에 작은 아크를 만들 수 있는 충분한 전위를 유도할 수 있습니다.이것은 지구 유리가 콘덴서 유전체 역할을 하기 때문에 가능합니다. 램프 내부는 하나의 판으로 작용하고 외부의 전도성 물체는 반대쪽 콘덴서 [3]판으로 작용합니다.이는 지구 또는 기타 전자기기를 손상시킬 수 있는 위험한 동작으로, 화재의 [1]위험이 있습니다.

눈에 띄는 양의 오존이 플라즈마 지구 표면에 형성될 수 있다.많은 사람들이 건강에 해로운 것으로 간주되는 최저 농도 바로 아래의 0.01–0.1ppm 농도에서 오존을 검출할 수 있다.0.1~1ppm의 노출은 두통, 눈의 화끈거림, 호흡기에 자극을 일으킨다.

「 」를 참조해 주세요.

Wikimedia Commons에는 플라즈마 램프와 관련된 미디어가 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h Gache, Gabriel (January 31, 2008). "How do plasma lamps work?". Softpedia. Archived from the original on February 10, 2009. Retrieved November 16, 2009.
  2. ^ Tesla, Nikola (1892). "Experiments with Alternate Currents of High Potential and High Frequency". PBS. Archived from the original on March 2, 2010. Retrieved July 26, 2010.
  3. ^ a b c d Barros, Sam (2002). "PowerLabs Plasma Globes Page". Archived from the original on December 3, 2009. Retrieved November 16, 2009.
  4. ^ Pournelle, Jerry (April 1984). "The Most Fabulous Object in the Entire World". BYTE. p. 57. Archived from the original on 25 March 2016. Retrieved 2 March 2016.
  5. ^ Plasma Ball Night Light Making Us 향수를 불러일으키는 Wayback Machine 2017-09-08 아카이브 gizmodo.com, 2007-11-27
  6. ^ Plasma Night Light Archived 2010-12-01 Wayback Machine, 4physics.com, 2010-02-17